電動車電池綜合特性的智能檢測及測試技術

www.guilinhy.com 來源：中國電動車信息網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-12-7

一、綜述由于各類可充電電池是所服務設備的可重復使用的動力源，其性能好壞將直接影響設備的工作正常與否和性能指標。因此，檢測和了解電池的實際性能對確保設備及系統的正常工作有著重要的意義。電池最重要的性能是其充、放電過程的特性。如有效容量、循環放電壽命、內阻、動力特性、一致特性、極化影響等。因此，要檢測充電電池的綜合性能，必須為待測電池提供模擬充、放電過程，并采集充、放電過程中待測電池的各種參數。而在充放電過程中，既有電壓控制、電流控制、時間控制，又有換相換流控制、溫度控制，同時對采集到的數據要進行實時數據變換、數據處理、數據管理，加之測量過程時間較長，短則數小時，長則幾個月，用常規儀器或設備的人工測量方法工作量極大，幾乎無可能用于實際的例行檢測。本文將闡述電池綜合性能智能檢測與測試技術IDTB（Intellgent Detect &Testing for Batter）的原理和工作過程，進而提出一種實現IDTB的技術方案，并舉例說明IDTB的實際應用方法和構造多種用途的思路。二、檢測及測試原理由于電動車上所用的電池或為免維護型，或為整體封裝型，因而無法對其內部參量（如參比電位、電解液濃度、析氣率等）進行測量。加之在電動車上使用，我們更加關心的是電池的各種外輸出特性以及外輸出特性有密切關系的各種可觀可測物理量，如容量、電壓、電壓變化率、電流、電流變化率、內阻、溫度、溫度變化等等。為了全面了解電池的綜合性能，就必須獲得上述各物理量在充電和放電全過程中的全程數據，并對這些數據進行相關的處理，才能得到準確、正確、符合實際的結果。 IDTB技術包括如下幾部分： ●數字程控電源 ●數字程控電子負載 ●多通道高精度數據采集系統 ●智能控制器 ●數字濾波、數據變換、數據編碼及壓縮技術 ●UART傳輸通訊 ●數據處理包 ●數據庫及數據庫管理技術 ●人機界面技術 ●多模式顯示技術 ●報表輸出及打印 IDTB系統框圖如圖1所示。IDTB工作原理如下：操作者借助Host System的Panel將完成特定檢驗或測試工作所必需的指令及參數（如充電模式、放電模式、充放電參數、過程切換條件、保護條件、循環次數等等）輸入到MSH中。 MSH將這些指令和參數轉換成相對應的信令代碼，并通過Host System的UART接口發送給各智能控制器ICU。智能控制器ICU透過自身的UART接口收到MSH發送來的命令后，對其進行譯碼，并生成相應的控制時序、控制邏輯、控制代碼和參數代碼。接著ICU通過SBUS接口及總線對程控數字電源PDS進行設置和控制；通過ELBUS接口及總線對程控電子負載PEL進行設置和控制；通過DBUS接口及總線對數據采集單元DSU進行設置。 PDS在ICU的控制下自動的為待測電池提供符合特定充電曲線要求的充電環境。從另一個角度而言，PDS就是一個智能動態電源。 PDS在ICU的控制下具有動態模擬負載的特征。設ICU輸出SICU為MSH信令集J的函數 SICU=H[J（α1］…，αn，β1，…，βm，γ1 …γk，…）]（1）　　　　這里，J（α1，…，αn，β1，…，βm，γ1 …γk，…）為信令集J的信令元素。又因為PEL的負載特性RPEL為電動勢特性EPEL和內阻特性rPEL的函數G，如式（2） RPEL=G（EPEL，rPEL）（2）其中， EPEL=e（α1，…，αn）（3） rPEL=r（β1，…，βm）（4）所以 RPEL=G（e（α1，…，αn），r（β1，…，βm））（5）由此可見，MSH的信令子集決定了PEL的負載特性RPEL。換句話說，要使PEL具有不同的負載特性RPEL，僅需改變MSH中相對應的子集即可。當PDS和PEL在ICU的控制下有序、按所需測試條件工作時，待測電池βi的端電壓、電流和溫度將以自己固有的特性發生相應變化。即，這些相應的變化反映了電池在特定測試條件下的固有特性。 I傳感器檢測出電池的電流信號，T傳感檢測出電池的溫度信號，數據采集單元DSU通過Vin+、Vin-對電池端電壓信號進行采樣，通過Iin+、Iin-對電池電流信號進行采樣，通過Tin+、Tin-對電池溫度信號進行采樣。圖為IDTB系統框圖。（王堯）