具有自平衡功能的電池充放電測試島的製作方法
2023-10-10 06:42:44 1
本發明屬於電池充放電測試技術、具體涉及一種具有自平衡功能的電池充放電測試島。
背景技術：
電池作為儲能元件，是許多產品的動力來源。尤其是新能源汽車的動力電池，其性能直接關係整車的性能和安全。
在電池生產過程中，充放電測試是一個關鍵工序，該工序需要至少一次完整的充電、放電過程，在充放電過程中完成電池的電容量、電壓內阻、各種工況模擬等電池性能檢測；完成電池模組BMS的電壓/溫度量測準確度檢測等內容。通過這些數據對電池進行標定和判斷電池的性能是否達標。
目前行業內採用的是一組電池對應一套充放電測試系統的形式，一組電池充放電測試完成後再測試下一組。但是，電池完成一個完整的充放電檢測時間長，尤其是新能源汽車的動力電池需要將近4-16小時，而且電池的物流周轉是人工完成的。在工廠高產能的情況下，需要充放電測試設備數量多。充放電測試設備對電池的充電是自電網取電，交流變直流變壓後對電池充電；電池放電有兩種方法，一種是電池中的直流電直接放掉，目前普遍採用這個方法；另一種是直流變交流變壓給另一個電網(如辦公用電網)，但會對電網造成影響，一般是不允許的，而且電量利用率低。放電這個過程中在電池生產中存在大量的電量浪費。
綜上所述，目前行業內，電池的充放電測試存在測試不便、耗電量大、電能浪費等諸多問題。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種具有自平衡功能的電池充放電測試島，能夠提高電量利用率，減少耗電量，降低成本。
為了解決上述技術問題，本發明採用如下的技術方案：
一種具有自平衡功能的電池充放電測試島，包括一套交流電變壓變流電路、兩路以上的直流電變壓變流電路、一套通訊控制電路，兩路以上的直流電變壓變流電路相併聯，並與交流電變壓變流電路相連，用以交流電變直流電或直流電變交流電，進行直流電路的電量補入或輸出；每個直流電變壓變流電路還通過電源線與其對應的被測電池相連，用以電池的充放電；通訊控制電路通過數據線分別與交流電變壓變流電路、直流電變壓變流電路及電池相連。
所述通訊控制電路還通過數據線連接至工控機。
所述交流電變壓變流電路通過隔離電路與交流電網相連。
所述充放電測試島的數量、直流電變壓變流電路的數量與被測電池的數量相匹配。
採用本發明的具有自平衡功能的電池充放電測試島，具有以下幾個優點：
1、電池充電過程、放電過程相結合，理論上實現了充放電測試過程的電量零消耗，能夠減少電量消耗90％以上；
2、採用多個電池充電過程、放電過程集中同時進行，某些電池放電給另一些電池充電，充放電過程自平衡，降低電量損耗；
3、能夠做到同一充放電測試島內的直流電路的電量平衡，N個充放電測試島之間的交流電路的電量平衡；
4、被測電池與電網通過隔離，不受電網波動影響。
5、提高電量利用率，降低成本。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式本發明進行詳細說明：
圖1是本發明的具有自平衡功能的電池充放電測試島的原理框圖。
圖2本發明實現充放電平衡的原理圖。
具體實施方式
本發明的具有自平衡功能的電池充放電測試島如圖1所示，其主要包括一套交流電變壓變流電路、兩路以上的直流電變壓變流電路、一套通訊控制電路，兩路以上的直流電變壓變流電路相併聯，並與交流電變壓變流電路相連，用以交流電變直流電或直流電變交流電，進行直流電路的電量補入或輸出；每個直流電變壓變流電路還通過電源線與其對應的被測電池相連，用以電池的充放電；通訊控制電路通過數據線分別與交流電變壓變流電路、直流電變壓變流電路及電池相連。
作為一實施例，所述通訊控制電路還通過數據線連接至工控機。
作為另一實施例，所述交流電變壓變流電路通過隔離電路與交流電網相連。
實際使用時，可單獨一套充放電測試島，也可以採用兩套以上的充放電測試島相併聯，所使用充放電測試島的數量、直流電變壓變流電路的數量與被測電池的數量相匹配(或由電池的產量所決定)。圖1-圖2即表示的為採用兩套以上相併聯的充放電測試島所構成的電路充放電測試系統。
以此為例，其隔離電路連接於充放電測試島與交流電網之間，用以隔離交流電網，並進行交流電路的電量補入；工控機通過數據線與每個充放電測試島的通訊控制電路相連，用以完成邏輯循環、電量計算、測試數據分析及相應控制，還可包括自動計算各個充放電測試島的補入電量、輸出電量，定義電池充電測試、放電測試先後順序，定義充放電測試島的補入電量、輸出電量的先後順序等等。
上述測試系統的電路連接是電網→隔離電路→交流電變壓變流電路→直流電變壓變流電路→被測電池，電池與電網是隔離的，不受電網波動影響。
該測試系統實現平衡充放電的原理說明：
以一種市場上量產的新能源汽車動力電池為例，電池在充放電前，自帶0.5C的電量(C：電池容量)，電池的充放電過程如下：
過程a∶0.5C充電→1C放電→0.5C充電；
過程b：0.5C放電→1C充電→0.5C放電。
兩種過程都是一個完整的充放電過程，起始狀態電池0.5C電量，終止狀態電池0.5C電量。
請結合圖2中所示，第一充放電測試島內連接了n個電池，第一電池的起始狀態是0.5C充電，那在同於一個時間節點下，第二電池的起始狀態是0.5C放電，就是第二電池放電給第一電池充電，電量流向就是第二電池→第二直流電變壓變流電路→第一直流電變壓變流電路→第一電池。
在某個時間節點內，如第一充放電測試島內，通過直流電變壓變流電路，n個電池同時進行充電或放電，只要直流電路上的總放電量與總充電電量相等，就實現了這n個電池的電量相互自平衡，不需要交流電變壓變流電路進行電量補入。
實際上，若某直流電路存在電量損耗，通過交流電變壓變流電路對直流電路進行電量補入，抵償這部分損耗。
而且，若電池的起始電量互相之間不一致，電池的充放電速度互相之間不一致，電池充電完成、放電完成的時間節點不一致，造成電池相互之間不能做到在任一時間節點內電量自平衡，則由工控機計算直流電路上的總放電電量、總充電電量，控制交流電變壓變流電路進行電量補入或電量輸出，平衡直流電路上的電量。
當n個充放電測試島同時需要輸出電量或電量補入時，通過交流電變壓變流電路進行調整，若第一充放電測試島正在輸出電量，則由工控機控制第n充放電測試島進行電量補入，只要交流電路上的總輸出電量與總補入電量相等，就實現了這n個充放電測試島的電量相互自平衡，不需要通過隔離電路從電網進行電量補充。
若充放電測試島需要輸出電量大於充放電測試島需要補入電量時，則由工控機控制正在輸出電量的某充放電測試島做出調整，暫停島內的某個電池的放電過程，使交流電路上的總輸出電量與總補入電量平衡。
若充放電測試島需要補入電量大於充放電測試島需要輸出電量時，工控機就控制隔離電路開啟，從電網取電，使交流電路上的總輸出電量與總補入電量平衡。
綜上所述，本發明的電池充放電測試島，可廣泛應用於鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰，三元鋰、磷酸鐵鋰等材料的方型鋁殼、軟包、柱形等電池生產，解決高產能、多品種的電池生產中充放電測試工序的耗電量大程度低問題。
但是，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書範圍內。