新型电池模拟测试装置
阅读：675发布：2024-01-11
专利汇可以提供新型电池模拟测试装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型揭示了一种新型 电池 模拟测试装置，包括相互独立的上位机、模拟测试模 块 和输出通道切换模块，模拟测试模块包括相互独立的电源模拟模块和负载模拟模块，电源模拟模块、负载模拟模块和输出通道切换模块均与上位机通讯连接并由上位机控制，上位机分别获取电源模拟模块、负载模拟模块的通讯数据并控制输出通道切换模块；负载模拟模块与电源模拟模块电连接形成回路，电源模拟模块的 电压 可调，负载模拟模块的负载 电阻 可调，输出通道切换模块用于测试 电路 的通道切换及测试电路的阻抗模拟。本实用新型将现有整体式设计的电池模拟测试装置模块化设计，省去维修时需要将各部件拆开进行故障排查的步骤及时间，避免操作麻烦和影响测试效率。，下面是新型电池模拟测试装置专利的具体信息内容。
1.一种新型电池模拟测试装置，其特征在于，包括相互独立分开设置的上位机、模拟测试模块和输出通道切换模块，所述模拟测试模块和输出通道切换模块均与所述上位机通讯连接，所述模拟测试模块包括相互独立分开设置的电源模拟模块和负载模拟模块，所述电源模拟模块、负载模拟模块和所述输出通道切换模块均与所述上位机通讯连接并由所述上位机控制，所述上位机分别获取电源模拟模块、负载模拟模块的通讯数据并控制输出通道切换模块；
所述负载模拟模块与所述电源模拟模块电连接形成回路，所述电源模拟模块的电压可调，所述负载模拟模块的负载电阻可调，所述输出通道切换模块用于测试电路的通道切换。
2.根据权利要求1所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述模拟测试模块与所述输出通道切换模块电连接。
3.根据权利要求1所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述输出通道切换模块还与外部充电模块电连接，通过所述外部充电模块实现充电状态模拟。
4.根据权利要求3所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述外部充电模块包括外部电源和外部负载，所述外部电源与所述上位机通讯连接，所述外部电源与所述外部负载电连接形成回路。
5.根据权利要求3或4所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述输出通道切换模块包括通道切换模块，所述模拟测试模块和/或外部充电模块与所述通道切换模块连接，所述通道切换模块用于测试电路的通道切换。
6.根据权利要求5所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述输出通道切换模块还用于测试电路的阻抗模拟，输出通道切换模块还包括阻抗调节模块，所述阻抗调节模块与通道切换模块连接以实现测试电路的阻抗模拟。
7.根据权利要求6所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述阻抗调节模块包括至少一阻抗调节电路，每一所述阻抗调节电路一一与所述输出通道切换模块的输入端对应连接，所述阻抗调节电路用于调节对应通道电路的阻抗。
8.根据权利要求1-4、6-7中任一项所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述电源模拟模块包括至少一电源模拟单元，每一所述电源模拟单元与上位机通讯连接，所述电源模拟单元的电压可调。
9.根据权利要求8所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述负载模拟模块包括至少一负载模拟单元，每一所述负载模拟单元均与所述上位机通讯连接，所述负载模拟单元的负载电阻可调。
10.根据权利要求9所述的新型电池模拟测试装置，其特征在于，所述电源模拟单元设有多个，多个电源模拟单元串联或并联成模拟电源；负载模拟单元对应所述电源模拟单元设有多个，多个负载模拟单元串联或并联成模拟电阻；所述模拟电源和模拟电阻串联并连接到通道切换模块。
新型电池模拟测试装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及电池模拟技术领域，特别是涉及到一种新型电池模拟测试装置。
背景技术
[0003] 但在各类锂电池应用的开发中，锂电池往往无法提前于产品的开发进程；在锂电池产品测试中，因配套锂电池的化学体系及串并方案的不同，需要储备诸多型号的锂电池；同时由锂电池的非线性特性也决定了其充放电效率、老化程度、阻抗等性能无法始终维持相同。
[0004] 故对于应用锂电池作为动力的产品，在研发流程中提供一套可以模拟各类型锂电池的装置，可以有效提高开发与测试效率，节约锂电池的更换成本，同时减少了对实验场所潜在的安全威胁。
[0007] 2)无法灵活利用现成的测试仪器，当模拟装置闲置时造成资源浪费；
[0008] 3)发生故障后难以定位故障原因和排除故障。实用新型内容
[0009] 本实用新型的主要目的为提供一种新型电池模拟测试装置，通过将上位机、电源模拟模块、负载模拟模块和输出通道切换模块分开设置为相互独立的模块，减小整个装置的联系和影响，在维修时，省去了在维修时需要将各部件拆开进行故障排查的步骤及时间，避免操作麻烦和影响测试效率。
[0010] 本实用新型提出一种新型电池模拟测试装置，包括相互独立分开设置的上位机、模拟测试模块和输出通道切换模块，所述模拟测试模块和输出通道切换模块均与所述上位机通讯连接，所述模拟测试模块包括相互独立分开设置的电源模拟模块和负载模拟模块，所述电源模拟模块、负载模拟模块和所述输出通道切换模块均与所述上位机通讯连接并由所述上位机控制，所述上位机分别获取电源模拟模块、负载模拟模块的通讯数据并控制输出通道切换模块；
[0012] 进一步地，所述模拟测试模块与所述输出通道切换模块电连接。
[0013] 进一步地，所述输出通道切换模块还与外部充电模块电连接，通过所述外部充电模块实现充电状态模拟。
[0014] 进一步地，所述外部充电模块包括外部电源和外部负载，所述外部电源与所述上位机通讯连接，所述外部电源与所述外部负载电连接形成回路。
[0015] 进一步地，所述输出通道切换模块包括通道切换模块，所述模拟测试模块和/或外部充电模块与所述通道切换模块连接，所述通道切换模块用于测试电路的通道切换。
[0016] 进一步地，所述输出通道切换模块还用于测试电路的阻抗模拟，输出通道切换模块还包括阻抗调节模块，所述阻抗调节模块与通道切换模块连接以实现测试电路的阻抗模拟。
[0017] 进一步地，所述阻抗调节模块包括至少一阻抗调节电路，每一所述阻抗调节电路一一与所述输出通道切换模块的输入端对应连接，所述阻抗调节电路用于调节对应通道电路的阻抗。
[0018] 进一步地，所述电源模拟模块包括至少一电源模拟单元，每一所述电源模拟单元与上位机通讯连接，所述电源模拟单元的电压可调。
[0019] 进一步地，所述负载模拟模块包括至少一负载模拟单元，每一所述负载模拟单元均与所述上位机通讯连接，所述负载模拟单元的负载电阻可调。
[0020] 进一步地，所述电源模拟单元设有多个，多个电源模拟单元串联或并联成模拟电源；负载模拟单元对应所述电源模拟单元设有多个，多个负载模拟单元串联或并联成模拟电阻；所述模拟电源和模拟电阻串联并连接到通道切换模块。
[0021] 本实用新型的有益效果：
[0022] 本实用新型的新型电池模拟测试装置将现有的整体式设计的电池模拟测试装置模块化设计，将上位机、电源模拟模块、负载模拟模块和输出通道切换模块分开设置为相互独立的模块，各模块均与上位机通讯连接，上位机可获取各模块的通讯地址，可减小整个装置的联系和影响。发生故障需要维修时，由于各模块的功能作用明显不同，在排查时，可直接通过上位机软件定位异常仪器，将发生故障的模块筛选出来进行维修，通过替换的方式快速排除故障，而其他模块不受影响可继续使用，避免影响测试进度。同时，省去了在维修时需要将各部件拆开进行故障排查的步骤及时间，避免操作麻烦和影响测试效率。附图说明
[0023] 图1为本实用新型的一种新型电池模拟测试装置一实施例的结构示意图；
[0024] 图2为本实用新型的一种新型电池模拟测试装置一实施例模拟放电时，上位机根据SOC状态查找电压的示意图；
[0025] 图3为本实用新型的一种新型电池模拟测试装置一实施例模拟充电时，上位机根据外部负载情况计算电源模拟模块的模拟电压的示意图；
[0026] 图4为本实用新型的输出通道切换模块一实施例的结构示意图；
[0027] 图5为本实用新型的输出通道切换模块一实施例的模拟单个电池输出时的通道切换设置；
[0028] 图6为本实用新型的输出通道切换模块一实施例的模拟多个电池独立输出时的通道切换设置；
[0029] 图7为本实用新型的输出通道切换模块一实施例的模拟两个电池并联输出时的通道切换设置。
[0030] 附图标记说明：
[0031] 1、上位机；2、输出通道切换模块；3、电源模拟模块；
[0032] 4、负载模拟模块；5、电源模拟单元；6、负载模拟单元；7、外部电源；
[0033] 8、外部负载；9、阻抗调节模块；10、通道切换模块。
[0034] 本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0035] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0036] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037] 本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”“上述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、单元、模块、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0038] 本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0039] 参照图1，本实施例的一种新型电池模拟测试装置，包括相互独立分开设置的上位机1、模拟测试模块和输出通道切换模块2，其中，上位机1具有总控功能，通常指计算机。模拟测试模块和输出通道切换模块2均与上位机1通讯连接，模拟测试模块包括相互独立分开设置的电源模拟模块3和负载模拟模块4，电源模拟模块3、负载模拟模块4和输出通道切换模块2均与上位机1通讯连接并由上位机1控制，上位机分别获取电源模拟模块、负载模拟模块的通讯数据并控制输出通道切换模块；负载模拟模块4与电源模拟模块3电连接形成回路，电源模拟模块3的电压可调，负载模拟模块4的负载电阻可调，输出通道切换模块2用于测试电路的通道切换。
[0040] 其中，通讯连接即表明上位机可获取电源模拟模块、负载模拟模块、以及输出通道切换模块的通讯地址实现定位，方便后续维修，提高维修效率；在整个充放电模拟测试过程中，上位机获取测试电路的当前电流值作为模拟测试数据，其测试电路指的是充电或放电模拟时的测试电路，包括各通道的测试电路，其当前电流值表示当前通道的测试电路的电流值，优选的，通过设置电流感应器以测量当前电流值，该电流感应器测量输出通道切换模块2的输出电流并反馈到上位机1中。
[0041] 此外，上位机通过获取电源模拟模块、负载模拟模块的通讯数据得到电源模拟模块、负载模拟模块的状态，如充放电状态，此时相应控制输出通道切换模块进行状态切换，以及相应的通道切换。
[0042] 通过模块化设计，将上位机1、电源模拟模块3、负载模拟模块4和输出通道切换模块2分开设置为相互独立的模块，各模块均与上位机1通讯连接，上位机1可获取各模块的通讯地址，可减小整个装置的联系和影响。发生故障需要维修时，由于各模块的功能作用明显不同，在排查时，可直接通过上位机1软件定位异常仪器，将发生故障的模块筛选出来进行维修，通过替换的方式快速排除故障，而其他模块不受影响可继续使用，避免影响测试进度。同时，省去了在维修时需要将各部件拆开进行故障排查的步骤及时间，避免操作麻烦和影响测试效率。
[0043] 电源模拟模块3包括至少一电源模拟单元5，电源模拟单元5与上位机1通讯连接，电源模拟单元5的电压可调。其中，电源模拟单元5及其电压可调均为现有技术，例如现有的可编程数字电源，该可编程数字电源包括电池和调压电路，调压电路与电池电连接，通过上位机1控制调压电路对电池的电压进行相应的调节进而调节输出电压。现有电池模拟测试装置为整体化设计，其电源模拟量程受限制，当需要模拟超过该模拟量程时，则需要重新设计相应量程的电池模拟测试装置，造成资源浪费，加工麻烦，增加加工成本。本实施例的电源模拟单元5设有多个，每一电源模拟单元5均与上位机1通讯连接，每一电源模拟单元5的电压可调，则相应的可以通过对多个电源模拟单元5进行串联或并联实现不同的模拟量程，并实现不同的电池充放电情况的模拟，使用方便，
[0044] 负载模拟模块4包括至少一负载模拟单元6，优选的，负载模拟单元6对应电源模拟单元5设有多个，每一负载模拟单元6均与上位机1通讯连接，每一负载模拟单元6的负载电阻均可调。负载模拟的负载电阻的变化有很多种，根据需要调控一个或多个负载模拟单元6各自的负载电阻，以模拟不同的负载对电池充放电变化的情况。负载模拟单元6为现有技术，例如现有的电子负载。
[0045] 其中，针对负载模拟模块4与电源模拟模块3电连接形成回路，可理解为一电源模拟单元5与至少一负载模拟单元6串联形成电路通道连接到输出通道切换模块2，或者理解为多个电源模拟单元5之间串联或并联后与至少一负载模拟单元6串联形成一个或多个电路通道连接到输出通道切换模块2，或者理解为多个电源模拟单元5一一对应负载模拟单元6串联形成多个电路通道连接到输出通道切换模块2，等等。简单而言，当电源模拟单元5设有一个时，一电源模拟单元5即为一个模拟测试用的模拟电源，当电源模拟单元5设有多个时，多个电源模拟单元5之间可串联或并联形成至少一个模拟测试用的模拟电源；当负载模拟单元6设有一个时，一负载模拟单元6即为一个模拟测试用的模拟负载，当负载模拟单元6设有多个时，多个负载模拟单元6之间串联或并联形成至少一个模拟测试用的模拟负载。每一模拟电源与每一模拟负载串联形成电路通道连接到输出通道切换模块2，根据实际需要设置电源模拟单元5之间的连接及负载模拟单元6之间的连接。
[0046] 模拟放电状态时，模拟测试模块与输出通道切换模块2电连接，其中，电源模拟模块3的多个电源模拟单元5的串联或并联后形成不同通道的电压输出，与负载模拟模块4进行相应的连接，而后整个模拟测试模块形成不同的电路通道连接到输出通道切换模块2中。参照图2，上位机1根据放电指令及根据所存储的电池soc曲线数据对应不同通道控制电源模拟模块3的电压以模拟放电情况，而后，上位机1记录相应的模拟放电的电流数据，以及整个模拟过程的相关数据。
[0047] 当模拟充电状态时，输出通道切换模块2与外部充电模块电连接，通过外部充电模块与输出通道切换模块2电连接实现充电模拟。外部充电模块包括外部电源7和外部负载8，外部电源7的启动可手动可自动控制，本实施例中，通过外部电源7与上位机1通讯连接实现充电启动的自动控制，外部电源7与外部负载8电连接形成回路，外部电源7同样为现有技术，外部电源7的电压可调。模拟充电时，参照图3，上位机1根据充电指令控制外部充电模块开启或者手动控制外部充电模块开启，外部电源7与外部负载8连接形成回路提供电流输出经过通道切换模块10并被电流感应器测量出电流值反馈到上位机1中，上位机1相应根据所存储的电池soc曲线数据对应控制电源模拟模块3的电压以模拟充电时电池的充电情况。
[0048] 输出通道切换模块2包括通道切换模块10，模拟测试模块和/或外部充电模块与通道切换模块10连接，通道切换模块10用于测试电路的通道切换。通道切换模块10与输出通道切换模块2的输入端连接，以实现不同电源模拟单元5。
[0049] 由于在充放电模拟过程中，电源模拟模块本身具备内阻，而且整个通道模拟测试电路也具有阻抗，因此，输出通道切换模块2还用于测试电路的阻抗模拟，模拟放电时，测试电路的阻抗通过输出通道切换模块2调节为上位机1指定的阻抗，其阻抗根据所存储的相应的放电情况的阻抗数据设置，以达到更好的模拟效果。
[0050] 输出通道切换模块2还包括阻抗调节模块9，该阻抗调节模块9与通道切换模块10连接以实现测试电路的阻抗模拟。阻抗调节模块9包括至少一阻抗调节电路，每一所述阻抗调节电路一一与输出通道切换模块2的输入端对应连接，阻抗调节电路用于调节对应通道电路的阻抗。其中，阻抗调节电路均为现有技术，在此不做描述。
[0051] 参照图4，为放电时输出通道切换模块与电源模拟模块的连接以及输出通道切换模块的结构示意图。其中，Cell1、Cell2、Cell3、Cell4均指模拟电源，其可以是单个的电源模拟单元5形成的模拟电源，也可以为多个的串联或者并联形成的电源模拟单元5的模拟电源，本实施例中，为方便描述，模拟电源为单个的电源模拟单元5；R1、R2、R3、R4为阻抗调节电路，每个电源模拟单元5对应一个通道，每个通道均具有输入端、阻抗调节电路，通道切换模块10中的K4、K5、K6、K7分别控制对应通道的通断，K1、K2、K3、K8、K9、K10控制各通道间的连接关系。
[0052] 当模拟单个电池放电输出时，参照图5，K1、R2、R3断开，K4闭合，K5、K6、K7、K8、K9、K10断开，此时，通道之间没有连接，只有Cell1所在的那条通道处于通路状态，即实现Cell1的放电输出的模拟。
[0053] 当模拟多个电池独立放电输出时，参照图6，K1、R2、R3断开，K4、K5、K6、K7闭合，K8、K9、K10断开，此时，通道之间没有连接，只有Cell1、Cell2、Cell3、Cell4所在的通道均处于通路状态，即实现Cell1、Cell2、Cell3、Cell4的独立放电输出的模拟。
[0054] 当模拟电池并联放电输出时，参照图7，本实施例以两个电池并联作为说明，K1闭合，R2、R3断开，K4、K5闭合，K6、K7断开，K8闭合，K9、K10断开，此时，Cell1、Cell2所在的通道均处于通路状态且通道之间实现并联成一个通道输出，可选Cell1+一端输出，也可选Cell2+一端输出，Cell3、Cell4所在的通道均处于断开状态，此时实现模拟电池并联放电输出的情况。
[0055] 同理，若模拟充电时，则外部电源7分别连接到输出通道切换模块2的输入端和输出端，实现模拟充电。
[0056] 放电时，模拟测试模块连接到通道切换模块10的输入端，则通道切换模块10对应该输入端的通道则会被选择，并连接到对应的阻抗调节电路中，上位机1控制阻抗调节模块9根据该通道对应调节其放电模拟电路的阻抗；当多个通道被选择时，多个阻抗调节电路对应多个通道进行相应的阻抗调节。
[0057] 充电时，外部充电模块连接到通道切换模块10的输入端，则通道切换模块10对应该输入端的通道则会被选择，并连接到对应的阻抗调节电路中，此时上位机1可不用控制阻抗调节模块9进行相应的阻抗调节，上位机1根据电流感应器的反馈相应控制电源模拟模块3的电压以模拟充电时电池的电压变化。
[0058] 进一步的，上位机1的系统环境为Labview系统，Labview是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言，其操作方便直接，具有强大的数据处理功能，可控制多种通道的同时调节，有利于测试效率。对应的，通讯连接为GPIB通讯连接，电源模拟模块3、负载模拟模块4、输出通道切换模块2和外部电源7均设有GPIB接口并通过GPIB线缆与上位机1连接。
[0059] 利用电测仪器常用的GPIB通讯总线，基于Labview开发环境，可直接利用现有测试仪器(例如直流电源和直流负载)，通过在上位机1软件添加通讯地址，搭建成电池模拟装置，不使用时可直接拆分为单台仪器使用，有效提高了设备的使用效率。设备控制数量可选择上位机1控制软件设计，当需要更大的测试量程范围时，可直接通过GPIB通讯线叠加测试设备(即电源模拟单元5和负载模拟单元6)，并迅速展开测试，极大提高了电池模拟装置的使用灵活性。
[0060] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 用于确定电池的操作模式的系统和方法 | 2020-05-08 | 365 |
| 使用电容耦合电压互感器中的电阻分压器的高保真度电压测量 | 2020-05-08 | 716 |
| 传感器控制设备和图像形成设备 | 2020-05-08 | 937 |
| 一种兼容两种不同直流供电的驱动电路 | 2020-05-08 | 753 |
| 一种差分并联驱动传输RGBW恒流控制电路 | 2020-05-08 | 734 |
| 用于电子电路的输出滤波器 | 2020-05-11 | 707 |
| 低电压调节器 | 2020-05-08 | 644 |
| 用于确定断连的电池的充电状态的系统和方法 | 2020-05-08 | 840 |
| 数字芯片片内电源波动的检测方法、系统和存储介质 | 2020-05-11 | 307 |
| PH传感器和用于pH传感器的校准方法 | 2020-05-08 | 609 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈