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動(dòng)力電池綜合性能測試系統的開(kāi)發(fā)研制
作者：
時(shí)間：2013-01-22
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 前言
近年來(lái)，由于環(huán)境污染和石油資源日益枯竭，電動(dòng)汽車(chē)（包括純電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)）已成為世界汽車(chē)領(lǐng)域研究和發(fā)展的熱點(diǎn)，電動(dòng)汽車(chē)的一些關(guān)鍵技術(shù)也相繼取得突破，蓄電池技術(shù)、能源管理系統、電力驅動(dòng)及其控制技術(shù)和車(chē)體技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入實(shí)際應用階段。相對其它關(guān)鍵技術(shù)，蓄電池技術(shù)仍不是十分成熟且成本較高，是當前制約電動(dòng)汽車(chē)應用的主要瓶頸技術(shù)。因此，選擇合適的蓄電池并加以合理的使用對電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)是十分重要的。
為了正確地評價(jià)、選擇和合理地使用蓄電池，在電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際應用條件下對蓄電池進(jìn)行試驗和研究。由于蓄電池車(chē)載試驗成本高、測試手段受限，針對電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際使用條件，自主開(kāi)發(fā)了一套適合多種蓄電池（鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池等）的全自動(dòng)蓄電池測試評價(jià)系統。該系統利用模擬仿真技術(shù)，在實(shí)驗室模擬蓄電池車(chē)載使用的狀況，進(jìn)行測試評價(jià)與試驗研究，從而以較低的成本獲得蓄電池性能評價(jià)。同時(shí)，該系統提供可為電池能量管理研究提供試驗平臺，最終實(shí)現合理地使用蓄電池，及時(shí)顯示蓄電池狀態(tài)并處理故障。經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，該系統精度高、性能穩定、可靠，完全滿(mǎn)足電池性能檢測要求。本文就系統的檢測原理、技術(shù)路線(xiàn)和測量結果等方面進(jìn)行介紹。
2 動(dòng)力電池檢測要求
動(dòng)力電池的檢測特性主要包括：電池端電壓、充放電電流、電池表面溫度、電池內阻、容量、壽命、荷電保持能力等。一般來(lái)說(shuō)，一次充放電過(guò)程可測試得到上述大部分指標。
動(dòng)力電池的性能檢測一般可分為幾個(gè)階段：①充電階段。有峰值電壓、充電電流、充電模式、充電時(shí)間、充電安時(shí)數、記錄時(shí)間間隔、電壓差等設定。充電終止以先滿(mǎn)足的條件為依據。當充電時(shí)間、充電安時(shí)數、峰值電壓、電壓差等其中任一條件滿(mǎn)足時(shí)，即停止充電，避免過(guò)充電。②充放電間隔。充放電之間的自然放電狀態(tài)。③放電階段。該階段有放電模式、放電時(shí)間、電壓截止、記錄時(shí)間間隔、電壓差、等設定。電池的充放電容量、內阻等在充放電過(guò)程得到，剩余電量相應得到。④周期間隔。多周期工作時(shí)兩周期之間的時(shí)間間隔，此階段電池處于自放電狀態(tài)。
下圖是動(dòng)力電池組綜合測試系統框圖。 
3 系統測試原理
3.1 充電工作原理
充電部分對購置的充電機進(jìn)行調整和改進(jìn)，利用原充電機硬件，改造相關(guān)部分軟件，加裝放電電阻箱，以消耗動(dòng)力電池放電過(guò)程中放出的能量，并對原設備的電流和電壓信號進(jìn)行采樣，采樣信號輸入新設計的單片機，從而對輸出的充電電壓和充電電流進(jìn)行控制。使上位計算機（工控機）和新設計的單片機通過(guò)串行接口進(jìn)行通訊，從而能夠控制充電系統，使充電機能夠完成可編程充電，能夠進(jìn)行實(shí)現自動(dòng)變電流充電，既可按標準進(jìn)行充電，又可模擬電動(dòng)車(chē)制動(dòng)再生充電。
3.2 放電原理
3.2.1 蓄電池放電回路
整體劃分為多路單獨的放電回路，各回路之間及回路與電源之間可能存在干擾，為了防止MOSFET與MOSFET 之間干擾每個(gè)回路都采用隔離電源單獨供電。
3.2.2 驅動(dòng)信號的處理
蓄電池放電部分是通過(guò)上位工控機或面板的操作鍵設定放電電流的大小或放電模式，它將信號傳送給單片機，單片機將輸出脈寬調制信號送給驅動(dòng)電路。在驅動(dòng)電路中采用了高速光耦進(jìn)行信號隔離，防止功率MOSFET 的干擾信號進(jìn)入單片機引起單片機死機或跑飛。
購置的放電負載電阻箱可以實(shí)現多個(gè)回路手動(dòng)控制放電。為了實(shí)現放電的電子控制，放電部分選用了多只大功率場(chǎng)效應管來(lái)控制放電的多個(gè)回路，使之與手動(dòng)控制的多個(gè)回路并聯(lián)，即可以實(shí)現放電的手動(dòng)和自動(dòng)的切換。并在放電主回路上加裝了電流傳感器，從而實(shí)現對放電電流的采樣。采樣信號送給放電部分的單片機，經(jīng)過(guò)處理后，實(shí)現多個(gè)放電回路的自動(dòng)控制。
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