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專利名稱：電動車行駛過程電池性能測試裝置及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動車性能測試領(lǐng)域，特別是一種電動車行駛中電池性能測試裝置及測試方法。
背景技術(shù)：
電動車行駛過程所包含的工況比較復(fù)雜，起步加速，不同路況下的穩(wěn)定行駛、超車加速、上坡、載重、制動等，不同工況下的電池放電電流都不同，而且在不斷變化。電池在反復(fù)放電和充電后，容量會逐漸下降，當(dāng)電池容量下降到一定程度時則報廢。電池的容量衰減特性和電池的使用情況密切相關(guān)，大電流放電會降低電池的壽命，而小電流放電則會有利于延長電池的壽命。標(biāo)準(zhǔn)的電池放電特性測試方法，采取定電流放電或分階段放電的方法，不能真實(shí)反映出電動車電池的實(shí)際使用情況，在預(yù)測電動車電池的實(shí)際使用性能方面具有較大誤差。在輕型電動車(電動摩托車、電動自行車、電動三輪車等)行業(yè)，電池實(shí)際使用情況和廠家的測試結(jié)果相差較大。以電動摩托車的鉛酸電池為例，按照電池測試標(biāo)準(zhǔn)，電池的循環(huán)壽命為200次以上，而在有的摩托車型號上，壽命不足100次。車輛性能測試的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況是以車速為控制目標(biāo)的，車速與電流的對應(yīng)關(guān)系不直接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的就是提供一種電動車行駛過程電池性能測試裝置，它可以實(shí)現(xiàn)電動車行駛過程電池性能測試工作，測試出電池的實(shí)際使用性能。本發(fā)明的該目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括有電流傳感器、車速傳感器和采集模塊；采集模塊用于采集待測電池的電壓信號，為電流傳感器提供工作電源，并接收電流傳感器采集到的電流信號和車速傳感器采集到的車速信號。進(jìn)一步，所述裝置還包括有用于測試環(huán)境溫度的溫度傳感器，采集模塊接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述采集模塊包括有電源、電源電路、電流傳感器電源、存儲器和主控電路，電源通過電源電路分別為主控電路和電流傳感器電源提供工作電源，電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電源，主控電路的數(shù)據(jù)輸出端與存儲器相連，主控電路的指令輸出端與電流傳感器電源相連，主控電路分別接收電流傳感器采集的電流信號、待測電池的電壓信號、車速傳感器采集的車速信號和溫度傳感器采集的溫度信號。本發(fā)明的另一個目的就是提供一種電動車行駛過程電池性能測試方法，它可以在試驗(yàn)室內(nèi)完成電動車行駛過程電池性能測試工作，測試出電池的實(shí)際使用性能，節(jié)省測試過程中所耗費(fèi)的人力物力。本發(fā)明的該目的是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，電池性能測試包括有續(xù)行里程測試和電池容量特性測試。進(jìn)一步，所述續(xù)行 里程測試的具體步驟如下:I)將充滿電的待測電池設(shè)置在電動車上，駕駛電動車在路面上行駛放電，主控電路控制電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電流，使電流傳感器采集電動車行駛過程中的電流變化數(shù)據(jù)，車速傳感器采集電動車行駛過程中的車速變化數(shù)據(jù)，主控電路接收電流變化數(shù)據(jù)和車速變化數(shù)據(jù)，生成電流變化曲線和車速變化曲線，記錄行駛過程中的環(huán)境溫度；2)將步驟I)中所述待測電池充滿電后接上電子負(fù)載，電子負(fù)載與上位機(jī)連接，上位機(jī)通過控制電子負(fù)載使待測電池的放電變化曲線與步驟I)中測得的電流變化曲線相一致，對待測電池進(jìn)行循環(huán)放電測試，直到電池欠壓，在放電過程中，計(jì)算機(jī)通過通訊線讀取電子負(fù)載箱采集到的電流信號和電壓信號，記錄整個放電過程的電流變化曲線和電壓變化曲線，測試過程中，保持電池所處溫度與步驟I)中的環(huán)境溫度的平均值接近；3)根據(jù)步驟I)和步驟2)中采集的電流變化曲線，對電流進(jìn)行積分，得到待測電池的總放電量，對步驟I)中的車速變化曲線進(jìn)行積分，得到步驟I)測試過程中的電動車行駛里程數(shù)，再根據(jù)電池的總放電量量，計(jì)算電動車行駛的總里程數(shù)。進(jìn)一步，所述電池容量特性測試的具體步驟如下:A)將充滿電的待測電池設(shè)置在電動車上，駕駛電動車在路面上行駛放電，主控電路控制電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電流，使電流傳感器采集電動車行駛過程中的電流變化數(shù)據(jù)，電壓傳感器采集電動車行駛過程中的電池電壓變化數(shù)據(jù)，主控電路接收電流變化數(shù)據(jù)和電池電壓變化數(shù)據(jù)，生成電流變化曲線和電池電壓變化曲線，記錄行駛過程中的環(huán)境溫度；B)將步驟A)中所述待測電池充滿電后接上電子負(fù)載，上位機(jī)通過控制電子負(fù)載使待測電池的放電變化曲線與步驟A)中測得的電流變化曲線相一致，對待測電池進(jìn)行循環(huán)充電放電測試，直到電池再次充滿電后的放電量下降至預(yù)設(shè)值，計(jì)算機(jī)通過通訊線讀取電子負(fù)載箱采集到的電流信號和電壓信號，記錄整個放電過程的電流變化曲線和電壓變化曲線，測試過程中，保持電池所處溫度與步驟I)中的環(huán)境溫度接近；C)根據(jù)步驟A)和步驟B )中待測電池的每次放電的電流變化曲線和電壓變化曲線計(jì)算出電池每次放電的放電容量，再根據(jù)待測電池每次放電的放電容量和待測電池充電次數(shù)繪制放電容量-充電次數(shù)變化曲線圖。進(jìn)一步，主控電路采集電流傳感器數(shù)據(jù)之前，先控制電流傳感器電源為電流傳感器供電，在主控電路采集電流傳感器數(shù)據(jù)完成的同時，控制電流傳感器電源停止供電。進(jìn)一步，在續(xù)行里程和電池容量特性測試過程中溫度傳感器采集測試的環(huán)境溫度，并傳送至主控電路，生成電池容量特性測試過程的環(huán)境溫度變化曲線圖，通過在不同的溫度下進(jìn)行測試，得到溫度對續(xù)行里程和電池容量特性的影響。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明所述裝置通過傳感器采集電動車行駛過程的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和車速數(shù)據(jù),主控電路接收并分析傳感器所采集到的數(shù)據(jù),得出電動車行駛過程中電池的實(shí)際性能，主控電路可以控制為電流傳感器供電的時間和自身接收電流傳感器數(shù)據(jù)的時間，在接收到電流傳感器數(shù)據(jù)的同時，還能有效降低測試過程中所消耗的電量；本發(fā)明所述方法只需在路測時完成一次電池的放電測試，其余測試工作均可以在試驗(yàn)室中將待測電池接入負(fù)載就可以完成，降低了電池性能測試過程中所耗費(fèi)的人力和物力。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實(shí)現(xiàn)和獲得。


本發(fā)明的

如下。圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為主控電路及電流傳感器采集信號的原理圖；圖3為本發(fā)明所述方法接上負(fù)載后的測試原理框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。電動車行駛過程電池性能測試裝置包括有電流傳感器、車速傳感器和采集模塊；采集模塊用于采集待測電池的電壓信號，為電流傳感器提供工作電源，并接收電流傳感器采集到的電流信號和車速傳感器采集到的車速信號。裝置還包括有用于測試環(huán)境溫度的溫度傳感器，采集模塊接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)。采集模塊包括有電源、電源電路、電流傳感器電源、存儲器和主控電路，電源通過電源電路分別為主控電路和電流傳感器電源提供工作電源，電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電源，主控電路的數(shù)據(jù)輸出端與存儲器相連，主控電路的指令輸出端與電流傳感器電源相連，主控電路分別接收電流傳感器采集的電流信號、待測電池的電壓信號、車速傳感器采集的車速信號和溫度傳感器采集的溫度信號。采集模塊可以將采集到的原始數(shù)據(jù)儲存在存儲器中，再將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦中進(jìn)行分析處理，采集模塊也可以進(jìn)行對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到電池性能測試結(jié)果，再將測試結(jié)果和傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)一起儲存在存儲器中。主控電路還設(shè)置有操作接口，測試人員可以通過測試接口設(shè)置電流傳感器電源的工作頻率和主控電路的信號接收頻率。電動車行駛過程電池性能測試方法，包括有續(xù)行里程測試和電池容量特性測試。續(xù)行里程測試的具體步驟如下:I)將充滿電的待測電池設(shè)置在電動車上，駕駛電動車在路面上行駛放電，主控電路控制電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電流，使電流傳感器采集電動車行駛過程中的電流變化數(shù)據(jù)，車速傳感器采集電動車行駛過程中的車速變化數(shù)據(jù)，主控電路接收電流變化數(shù)據(jù)和車速變化數(shù)據(jù)，生成電流變化曲線和車速變化曲線，記錄行駛過程中的環(huán)境溫度；2)將步驟I)中所述待測電池充滿電后接上電子負(fù)載，電子負(fù)載與上位機(jī)連接，上位機(jī)通過控制電子負(fù)載使待測電池的放電變化曲線與步驟I)中測得的電流變化曲線相一致，對待測電池進(jìn)行循環(huán)放電測試，直到電池欠壓，在放電過程中，計(jì)算機(jī)通過通訊線讀取電子負(fù)載箱采集到的電流信號和電壓信號，記錄整個放電過程的電流變化曲線和電壓變化曲線，測試過程中，保持電池所處溫度與步驟I)中的環(huán)境溫度的平均值接近；3)根據(jù)步驟I)和步驟2)中采集的電流變化曲線，對電流進(jìn)行積分，得到待測電池的總放電量，對步驟I)中的車速變化曲線進(jìn)行積分，得到步驟I)測試過程中的電動車行駛里程數(shù)，再根據(jù)電池的總放電量量，計(jì)算電動車行駛的總里程數(shù)。電池容量特性測試的具體步驟如下:A)將充滿電的待測電池設(shè)置在電動車上，駕駛電動車在路面上行駛放電，主控電路控制電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電流，使電流傳感器采集電動車行駛過程中的電流變化數(shù)據(jù)，電壓傳感器采集電動車行駛過程中的電池電壓變化數(shù)據(jù)，主控電路接收電流變化數(shù)據(jù)和電池電壓變化數(shù)據(jù)，生成電流變化曲線和電池電壓變化曲線，記錄行駛過程中的環(huán)境溫度；B)將步驟A)中所述待測電池充滿電后接上電子負(fù)載，上位機(jī)通過控制電子負(fù)載使待測電池的放電變化曲線與步驟A)中測得的電流變化曲線相一致，對待測電池進(jìn)行循環(huán)充電放電測試，直到電池再次充滿電后的放電量下降至預(yù)設(shè)值，計(jì)算機(jī)通過通訊線讀取電子負(fù)載箱采集到的電流信號和電壓信號，記錄整個放電過程的電流變化曲線和電壓變化曲線，測試過程中，保持電池所處溫度與步驟I)中的環(huán)境溫度接近；C)根據(jù)步驟A)和步驟B)中待測電池的每次放電的電流變化曲線和電壓變化曲線計(jì)算出電池每次放電的放電容量，再根據(jù)待測電池每次放電的放電容量和待測電池充電次數(shù)繪制放電容量-充電次數(shù)變化曲線圖。放電的總能量，單位是伏安時，即V.A.H，能量是功率的積分，功率是電壓和電流的乘積；主主控電路采集電流傳感器數(shù)據(jù)之前，先控制電流傳感器電源為電流傳感器供電，在主控電路采集電流傳感器數(shù)據(jù)完成的同時，控制電流傳感器電源停止供電。在主控電路接收數(shù)據(jù)前一段時間，如10ms，控制電流傳感器電源工作，電流傳感器電源為電流傳感器供電，以使傳感器輸出信號穩(wěn)定，然后主控電路接收電流信號，接收完成后立即控制電流傳感器電源停止供電，以降低功耗。例如:主控電路的信號接收頻率為10Hz，即IOOms接收一次，那么電流傳感器實(shí)際只有10%的時間處于供電狀態(tài)，如圖2所示。在續(xù)行里程和電池容量特性測試過程中溫度傳感器采集測試的環(huán)境溫度，并傳送至主控電路，生成電池容量特性測試過程的環(huán)境溫度變化曲線圖，通過在不同的溫度下進(jìn)行測試，得到溫度對續(xù)行里程和電池容量特性的影響。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.電動車行駛過程電池性能測試裝置，其特征在于:所述裝置包括有電流傳感器、車速傳感器和采集模塊；采集模塊用于采集待測電池的電壓信號，為電流傳感器提供工作電源，并接收電流傳感器采集到的電流信號和車速傳感器采集到的車速信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電動車行駛過程電池性能測試裝置，其特征在于:所述裝置還包括有用于測試環(huán)境溫度的溫度傳感器，采集模塊接收溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的電動車行駛過程電池性能測試裝置，其特征在于:所述采集模塊包括有電源、電源電路、電流傳感器電源、存儲器和主控電路，電源通過電源電路分別為主控電路和電流傳感器電源提供工作電源，電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電源，主控電路的數(shù)據(jù)輸出端與存儲器相連，主控電路的指令輸出端與電流傳感器電源相連，主控電路分別接收電流傳感器采集的電流信號、待測電池的電壓信號、車速傳感器采集的車速信號和溫度傳感器采集的溫度信號。
4.利用如權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述電動車行駛過程電池性能測試裝置進(jìn)行電池性能測試的方法，其特征在于:所述電池性能測試包括有續(xù)行里程測試和電池容量特性測試。
5.如權(quán)利要求4所述的電動車行駛過程電池性能測試方法，其特征在于，所述續(xù)行里程測試的具體步驟如下: 1)將充滿電的待測電池設(shè)置在電動車上，駕駛電動車在路面上行駛放電，主控電路控制電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電流，使電流傳感器采集電動車行駛過程中的電流變化數(shù)據(jù)，車速傳感器采集電動車行駛過程中的車速變化數(shù)據(jù)，主控電路接收電流變化數(shù)據(jù)和車速變化數(shù)據(jù)，生成電流變化曲線和車速變化曲線，記錄行駛過程中的環(huán)境溫度； 2)將步驟I)中所述待測電池充滿電后接上電子負(fù)載，電子負(fù)載與上位機(jī)連接，上位機(jī)通過控制電子負(fù)載使待測電池的放電變化曲線與步驟I)中測得的電流變化曲線相一致，對待測電池進(jìn)行循環(huán)放電測試，直到電池欠壓，在放電過程中，計(jì)算機(jī)通過通訊線讀取電子負(fù)載箱采集到的電流信號和電壓信號，記錄整個放電過程的電流變化曲線和電壓變化曲線，測試過程中，保持電池所處溫度與步驟I)中的環(huán)境溫度的平均值接近； 3)根據(jù)步驟I)和步驟2)中采集的電流變化曲線，對電流進(jìn)行積分，得到待測電池的總放電量，對步驟I)中的車速變化曲線進(jìn)行積分，得到步驟I)測試過程中的電動車行駛里程數(shù)，再根據(jù)電池的總放電量量，計(jì)算電動車行駛的總里程數(shù)。
6.如權(quán)利要求4所述的電動車行駛過程電池性能測試方法，其特征在于，所述電池容量特性測試的具體步驟如下: A)將充滿電的待測電池設(shè)置在電動車上，駕駛電動車在路面上行駛放電，主控電路控制電流傳感器電源為電流傳感器提供工作電流，使電流傳感器采集電動車行駛過程中的電流變化數(shù)據(jù)，電壓傳感器采集電動車行駛過程中的電池電壓變化數(shù)據(jù)，主控電路接收電流變化數(shù)據(jù)和電池電壓變化數(shù)據(jù)，生成電流變化曲線和電池電壓變化曲線，記錄行駛過程中的環(huán)境溫度； B)將步驟A)中所述待測電池充滿電后接上電子負(fù)載，上位機(jī)通過控制電子負(fù)載使待測電池的放電變化曲線與步驟A)中測得的電流變化曲線相一致，對待測電池進(jìn)行循環(huán)充電放電測試，直到電池再次充滿電后的放電量下降至預(yù)設(shè)值，計(jì)算機(jī)通過通訊線讀取電子負(fù)載箱采集到的電流信號和電壓信號，記錄整個放電過程的電流變化曲線和電壓變化曲線，測試過程中，保持電池所處溫度與步驟I)中的環(huán)境溫 度接近；C)根據(jù)步驟A)和步驟B)中待測電池的每次放電的電流變化曲線和電壓變化曲線計(jì)算出電池每次放電的放電容量，再根據(jù)待測電池每次放電的放電容量和待測電池充電次數(shù)繪制放電容量-充電次數(shù)變化曲線圖。
7.如權(quán)利要求5或6所述的電動車行駛過程電池性能測試方法，其特征在于:主控電路采集電流傳感器數(shù)據(jù)之前，先控制電流傳感器電源為電流傳感器供電，在主控電路采集電流傳感器數(shù)據(jù)完成的同時，控制電流傳感器電源停止供電。
8.如權(quán)利要求5或6所述的電動車行駛過程電池性能測試方法，其特征在于:在續(xù)行里程和電池容量特性測試過程中溫度傳感器采集測試的環(huán)境溫度，并傳送至主控電路，生成電池容量特性測試過程的環(huán)境溫度變化曲線圖，通過在不同的溫度下進(jìn)行測試，得到溫度對續(xù)行里程和電池容量特性的影 響。
全文摘要
電動車行駛過程電池性能測試裝置及其測試方法，涉及電動車性能測試領(lǐng)域。本發(fā)明所述裝置通過傳感器采集電動車行駛過程的電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)和車速數(shù)據(jù)，主控電路接收并分析傳感器所采集到的數(shù)據(jù)，得出電動車行駛過程中電池的實(shí)際性能，主控電路可以控制為電流傳感器供電的時間和自身接收電流傳感器數(shù)據(jù)的時間，在接收到電流傳感器數(shù)據(jù)的同時，還能有效降低測試過程中所消耗的電量；本發(fā)明所述方法只需在路測時完成一次電池的放電測試，其余測試工作均可以在試驗(yàn)室中將待測電池接入負(fù)載就可以完成，降低了電池性能測試過程中所耗費(fèi)的人力和物力。
文檔編號G01R31/36GK103197254SQ20131010508
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者郝允志, 薛榮生, 周黔, 林毓培 申請人:西南大學(xué)