一种电芯充放电测试电路及其控制方法与流程

本发明属于电池测试，更具体地说，是涉及一种电芯充放电测试电路。

背景技术：

1、锂电池因其能量密度大、循环寿命长、环保清洁等优点，在储能领域得到了广泛应用。但锂电池安全事故也时有发生，需要在出厂时以及后续使用时对电芯进行充放电测试，以准确评估电芯性能，提高电池的安全性。电芯充放电测试很重要，出厂前的分容化成，梯次利用时的再分组，都需要在特定的充放电条件下准确得到电池容量、充放电特性等数据，这就需要高效准确的充放电测试仪。对电芯进行充放电测试时，电芯放电的能量也需要有效利用起来，充放电测试仪应具有能量回馈的功能。

2、目前的能量回馈型充放电测试仪通过双向dc/dc变换器将电芯并联在直流母线上，对电芯进行充放电，直流母线通过双向ac/dc变换器连接在三相电源上，实现与外部电源的能量交换。但是上述方案存在一些问题：（1）体积庞大；（2）需要与外部电源进行大功率能量转移，损耗高。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电芯充放电测试电路及其控制方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种电芯充放电测试电路，包括：

4、1+n个功率模块，所有功率模块的总线端子与直流母线连接，第一功率模块的电芯端子与辅助电芯连接，n个功率模块的电芯端子分别与n个被测电芯连接，用于控制被测电芯的充放电电压和电流。

5、优选的，所述功率模块包括总线端子、通信端子、功率单元和单片机；每个功率模块的总线端子并联；每个功率模块的通信端子并联，以接辅助电芯的功率模块为主机，以接被测电芯的功率模块为从机。

6、优选的，所述功率单元为半桥逆变电路，由两个mos管串联组成半桥臂，上mos管的漏极接总线保险丝后接总线正极，下mos管的源极接总线负极和电芯电流采样芯片的负极，两个mos管的连接点接功率电感；所述的mos管在漏极和源极之间反并联肖特基二极管，mos栅极采用互补驱动信号，开关频率为100khz~200khz，驱动信号设置死区100ns~200ns。

7、优选的，所述功率电感值为220μh~2200μh，功率电感接电芯保险丝后接电芯正极；所述的上mos的漏极与下mos的源极之间接总线滤波电解电容；所述的功率电感与保险丝的接点接电芯滤波电解电容的正极，下mos的源极接电芯滤波电解电容的负极；所述的电芯保险丝接电芯正极，电芯电流采样芯片的正极接电芯负极。

8、优选的，所述总线滤波电解电容的电压经运放差分电路后由单片机进行模拟采样和转换，作为总线电压；所述电芯正极与负极之间的电压经运放差分电路后由单片机进行模拟采样和转换，作为电芯电压；所述电芯电流采样芯片为cc6900so电流传感器，输出接rc低通滤波器，经运放调理电路后由单片机进行模拟采样和转换，作为电芯电流；所述单片机根据总线电压、电芯电压和电芯电流，调节原始驱动信号的占空比；所述原始驱动信号由单片机产生，经驱动器芯片后形成带死区的互补驱动信号，施加至上下mos管的栅极。

9、本发明还提供了一种电芯充放电测试电路的控制方法，包括：

10、步骤1：启动所有功率模块，实时监测总线电压、电芯电压和电芯电流；

11、步骤2：功率模块主机将自身模块的总线电压调节至5v，并保持恒定，偏差在±5%以内；

12、步骤3：功率模块主机将各从机的实时功率设定值发送至从机，从机根据电芯电压计算实时电流设定值；

13、步骤4：若从机的实时电流设定值为零，则从机驱动器芯片处于停止状态；若从机的实时电流设定值不为零，则进入步骤5；

14、步骤5：从机的单片机按占空比为（总线电压-电芯电压）/总线电压*100%设定驱动信号，并使能从机驱动器芯片，使其处于运行状态；

15、步骤6：根据电芯电流调节驱动信号的占空比，若电芯处于充电状态且电芯电流小于实时电流设定值，则减小占空比；若电芯处于充电状态且电芯电流大于实时电流设定值，则增大占空比；若电芯处于放电状态且电芯电流小于实时电流设定值，则增大占空比；若电芯处于放电状态且电芯电流大于实时电流设定值，则减小占空比；

16、步骤7：测试过程中，若主机电池电压高于上限保护值，则停止正在对电池放电的功率模块从机，若主机电池电压低于下限保护值，则停止正在对电池充电的功率模块从机。若从机电池电压高于上限保护值，则停止从机的充电行为，若从机电池电压低于下限保护值，则停止从机的放电行为。

17、本发明还提供了一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述的一种电芯充放电测试电路中的步骤。

18、本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种电芯充放电测试电路中的步骤。

19、本发明提供的一种电芯充放电测试电路及其控制方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明不需要外部电源供电即可实现电芯之间的能量转移，可以实现能量的回收和再利用，节约能源，降低了系统的能耗和运行成本。

技术特征：

1.一种电芯充放电测试电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种电芯充放电测试电路，其特征在于，所述功率模块包括总线端子、电芯端子、通信端子、功率单元和单片机；每个功率模块的总线端子并联；每个功率模块的通信端子并联，以接辅助电芯的功率模块为主机，以接被测电芯的功率模块为从机。

3.如权利要求2所述的一种电芯充放电测试电路，其特征在于，所述功率单元为半桥逆变电路，由两个mos管串联组成半桥臂，上mos管的漏极接总线保险丝后接总线正极，下mos管的源极接总线负极和电芯电流采样芯片的负极，两个mos管的连接点接功率电感；所述的mos管在漏极和源极之间反并联肖特基二极管，mos栅极采用互补驱动信号，开关频率为100khz~200khz，驱动信号设置死区100ns~200ns。

4.如权利要求3所述的一种电芯充放电测试电路，其特征在于，所述功率电感值为220μh~2200μh，功率电感接电芯保险丝后接电芯正极；所述的上mos的漏极与下mos的源极之间接总线滤波电解电容；所述的功率电感与保险丝的接点接电芯滤波电解电容的正极，下mos的源极接电芯滤波电解电容的负极；所述的电芯保险丝接电芯正极，电芯电流采样芯片的正极接电芯负极。

5.如权利要求4所述的一种电芯充放电测试电路，其特征在于，所述总线滤波电解电容的电压经运放差分电路后由单片机进行模拟采样和转换，作为总线电压；所述电芯正极与负极之间的电压经运放差分电路后由单片机进行模拟采样和转换，作为电芯电压；所述电芯电流采样芯片为cc6900so电流传感器，输出接rc低通滤波器，经运放调理电路后由单片机进行模拟采样和转换，作为电芯电流；所述单片机根据总线电压、电芯电压和电芯电流，调节原始驱动信号的占空比；所述原始驱动信号由单片机产生，经驱动器芯片后形成带死区的互补驱动信号，施加至上下mos管的栅极。

6.一种电芯充放电测试电路的控制方法，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连，其特征在于，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求6中所述的一种电芯充放电测试电路的控制方法中的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6中所述的一种电芯充放电测试电路的控制方法中的步骤。

技术总结
本发明提供了一种电芯充放电测试电路及其控制方法，其中该电路，包括：N+1个功率模块，第一功率模块的电芯端子与辅助电芯连接，N个功率模块的电芯端子分别与N个被测电芯连接，用于采集被测电芯的电压和电流同时确定辅助电芯的容量，实现辅助电芯与被测电芯的能量转移，从而在不接电源的情况下实现对N个被测电芯的充放电测试。本发明不需要外部电源供电即可实现电芯之间的能量转移，可以实现能量的回收和再利用，节约能源，降低了系统的能耗和运行成本。

技术研发人员：史梓男,徐斌,胡东辰
受保护的技术使用者：北京西清能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17