电动车行驶过程电池性能测试装置及其测试方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：电动车行驶过程电池性能测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及电动车性能测试领域，特别是一种电动车行驶中电池性能测试装置及测试方法。
背景技术：
电动车行驶过程所包含的工况比较复杂，起步加速，不同路况下的稳定行驶、超车加速、上坡、载重、制动等，不同工况下的电池放电电流都不同，而且在不断变化。电池在反复放电和充电后，容量会逐渐下降，当电池容量下降到一定程度时则报废。电池的容量衰减特性和电池的使用情况密切相关，大电流放电会降低电池的寿命，而小电流放电则会有利于延长电池的寿命。标准的电池放电特性测试方法，采取定电流放电或分阶段放电的方法，不能真实反映出电动车电池的实际使用情况，在预测电动车电池的实际使用性能方面具有较大误差。在轻型电动车(电动摩托车、电动自行车、电动三轮车等)行业，电池实际使用情况和厂家的测试结果相差较大。以电动摩托车的铅酸电池为例，按照电池测试标准，电池的循环寿命为200次以上，而在有的摩托车型号上，寿命不足100次。车辆性能测试的标准循环工况是以车速为控制目标的，车速与电流的对应关系不直接。

发明内容
本发明的一个目的就是提供一种电动车行驶过程电池性能测试装置，它可以实现电动车行驶过程电池性能测试工作，测试出电池的实际使用性能。本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有电流传感器、车速传感器和采集�？椋徊杉？橛糜诓杉獾绯氐牡缪剐藕牛缌鞔衅魈峁┕ぷ鞯缭矗⒔邮盏缌鞔衅鞑杉降牡缌餍藕藕统邓俅衅鞑杉降某邓傩藕�。进一步，所述装置还包括有用于测试环境温度的温度传感器，采集�？榻邮瘴露却衅鞑杉降奈露仁�。进一步，所述采集�？榘ㄓ械缭�、电源电路、电流传感器电源、存储器和主控电路，电源通过电源电路分别为主控电路和电流传感器电源提供工作电源，电流传感器电源为电流传感器提供工作电源，主控电路的数据输出端与存储器相连，主控电路的指令输出端与电流传感器电源相连，主控电路分别接收电流传感器采集的电流信号、待测电池的电压信号、车速传感器采集的车速信号和温度传感器采集的温度信号。本发明的另一个目的就是提供一种电动车行驶过程电池性能测试方法，它可以在试验室内完成电动车行驶过程电池性能测试工作，测试出电池的实际使用性能，节省测试过程中所耗费的人力物力。本发明的该目的是通过这样的技术方案实现的，电池性能测试包括有续行里程测试和电池容量特性测试。进一步，所述续行里程测试的具体步骤如下:I)将充满电的待测电池设置在电动车上，驾驶电动车在路面上行驶放电，主控电路控制电流传感器电源为电流传感器提供工作电流，使电流传感器采集电动车行驶过程中的电流变化数据，车速传感器采集电动车行驶过程中的车速变化数据，主控电路接收电流变化数据和车速变化数据，生成电流变化曲线和车速变化曲线，记录行驶过程中的环境温度；2)将步骤I)中所述待测电池充满电后接上电子负载，电子负载与上位机连接，上位机通过控制电子负载使待测电池的放电变化曲线与步骤I)中测得的电流变化曲线相一致，对待测电池进行循环放电测试，直到电池欠压，在放电过程中，计算机通过通讯线读取电子负载箱采集到的电流信号和电压信号，记录整个放电过程的电流变化曲线和电压变化曲线，测试过程中，保持电池所处温度与步骤I)中的环境温度的平均值接近；3)根据步骤I)和步骤2)中采集的电流变化曲线，对电流进行积分，得到待测电池的总放电量，对步骤I)中的车速变化曲线进行积分，得到步骤I)测试过程中的电动车行驶里程数，再根据电池的总放电量量，计算电动车行驶的总里程数。进一步，所述电池容量特性测试的具体步骤如下:A)将充满电的待测电池设置在电动车上，驾驶电动车在路面上行驶放电，主控电路控制电流传感器电源为电流传感器提供工作电流，使电流传感器采集电动车行驶过程中的电流变化数据，电压传感器采集电动车行驶过程中的电池电压变化数据，主控电路接收电流变化数据和电池电压变化数据，生成电流变化曲线和电池电压变化曲线，记录行驶过程中的环境温度；B)将步骤A)中所述待测电池充满电后接上电子负载，上位机通过控制电子负载使待测电池的放电变化曲线与步骤A)中测得的电流变化曲线相一致，对待测电池进行循环充电放电测试，直到电池再次充满电后的放电量下降至预设值，计算机通过通讯线读取电子负载箱采集到的电流信号和电压信号，记录整个放电过程的电流变化曲线和电压变化曲线，测试过程中，保持电池所处温度与步骤I)中的环境温度接近；C)根据步骤A)和步骤B )中待测电池的每次放电的电流变化曲线和电压变化曲线计算出电池每次放电的放电容量，再根据待测电池每次放电的放电容量和待测电池充电次数绘制放电容量-充电次数变化曲线图。进一步，主控电路采集电流传感器数据之前，先控制电流传感器电源为电流传感器供电，在主控电路采集电流传感器数据完成的同时，控制电流传感器电源停止供电。进一步，在续行里程和电池容量特性测试过程中温度传感器采集测试的环境温度，并传送至主控电路，生成电池容量特性测试过程的环境温度变化曲线图，通过在不同的温度下进行测试，得到温度对续行里程和电池容量特性的影响。由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点:本发明所述装置通过传感器采集电动车行驶过程的电流数据、电压数据和车速数据,主控电路接收并分析传感器所采集到的数据,得出电动车行驶过程中电池的实际性能，主控电路可以控制为电流传感器供电的时间和自身接收电流传感器数据的时间，在接收到电流传感器数据的同时，还能有效降低测试过程中所消耗的电量；本发明所述方法只需在路测时完成一次电池的放电测试，其余测试工作均可以在试验室中将待测电池接入负载就可以完成，降低了电池性能测试过程中所耗费的人力和物力。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

本发明的

如下。图1为本发明所述装置的结构示意图；图2为主控电路及电流传感器采集信号的原理图；图3为本发明所述方法接上负载后的测试原理框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。电动车行驶过程电池性能测试装置包括有电流传感器、车速传感器和采集模块；采集�？橛糜诓杉獾绯氐牡缪剐藕牛缌鞔衅魈峁┕ぷ鞯缭矗⒔邮盏缌鞔衅鞑杉降牡缌餍藕藕统邓俅衅鞑杉降某邓傩藕�。装置还包括有用于测试环境温度的温度传感器，采集�？榻邮瘴露却衅鞑杉降奈露仁�。采集�？榘ㄓ械缭�、电源电路、电流传感器电源、存储器和主控电路，电源通过电源电路分别为主控电路和电流传感器电源提供工作电源，电流传感器电源为电流传感器提供工作电源，主控电路的数据输出端与存储器相连，主控电路的指令输出端与电流传感器电源相连，主控电路分别接收电流传感器采集的电流信号、待测电池的电压信号、车速传感器采集的车速信号和温度传感器采集的温度信号。采集�？榭梢越杉降脑际荽⒋嬖诖娲⑵髦校俳际莸既氲缒灾薪蟹治龃恚杉？橐部梢越卸栽际萁写恚玫降绯匦阅懿馐越峁俳馐越峁痛衅鞑杉降脑际菀黄鸫⒋嬖诖娲⑵髦�。主控电路还设置有操作接口，测试人员可以通过测试接口设置电流传感器电源的工作频率和主控电路的信号接收频率。电动车行驶过程电池性能测试方法，包括有续行里程测试和电池容量特性测试。续行里程测试的具体步骤如下:I)将充满电的待测电池设置在电动车上，驾驶电动车在路面上行驶放电，主控电路控制电流传感器电源为电流传感器提供工作电流，使电流传感器采集电动车行驶过程中的电流变化数据，车速传感器采集电动车行驶过程中的车速变化数据，主控电路接收电流变化数据和车速变化数据，生成电流变化曲线和车速变化曲线，记录行驶过程中的环境温度；2)将步骤I)中所述待测电池充满电后接上电子负载，电子负载与上位机连接，上位机通过控制电子负载使待测电池的放电变化曲线与步骤I)中测得的电流变化曲线相一致，对待测电池进行循环放电测试，直到电池欠压，在放电过程中，计算机通过通讯线读取电子负载箱采集到的电流信号和电压信号，记录整个放电过程的电流变化曲线和电压变化曲线，测试过程中，保持电池所处温度与步骤I)中的环境温度的平均值接近；3)根据步骤I)和步骤2)中采集的电流变化曲线，对电流进行积分，得到待测电池的总放电量，对步骤I)中的车速变化曲线进行积分，得到步骤I)测试过程中的电动车行驶里程数，再根据电池的总放电量量，计算电动车行驶的总里程数。电池容量特性测试的具体步骤如下:A)将充满电的待测电池设置在电动车上，驾驶电动车在路面上行驶放电，主控电路控制电流传感器电源为电流传感器提供工作电流，使电流传感器采集电动车行驶过程中的电流变化数据，电压传感器采集电动车行驶过程中的电池电压变化数据，主控电路接收电流变化数据和电池电压变化数据，生成电流变化曲线和电池电压变化曲线，记录行驶过程中的环境温度；B)将步骤A)中所述待测电池充满电后接上电子负载，上位机通过控制电子负载使待测电池的放电变化曲线与步骤A)中测得的电流变化曲线相一致，对待测电池进行循环充电放电测试，直到电池再次充满电后的放电量下降至预设值，计算机通过通讯线读取电子负载箱采集到的电流信号和电压信号，记录整个放电过程的电流变化曲线和电压变化曲线，测试过程中，保持电池所处温度与步骤I)中的环境温度接近；C)根据步骤A)和步骤B)中待测电池的每次放电的电流变化曲线和电压变化曲线计算出电池每次放电的放电容量，再根据待测电池每次放电的放电容量和待测电池充电次数绘制放电容量-充电次数变化曲线图。放电的总能量，单位是伏安时，即V.A.H，能量是功率的积分，功率是电压和电流的乘积；主主控电路采集电流传感器数据之前，先控制电流传感器电源为电流传感器供电，在主控电路采集电流传感器数据完成的同时，控制电流传感器电源停止供电。在主控电路接收数据前一段时间，如10ms，控制电流传感器电源工作，电流传感器电源为电流传感器供电，以使传感器输出信号稳定，然后主控电路接收电流信号，接收完成后立即控制电流传感器电源停止供电，以降低功耗。例如:主控电路的信号接收频率为10Hz，即IOOms接收一次，那么电流传感器实际只有10%的时间处于供电状态，如图2所示。在续行里程和电池容量特性测试过程中温度传感器采集测试的环境温度，并传送至主控电路，生成电池容量特性测试过程的环境温度变化曲线图，通过在不同的温度下进行测试，得到温度对续行里程和电池容量特性的影响。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.电动车行驶过程电池性能测试装置，其特征在于:所述装置包括有电流传感器、车速传感器和采集模块；采集�？橛糜诓杉獾绯氐牡缪剐藕牛缌鞔衅魈峁┕ぷ鞯缭矗⒔邮盏缌鞔衅鞑杉降牡缌餍藕藕统邓俅衅鞑杉降某邓傩藕�。
2.如权利要求1所述的电动车行驶过程电池性能测试装置，其特征在于:所述装置还包括有用于测试环境温度的温度传感器，采集�？榻邮瘴露却衅鞑杉降奈露仁荨�
3.如权利要求2所述的电动车行驶过程电池性能测试装置，其特征在于:所述采集�？榘ㄓ械缭�、电源电路、电流传感器电源、存储器和主控电路，电源通过电源电路分别为主控电路和电流传感器电源提供工作电源，电流传感器电源为电流传感器提供工作电源，主控电路的数据输出端与存储器相连，主控电路的指令输出端与电流传感器电源相连，主控电路分别接收电流传感器采集的电流信号、待测电池的电压信号、车速传感器采集的车速信号和温度传感器采集的温度信号。
4.利用如权利要求1-3任意一项所述电动车行驶过程电池性能测试装置进行电池性能测试的方法，其特征在于:所述电池性能测试包括有续行里程测试和电池容量特性测试。
5.如权利要求4所述的电动车行驶过程电池性能测试方法，其特征在于，所述续行里程测试的具体步骤如下: 1)将充满电的待测电池设置在电动车上，驾驶电动车在路面上行驶放电，主控电路控制电流传感器电源为电流传感器提供工作电流，使电流传感器采集电动车行驶过程中的电流变化数据，车速传感器采集电动车行驶过程中的车速变化数据，主控电路接收电流变化数据和车速变化数据，生成电流变化曲线和车速变化曲线，记录行驶过程中的环境温度； 2)将步骤I)中所述待测电池充满电后接上电子负载，电子负载与上位机连接，上位机通过控制电子负载使待测电池的放电变化曲线与步骤I)中测得的电流变化曲线相一致，对待测电池进行循环放电测试，直到电池欠压，在放电过程中，计算机通过通讯线读取电子负载箱采集到的电流信号和电压信号，记录整个放电过程的电流变化曲线和电压变化曲线，测试过程中，保持电池所处温度与步骤I)中的环境温度的平均值接近； 3)根据步骤I)和步骤2)中采集的电流变化曲线，对电流进行积分，得到待测电池的总放电量，对步骤I)中的车速变化曲线进行积分，得到步骤I)测试过程中的电动车行驶里程数，再根据电池的总放电量量，计算电动车行驶的总里程数。
6.如权利要求4所述的电动车行驶过程电池性能测试方法，其特征在于，所述电池容量特性测试的具体步骤如下: A)将充满电的待测电池设置在电动车上，驾驶电动车在路面上行驶放电，主控电路控制电流传感器电源为电流传感器提供工作电流，使电流传感器采集电动车行驶过程中的电流变化数据，电压传感器采集电动车行驶过程中的电池电压变化数据，主控电路接收电流变化数据和电池电压变化数据，生成电流变化曲线和电池电压变化曲线，记录行驶过程中的环境温度； B)将步骤A)中所述待测电池充满电后接上电子负载，上位机通过控制电子负载使待测电池的放电变化曲线与步骤A)中测得的电流变化曲线相一致，对待测电池进行循环充电放电测试，直到电池再次充满电后的放电量下降至预设值，计算机通过通讯线读取电子负载箱采集到的电流信号和电压信号，记录整个放电过程的电流变化曲线和电压变化曲线，测试过程中，保持电池所处温度与步骤I)中的环境温度接近；C)根据步骤A)和步骤B)中待测电池的每次放电的电流变化曲线和电压变化曲线计算出电池每次放电的放电容量，再根据待测电池每次放电的放电容量和待测电池充电次数绘制放电容量-充电次数变化曲线图。
7.如权利要求5或6所述的电动车行驶过程电池性能测试方法，其特征在于:主控电路采集电流传感器数据之前，先控制电流传感器电源为电流传感器供电，在主控电路采集电流传感器数据完成的同时，控制电流传感器电源停止供电。
8.如权利要求5或6所述的电动车行驶过程电池性能测试方法，其特征在于:在续行里程和电池容量特性测试过程中温度传感器采集测试的环境温度，并传送至主控电路，生成电池容量特性测试过程的环境温度变化曲线图，通过在不同的温度下进行测试，得到温度对续行里程和电池容量特性的影响。
全文摘要
电动车行驶过程电池性能测试装置及其测试方法，涉及电动车性能测试领域。本发明所述装置通过传感器采集电动车行驶过程的电流数据、电压数据和车速数据，主控电路接收并分析传感器所采集到的数据，得出电动车行驶过程中电池的实际性能，主控电路可以控制为电流传感器供电的时间和自身接收电流传感器数据的时间，在接收到电流传感器数据的同时，还能有效降低测试过程中所消耗的电量；本发明所述方法只需在路测时完成一次电池的放电测试，其余测试工作均可以在试验室中将待测电池接入负载就可以完成，降低了电池性能测试过程中所耗费的人力和物力。
文档编号G01R31/36GK103197254SQ20131010508
公开日2013年7月10日申请日期2013年3月28日优先权日2013年3月28日
发明者郝允志, 薛荣生, 周黔, 林毓培申请人:西南大学

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电动车行驶过程电池性能测试装置及其测试方法