用于蓄能器的测试装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于蓄能器的测试装置以及涉及这样的测试装置在测试和成形系统中的应用，该蓄能器包括至少一个具有多个蓄能器单元的蓄能器模块，该测试装置包括在输入侧与电源连接的交流-直流变换器。
【背景技术】
[0002]目前的电池测试仪大都利用低效的线性充电控制器工作并且将所有的放电能量转化成热量。由此，产生用于高功率的冷却系统的高成本并且在制造和测试蓄电池(例如用于成形、质量检测、持久测验、仿真等)时产生高的能源成本。
[0003]偶尔也将进行能量反馈的开关变换器用于电池测试仪，这些开关变换器是耗费的、昂贵的并且具有低的效率，因为这些开关变换器必须提供非常高的电压比、例如从3V提高到400V。例如WO 97/07385A2描述一种用于测试蓄电池的开关变换器，其中，一定数量的双向直流-直流转换器连接到交流-直流转换器上。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，给出一种高效、经济并且同时可灵活使用或配置的测试装置。
[0005]按照本发明，所述目的通过如下方式实现，即，交流-直流变换器在输出侧与至少一个绝缘型双向模块-直流-直流变换器连接，其中，绝缘型双向模块-直流-直流变换器的输出端与多个并联连接的电池单体-直流-直流变换器连接并且电池单体-直流-直流变换器的输出端作为测试装置的输出端向外引导。由测试装置借助绝缘型直流-直流变换器构成的这种分级构造可以将测试装置极其灵活地配置，以此尤其可以是差别很大的扩充级。从各个蓄能器单元到各个蓄能器模块和整个蓄能器都可以以此来测试和成形，而不必改变测试装置的内部构造。配置的改变在此可以非常简单地经由可控的开关来进行。
[0006]众所周知，变换器的效率原则上随着功率更高和电压电平更高而更好。在测试装置的上述分级构造中，交流-直流变换器具有大约92%的效率，模块-直流-直流变换器具有大约85%的效率并且电池单体-直流-直流变换器具有大约75%的效率。因此尝试，用于测试和仿真的能量被尽可能地以最高的变换器级(交流-直流变换器)来提供，这基于上述的构造是可能的。对于许多测试情形、尤其在作为用于蓄电池的测试和仿真系统来使用时，所有的蓄能器单元(例如蓄电池的电池单体)在长时间内被以相同的额定值测试。例如，在一个充电周期中，所有的蓄能器单元可以在差不多整个CC-阶段(恒定电流)被最高的变换器级(交流-直流变换器)供电。仅在过渡到CV-阶段(恒定电压)时模块-直流-直流变换器或者电池单体-直流-直流变换器才必须参与。因此在通常超过50 %的测试时间上得到大约92%-75%= 17%的效率优势。因此，按照本发明的测试装置也允许能够以尽可能好的效率工作。
[0007]为了测试或成形，蓄能器模块的蓄能器单元简单地与电池单体-直流-直流变换器的输出端连接。因此，蓄能器单元可以在电池单体-直流-直流变换器的层级上加载可预设的充电电流。
[0008]当模块-直流-直流变换器的输出端与配属的串联连接的电池单体-直流-直流变换器的串联连接的输出端连接时，在使用单向的电池单体-直流-直流变换器的情况下也可以放电。对此可以对所有的蓄能器单元通过如下方式放电，即，将所有的电池单体-直流-直流变换器切换到停用状态。不过也可以对各个蓄能器单元通过如下方式加载任意的负载电流，即，将电池单体-直流-直流变换器的电流叠加于配属的模块-直流-直流变换器的电流。
[0009]当多个模块-直流-直流变换器并联地连接到交流-直流变换器的输出端上并且每个模块-直流-直流变换器与多个并联连接的电池单体-直流-直流变换器连接时，能够测试和成形更大的蓄能器。因此能够测试和成形蓄能器的任意的扩充级和配置，这提高了测试装置的灵活性。
[0010]如果模块-直流-直流变换器的输出端可以经由开关串联连接，那么包括多个互相连接的蓄能器模块的蓄能器也可以作为一个整体以高的效率测试或成形。
[0011]通过将模块-直流-直流变换器的输出端经由开关向外引导，也可以将测试装置在模块层级上接通，例如作为蓄电池管理系统的输入端或者以便将各个蓄能器模块作为一个整体来测试或成形。
[0012]如果交流-直流变换器的输出端经由开关作为测试装置的输出端向外引导，那么测试装置也可以在蓄能器层级上接通，例如作为用于蓄电池管理系统的输入端或者以便将各个蓄能器作为一个整体来测试或成形。
[0013]如果多个电池单体-直流-直流变换器的输出端可以经由开关串联连接和/或串联连接的电池单体-直流-直流变换器的输出端经由开关作为测试装置的输出端向外引导，那么测试装置的灵活性可以进一步提高。
【附图说明】
[0014]接下来参照图1至3详细阐述本发明，这些图示例性地、示意性地并且非局限性示出本发明的有利的设计方案。其中:
[0015]图1示出按照本发明的测试装置和
[0016]图2和图3示出将测试装置用于测试或成形蓄电池的电池单体的应用。
【具体实施方式】
[0017]按照本发明的用于电蓄能器的测试装置I包括在输入侧的双向交流-直流变换器2，该交流-直流变换器可以经由输入端接口 4与电源3 (例如400V交流电源)连接。一定数量的(至少一个)模块-直流-直流变换器..5?并联连接在交流-直流变换器2的直流输出端(例如400V直流输出端)上。模块-直流-直流-变换器5”..5?实施为市售的绝缘型双向直流-直流变换器。模块-直流-直流变换器..5n将交流-直流变换器2的高压-直流-输出转化成相当于蓄能器模块(例如蓄电池模块或者燃料电池模块)的电压范围的直流-电压，例如是12V或48V直流，所述蓄能器模块包括多个蓄能器单元、例如是蓄电池的电池单体(battery cell)或者燃料电池电池。模块-直流-直流变换器51...5n的输出端也可以经由开关SM串联连接，这之所以是可能的，是因为模块-直流-直流变换器..5n设计成绝缘型直流-直流变换器。
[0018]在模块-直流-直流变换器..5n的输出端上并联连接有一定数量的(至少一个)电池单体-直流-直流变换器6n...6??电池单体-直流-直流变换器6n...6?实施为市售的绝缘型直流-直流变换器。然而，电池单体-直流-直流变换器6n...6M在此也可以实施为双向直流-直流变换器。电池单体-直流-直流变换器6n...6M将配属的模块-直流-直流变换器..5n的直流-输出转化成相当于蓄能器模块的蓄能器单元的电压范围的直流-电压、例如在蓄电池模块的电池单体的情况下是0.5V至5.5V直流。电池单体-直流-直流变换器6n...的输出端也可以经由开关SZ串联连接，这之所以是可能的，是因为电池单体-直流-直流变换器6n...6?实施为绝缘型直流-直流变换器。
[0019]交流-直流变换器2的输出端AE+、AE_可以在蓄能器层级上并且模块-直流-直流变换器..5?的输出端A M1+、AM1_...AsfaJP电池单体-直流-直流变换器6 n...6?的输出端A1+、A1-...Ax+、Ax_可以在蓄能器模块层级上作为测试装置I的输出端向外引导并且可以电接通。同样优选可串联连接的电池单体-直流-直流变换器6n...6?的第一和最后的输出端AZ1+、AZ1_...AZx+、AZx_的每一个输出端(如在图1中所不)向外引导。
[0020]交流-直流变换器2的输出端AE+、AE_可以经由开关SI激活。模块-直流-直流变换器..5?的输出端AM1+、AM1_...Afc+、Afc_可以通过开关S2激活。可串联连接的电池单体-直流-直流变换器6lm...6_的输出端AZ1+、AZ1_...AZx+、AZx_、也就是说串联连接的电池单体-直流-直流变换器6n...6?的第一和最后的输出端基本上可以通过开关S3激活。
[0021]在满配置中，按照本发明的测试装置I例如具有一个交流-直流变换器2，在该交流-直流变换器上连接有八个模块-直流-直流变换器..58，在这八个模块-直流-直流变换器上分别连接有十二个电池单体-直流-直流变换器6n...6812。因此，以此可以测试或成形高达96个蓄能器单元或者8个蓄能器模块，每个蓄能器模块包括12个蓄能器单元。当然也可考虑其它的扩充级。
[0022]交流-直流变换器2、模块-直流-直流变换器..5?和电池单体-直流-直流变换器6n...6?在此由控制单元10按照要求来控制，该控制单元也可以集成在测试装置I中。控制单元10同样可以控制开关S1、S2、S3、SM、SZ的断开/闭合。为了清楚起见，控制单元10到测试装置I的各个部件的控制线路20在图1中未示出或者仅作略提。
[0023]接下来根据以用于电蓄能器的测试和成形系统的形式的具体的实施例详细阐述按照本发明的