專利名稱：電池組模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池組模擬器。
背景技術(shù)：
由于環(huán)保和能源兩方面壓力，傳統(tǒng)汽車正逐步被混合動(dòng)力車和電動(dòng)車等 新型汽車代替。在這些電動(dòng)車或混合動(dòng)力車上，通常裝有高性能的動(dòng)力電池 組，其中電動(dòng)車依靠該動(dòng)力電池組告別汽油，實(shí)現(xiàn)真正的零排放，而混合動(dòng) 力車依靠該動(dòng)力電池組將起步、加速、減速、剎車等各種工況下的排放降到 最低，且最大限度的提高汽油的使用效率。在這種情況下，車上還需要裝有 電池管理模塊， 一方面用于了解動(dòng)力電池組當(dāng)前的電量和輸入電流，根據(jù)這
些信息協(xié)調(diào)車上的其他系統(tǒng)，完成各種控制；另一方面用于監(jiān)控動(dòng)力電池組 中每節(jié)電池的電壓、溫度等信息，以采取相關(guān)措施延長(zhǎng)動(dòng)力電池組壽命及提 高其充放電性能等。該電池管理模塊功能的正常運(yùn)行對(duì)于整車的安全及控制 具有重要意義，因而在電池管理模塊開發(fā)時(shí)要對(duì)設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行驗(yàn)證，且有 必要考慮和測(cè)試該電池管理模塊在動(dòng)力電池組處于各種不同狀況下時(shí)的性 能。
測(cè)試電池管理模塊功能最直接的方法是采用大量的真實(shí)鋰電池做長(zhǎng)期 的充放電實(shí)驗(yàn)，來測(cè)試該電池管理模塊在各種不同電池狀況下的計(jì)算及控制 是否正常，該過程如圖l所示，動(dòng)力電池組l連接負(fù)載/充電設(shè)備3，在充放 電過程中輸出電壓信號(hào)，并通過電流傳感器4和溫度傳感器5輸出電流和溫 度信號(hào)，將這些輸出信號(hào)提供給電池管理模塊2用以測(cè)試該電池管理模塊2 的功能。這種方法存在明顯的缺點(diǎn) 一是成本昂貴，耗時(shí)長(zhǎng)，能源消耗大； 二是在驗(yàn)證過溫、過壓等異常狀態(tài)下的性能時(shí)，高能量的電池組有爆炸的可
能，存在安全問題；三是很難驗(yàn)證一些特定情況下電池管理模塊的功能，如 在驗(yàn)證與電池容量相關(guān)的功能時(shí)，很難找到實(shí)驗(yàn)需要的不同老化程度的電 池，即使找到符合條件的電池，在進(jìn)行一段時(shí)間實(shí)驗(yàn)后其性能和老化程度也 改變，很難進(jìn)行重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。
CN1773805A公開了一種智能電池模擬系統(tǒng)，包含具有嵌入式控制單元 的移動(dòng)裝置、智能電池模擬裝置以及主控電腦，其中智能電池模擬裝置用來 模擬真實(shí)智能電池，并電連接到該移動(dòng)裝置的嵌入式控制單元，該模擬系統(tǒng) 中的智能電池模擬裝置能夠根據(jù)主控電腦提供的電池特性數(shù)據(jù)模擬電池的 充放電電流，以驗(yàn)證移動(dòng)裝置的嵌入式控制單元的功能是否正常。但是該智 能電池模擬裝置僅能以數(shù)字信號(hào)的方式控制充放電電流的大小，實(shí)際上模擬 的只是圖1中連接動(dòng)力電池組l的電池管理模塊2輸出的數(shù)字形式的電流數(shù)
據(jù)，并不能真正模擬真實(shí)電池的特性信號(hào)，也不能動(dòng)態(tài)模擬各個(gè)特性信號(hào)之 間的相互關(guān)系，如隨著電流的改變，該智能電池模擬裝置的電壓等數(shù)據(jù)并不 發(fā)生改變，因而該智能電池模擬裝置模擬出的電池特性并不能等效為真實(shí)的 電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有電池模擬裝置僅能模擬電池電流數(shù)據(jù)、不能動(dòng)態(tài)模擬電 池特性信號(hào)的缺點(diǎn)，提供一種電池組模擬器，該模擬器能模擬電池電壓、電 流等特性信號(hào)并動(dòng)態(tài)模擬其相互關(guān)系。
本發(fā)明提供一種電池組模擬器，包括通訊模塊、控制模塊和輸出轉(zhuǎn)換模 塊，通訊模塊和輸出轉(zhuǎn)換模塊分別與控制模塊電連接，通訊模塊用于接收電 池組設(shè)定數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送到控制模塊，其中，控制模塊用于根據(jù)電池組 設(shè)定數(shù)據(jù)得到電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)，并將該電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)輸出至輸出 轉(zhuǎn)換模塊，所述輸出轉(zhuǎn)換模塊用于將接收到的電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代
表電池組動(dòng)態(tài)特性的模擬信號(hào)輸出。
所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)包括電池組的電流數(shù)據(jù)和單電池設(shè)定數(shù)據(jù)，該單電 池設(shè)定數(shù)據(jù)包括每個(gè)單電池的標(biāo)稱容量、每個(gè)單電池的充放電循環(huán)次數(shù)、每
個(gè)單電池的當(dāng)前剩余電量和每個(gè)單電池的內(nèi)阻；所述控制模塊用于根據(jù)所述 電池組設(shè)定數(shù)據(jù)，采用單電池的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)，
并將每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)輸出至輸出轉(zhuǎn)換模塊；所述輸出轉(zhuǎn)換模塊用于將
接收到的每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表每個(gè)單電池的電壓的模擬信號(hào) 輸出。
本文中提及術(shù)語"數(shù)據(jù)"如無特別說明是指數(shù)字信號(hào)，術(shù)語"信號(hào)"如 無特別說明是指模擬信號(hào)。本發(fā)明所提供的電池組模擬器能夠模擬出電池組 的動(dòng)態(tài)特性信號(hào)，在其優(yōu)選實(shí)施方式中，由于控制模塊將輸入的電池組電流 數(shù)據(jù)、每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)通過輸出轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，且控 制模塊還根據(jù)輸入的電池組特性數(shù)據(jù)，采用單電池的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到每 個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)，并通過輸出轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬信號(hào)，這樣便能模擬出 電池的各個(gè)特性信號(hào)及其相互關(guān)系，例如隨著電流的改變輸出的模擬電壓等 信號(hào)也發(fā)生改變，動(dòng)態(tài)地模擬一組電池，相比現(xiàn)有技術(shù)只能靜態(tài)模擬電池的 充放電電流數(shù)據(jù)來說更為真實(shí)地模擬了電池的動(dòng)態(tài)特性。使用本發(fā)明所提供 的電池組模擬器，可以代替圖1傳統(tǒng)測(cè)試方案中的動(dòng)力電池組1中的全部電 池，測(cè)試電池管理模塊的功能，也可以只代替該動(dòng)力電池組1中的部分電池， 模擬動(dòng)力電池組l中部分電池的性能發(fā)生改變，如過快老化、內(nèi)阻變大等， 驗(yàn)證電池管理模塊在這些情況下的計(jì)算與控制是否合理。


圖1是傳統(tǒng)的電池管理模塊功能測(cè)試的方案示意圖； 圖2是本發(fā)明所述的電池組模擬器用于電池管理模塊功能測(cè)試的方案示
意圖3是本發(fā)明所述的電池組模擬器用于電池管理模塊功能測(cè)試的另一種 方案的示意圖4是根據(jù)本發(fā)明的所述電池組模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的所述輸出轉(zhuǎn)換模塊的電壓輸出轉(zhuǎn)換模塊的示意圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的所述輸出轉(zhuǎn)換模塊的溫度輸出轉(zhuǎn)換模塊的示意圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的所述輸出轉(zhuǎn)換模塊的電流輸出轉(zhuǎn)換模塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說明。
如圖4所示，本發(fā)明提供的電池組模擬器6包括通訊模塊9、控制模塊 8和輸出轉(zhuǎn)換模塊14。通訊模塊9和輸出轉(zhuǎn)換模塊14分別與控制模塊8電 連接，通訊模塊9用于接收電池組設(shè)定數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送到控制模塊8， 其中，所述控制模塊8用于根據(jù)電池組設(shè)定數(shù)據(jù)得到電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)， 并將該電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)輸出至輸出轉(zhuǎn)換模塊14，輸出轉(zhuǎn)換模塊14用于 將接收到的電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表電池組動(dòng)態(tài)特性的模擬信號(hào)輸 出。
其中，如圖2所示，所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)是由外部上位機(jī)7通過通訊模 塊9提供給電池組模擬器6的，該上位機(jī)7是可以和該電池組模擬器6通訊 且用于輸入數(shù)字信號(hào)的任意設(shè)備，如主控電腦，則上位機(jī)7提供的電池組設(shè) 定數(shù)據(jù)通過通訊模塊9輸入到控制模塊8。所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)包括電池組 的電流數(shù)據(jù)和單電池設(shè)定數(shù)據(jù)，所述單電池設(shè)定數(shù)據(jù)可以包括影響電池輸出 電壓的各種參數(shù)，優(yōu)選為包括每個(gè)單電池的標(biāo)稱容量、每個(gè)單電池的充放電 循環(huán)次數(shù)、每個(gè)單電池的當(dāng)前剩余電量和每個(gè)單電池的內(nèi)阻；所述控制模塊 8用于根據(jù)電池組設(shè)定數(shù)據(jù)，采用單電池的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)，并將每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)輸出至所述輸出轉(zhuǎn)換模塊14;所述 輸出轉(zhuǎn)換模塊14包括電壓輸出轉(zhuǎn)換模塊，用于將接收到的每個(gè)單電池的電
壓數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表每個(gè)單電池的電壓的模擬信號(hào)輸出?？刂颇K8可以通過 通訊模塊9獲取外部的指令或數(shù)據(jù)，進(jìn)行電池組模擬器6的初始化設(shè)置，從 而將該電池組模擬器6初始化為一個(gè)實(shí)驗(yàn)需要的電池組。由于在控制模塊8 中采用了單電池的數(shù)學(xué)模型，因而該電池組模擬器模擬出的信號(hào)能更真實(shí)地 反映電池特性信號(hào)及其相互動(dòng)態(tài)關(guān)系。
所述控制模塊8中使用的單電池的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是根據(jù)真實(shí)電池的實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)建立的，且利用計(jì)算機(jī)程序嵌入到控制模塊8。所述控制模塊8可以包 括單片機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型。本發(fā)明是利用真實(shí)電池 在各種條件下采集到的真實(shí)數(shù)據(jù)曲線為基礎(chǔ)，根據(jù)下面所述的過渡算法，結(jié) 合接收的電池組設(shè)定數(shù)據(jù)計(jì)算得到每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)。
其中，可以根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立在已知標(biāo)稱容量下單電池的充放電循 環(huán)次數(shù)與單電池的初始容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線以及單電池的當(dāng)前剩余容量與 單電池的開路端電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系査找表。這里，單電池的初始容量是指單電 池經(jīng)過已知的充放電循環(huán)次數(shù)后的有效容量，單電池的當(dāng)前剩余容量是指單 電池經(jīng)過一段時(shí)間充放電后的剩余容量。利用的過渡算法包括單電池的當(dāng)前 剩余容量的計(jì)算方法以及單電池的實(shí)際端電壓的計(jì)算方法。
上面所述的控制模塊8輸出的每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)即是指每個(gè)單電池 的實(shí)際端電壓，該單電池的實(shí)際端電壓的計(jì)算過程如下
首先根據(jù)單電池的標(biāo)稱容量和單電池的充放電循環(huán)次數(shù)，由單電池的充 放電循環(huán)次數(shù)與單電池的初始容量的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線査出單電池的初始容量。
然后由該單電池的初始容量及在一段時(shí)間上流過電池的電流值，即電池 組設(shè)定數(shù)據(jù)中的電池組的電流數(shù)據(jù)，計(jì)算單電池的當(dāng)前剩余容量，計(jì)算方法
如下
放電時(shí)單電池的當(dāng)前剩余容量=單電池的初始容量一放電電量；
充電時(shí)單電池的當(dāng)前剩余容量=單電池的初始容量+充電電量； 其中，放電電量和充電電量都是電流對(duì)時(shí)間的積分。
再由該單電池的當(dāng)前剩余容量與單電池的開路端電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系査找 表查出單電池的開路端電壓f/2 。
最后由單電池的開路端電壓f/2 、單電池的內(nèi)阻r及電池組的電流數(shù)據(jù)/ ， 計(jì)算出單電池的實(shí)際端電壓^，計(jì)算方法如下
放電時(shí)^/1= 72-/>^;
充電時(shí)^/1=^/2+/乂。
上面計(jì)算得到的單電池的實(shí)際端電壓t/,，即單電池的電壓數(shù)據(jù)被從控制 模塊傳送至輸出轉(zhuǎn)換模塊14。
所述輸出轉(zhuǎn)換模塊14中的電壓輸出轉(zhuǎn)換模塊11包括一個(gè)或多個(gè)電壓輸 出子模塊，如圖5所示，每一子模塊包括DA芯片和基準(zhǔn)源，每一子模塊中 的DA芯片利用與之連接的基準(zhǔn)源提供的參考信號(hào)將所述控制模塊8輸出的 每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為代表單電池電壓的模擬信號(hào)并分別輸出， 該輸出的一路或多路代表單電池電壓的模擬信號(hào)即為電池組模擬器電壓信 號(hào)。由于串聯(lián)電池組中每個(gè)電池的電壓信號(hào)是非共地的，每一子模塊需單獨(dú) 使用基準(zhǔn)源，并使用DC/DC模塊電源為DA芯片及基準(zhǔn)源提供電源。
控制模塊8還可以用于將電池組設(shè)定數(shù)據(jù)中的電池組的電流數(shù)據(jù)輸出至 輸出轉(zhuǎn)換模塊14;這樣，輸出轉(zhuǎn)換模塊14還可以包括電流輸出轉(zhuǎn)換模塊13， 該電流輸出轉(zhuǎn)換模塊13用于將從控制模塊8接收到的電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為代表 電池組電流的模擬信號(hào)并輸出。
所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)還可以包括每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)，控制模塊8還 可以用于將每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)輸出至輸出轉(zhuǎn)換模塊14;這樣，輸出轉(zhuǎn)換 模塊14還可以包括溫度輸出轉(zhuǎn)換模塊12，該溫度輸出轉(zhuǎn)換模塊12用于將控
制模塊8輸出的每個(gè)單電池的溫度特性數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)單電池溫度 的模擬信號(hào)并分別輸出。所述控制模塊8還可以將所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)中的
電池組的電流數(shù)據(jù)和每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)都輸出至所述輸出轉(zhuǎn)換模塊14;
這樣，輸出轉(zhuǎn)換模塊14還可以同時(shí)包括電流輸出轉(zhuǎn)換模塊13和溫度輸出轉(zhuǎn) 換模塊12，分別用于將接收到的電池組的電流數(shù)據(jù)和每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù) 分別轉(zhuǎn)換成代表電池組電流的模擬信號(hào)和代表每個(gè)單電池的溫度的模擬信 號(hào)輸出。
上面所述的電流輸出轉(zhuǎn)換模塊13包括DA芯片、基準(zhǔn)源及壓控電流源， 如圖7所示，其中DA芯片利用與之連接的基準(zhǔn)源提供的參考信號(hào)將控制模 塊8輸出的電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)操作壓控電流源輸出一路 代表電池組電流的信號(hào)，該輸出的代表電池組電流的信號(hào)即為電池組模擬器 電流信號(hào)。電流輸出轉(zhuǎn)換模塊13還包括與DA芯片、基準(zhǔn)源及壓控電流源 相連接的電源，用于為DA芯片、基準(zhǔn)源及壓控電流源提供電源。
所述溫度輸出轉(zhuǎn)換模塊12，包括一個(gè)或多個(gè)溫度輸出轉(zhuǎn)換子模塊，如圖 6所示，每一子模塊包括基準(zhǔn)源和DA芯片，每一子模塊中的DA芯片利用 與之連接的基準(zhǔn)源提供的參考信號(hào)將所述控制模塊8輸出的每個(gè)單電池的溫 度特性數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)單電池溫度的模擬信號(hào)并分別輸出，該輸出 的一路或多路代表單電池溫度的模擬信號(hào)即為電池組模擬器溫度信號(hào)。因需 要模擬的串聯(lián)電池組的溫度信號(hào)是共地的，不需要對(duì)每個(gè)輸出部分進(jìn)行隔. 離，每個(gè)溫度輸出轉(zhuǎn)換子模塊可以共用一個(gè)基準(zhǔn)源，且可以使用同一個(gè)電源 為該基準(zhǔn)源及DA芯片提供電源。
所述通訊模塊9可以使用但不限于使用CAN總線與控制模塊8通訊， 該通訊模塊用于將所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)傳送到控制模塊8，且該通訊模塊9 還用于從控制模塊8實(shí)時(shí)接收當(dāng)前的電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)，并可將該當(dāng)前的 電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)7，方便用戶查詢當(dāng)前的電池特性，如當(dāng)
前剩余容量、電壓、溫度和電流等。所述通訊模塊9包括CAN控制器和CAN 收發(fā)器等電路，所述CAN控制器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的裝配和拆分、接收信息的 過濾和校驗(yàn)等，所述CAN收發(fā)器是CAN控制器與CAN總線之間的接口 ， 用于實(shí)現(xiàn)CAN控制器和CAN總線的物理連接，提高CAN總線的驅(qū)動(dòng)能力 和可靠性。所述CAN控制器一端接收上位機(jī)7的輸入，另一端與CAN收發(fā) 器相連，再通過CAN總線連接到控制模塊，控制模塊8與上位機(jī)7之間通 過CAN總線進(jìn)行通信以完成數(shù)據(jù)交換。從CAN控制器到CAN收發(fā)器再與 CAN總線連接還包括隔離電路，該隔離電路串連于所述CAN控制器與CAN 收發(fā)器之間，采用光耦將CAN收發(fā)信號(hào)隔離，能有效地抑制系統(tǒng)噪聲，消 除接地回路的干擾。
所述通訊模塊9可以包括電流輸入轉(zhuǎn)換模塊和單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊，電 流輸入轉(zhuǎn)換模塊用于將接收的模擬形式的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電池組的電流數(shù) 據(jù)，并將該電流數(shù)據(jù)傳送到控制模塊8;單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊用于接收單電 池設(shè)定數(shù)據(jù)并將該單電池設(shè)定數(shù)據(jù)傳送到控制模塊8。電流輸入轉(zhuǎn)換模塊接 收的模擬形式的電流信號(hào)可以從外部電流傳感器獲得。單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊 接收的單電池設(shè)定數(shù)據(jù)可以從外部上位機(jī)，如主控電腦獲得。單電池?cái)?shù)據(jù)輸 入模塊可以使用但不限于使用CAN總線與控制模塊8通訊，用于將所述單 電池設(shè)定數(shù)據(jù)傳送到控制模塊8，還可以用于從控制模塊8實(shí)時(shí)接收電池特 性數(shù)據(jù)。在這種情況下，在由上位機(jī)7通過單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊進(jìn)行單電池 設(shè)定數(shù)據(jù)的設(shè)置之后，隨后的實(shí)驗(yàn)過程中可以脫離上位機(jī)7，僅通過電流輸 入轉(zhuǎn)換模塊將接收的外部電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換來不斷改變輸入到控制模塊8的 電流數(shù)據(jù)以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
可以有以下兩種使用本發(fā)明提供的電池組模擬器6代替動(dòng)力電池組1進(jìn) 行電池管理模塊2功能測(cè)試的方案
一種方案如圖2所示，利用該電池組模擬器6代替整個(gè)動(dòng)力電池組1，
首先由上位機(jī)7，如主控電腦，通過該電池組模擬器6的通訊模塊9向該電 池模擬器6提供電池組設(shè)定數(shù)據(jù)，設(shè)置該電池組模擬器6的初始條件，隨后 不斷由上位機(jī)7提供并通過通訊模塊9改變電池組模擬器6的電流數(shù)據(jù)，則 電池組模擬器6的控制模塊8利用其嵌入的電池的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，可以模擬 電池特性，從該電池組模擬器6的輸出轉(zhuǎn)換模塊14自動(dòng)輸出模擬器電壓、 溫度及電流信號(hào)供電池管理模塊2檢測(cè)，則通過這種方式，實(shí)驗(yàn)人員可以根 據(jù)需要，迅速得到想要的"動(dòng)力電池組"來測(cè)試電池管理模塊2的功能，同 時(shí)節(jié)約了能源，降低了實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性。
另一種方案如圖3所示，利用電池組模擬器6，代替動(dòng)力電池組l中的 一節(jié)或幾節(jié)電池，同時(shí)利用真實(shí)的動(dòng)力電池組l中的部分電池與該電池組模 擬器6來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，此時(shí)應(yīng)用優(yōu)選的在通訊模塊9中包括電流輸入轉(zhuǎn)換模塊 和單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊的電池組模擬器，其中電流輸入轉(zhuǎn)換模塊與外部電流 傳感器4相連接，單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊與外部上位機(jī)7相連接?？梢愿鶕?jù)實(shí) 驗(yàn)要求由上位機(jī)7通過通訊模塊9中的單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊將該電池組模擬 器6設(shè)定為特定的電池，例如容量偏小或內(nèi)阻偏大等，在完成設(shè)定后隨后的 實(shí)驗(yàn)過程中可以脫離上位機(jī)7進(jìn)行測(cè)試，該電池模擬器6的電流輸入轉(zhuǎn)換模 塊接收與真實(shí)動(dòng)力電池組1連接的電流傳感器4的輸出電流信號(hào)，并轉(zhuǎn)換為 電流數(shù)據(jù)后輸入到控制模塊8，經(jīng)控制模塊8從輸出轉(zhuǎn)換模塊14自動(dòng)輸出模 擬器電壓及溫度信號(hào)，將該模擬器電壓信號(hào)和模擬器溫度信號(hào)、電流傳感器 4和溫度傳感器5分別輸出的電流傳感器信號(hào)和溫度傳感器信號(hào)以及真實(shí)動(dòng) 力電池組l的電壓信號(hào)一起提供給電池管理模塊2檢測(cè)，從而達(dá)到驗(yàn)證和測(cè) 試電池管理模塊2性能的目的。
權(quán)利要求
1. 一種電池組模擬器，該電池組模擬器包括通訊模塊(9)、控制模塊(8)和輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)，所述通訊模塊(9)和輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)分別與控制模塊(8)電連接，所述通訊模塊(9)用于接收電池組的設(shè)定數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送到控制模塊(8)，其特征在于，所述控制模塊(8)用于根據(jù)電池組設(shè)定數(shù)據(jù)得到電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)，并將該電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)輸出至所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)，所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)用于將接收到的電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表電池組動(dòng)態(tài)特性的模擬信號(hào)輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組模擬器，其中，所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù) 包括電池組的電流數(shù)據(jù)和單電池設(shè)定數(shù)據(jù)，該單電池設(shè)定數(shù)據(jù)包括每個(gè)單電 池的標(biāo)稱容量、每個(gè)單電池的充放電循環(huán)次數(shù)、每個(gè)單電池的當(dāng)前剩余電量 和每個(gè)單電池的內(nèi)阻；所述控制模塊(8)用于根據(jù)所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)， 采用單電池的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，得到每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)，并將每個(gè)單電池 的電壓數(shù)據(jù)輸出至輸出轉(zhuǎn)換模塊(14);所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)包括電壓 輸出轉(zhuǎn)換模塊(11)，用于將控制模塊(8)輸出的每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)分 別轉(zhuǎn)換為代表每個(gè)單電池電壓的模擬信號(hào)輸出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組模擬器，其中，所述電壓輸出轉(zhuǎn)換模 塊(11)包括一個(gè)或多個(gè)電壓輸出轉(zhuǎn)換子模塊，每一子模塊包括DA芯片和 基準(zhǔn)源，每一子模塊中的DA芯片利用與之連接的基準(zhǔn)源提供的參考信號(hào)將 所述控制模塊(8)輸出的每個(gè)單電池的電壓數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為代表單電池電 壓的模擬信號(hào)并分別輸出。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組模擬器，其中，所述控制模塊(8)還 用于將所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù)中的電池組的電流數(shù)據(jù)輸出至所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14);所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)還包括電流輸出轉(zhuǎn)換模塊(13)，用于將接收到的電池組的電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表電池組電流的模擬信號(hào)輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組模擬器，其中，所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù) 還包括每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)，所述控制模塊(8)還用于將每個(gè)單電池的 溫度數(shù)據(jù)輸出至所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14);所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)還包括 溫度輸出轉(zhuǎn)換模塊(12)，用于將接收到的每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代 表每個(gè)單電池的溫度的模擬信號(hào)輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池組模擬器，其中，所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù) 還包括每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)，所述控制模塊(8)還將所述電池組設(shè)定數(shù) 據(jù)中的電池組的電流數(shù)據(jù)和每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)輸出至所述輸出轉(zhuǎn)換模 塊(14);所述輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)還包括電流輸出轉(zhuǎn)換模塊(13)和溫度 輸出轉(zhuǎn)換模塊(12)，分別用于將接收到的電池組的電流數(shù)據(jù)和每個(gè)單電池 的溫度數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換成代表電池組電流的模擬信號(hào)和代表每個(gè)單電池的溫 度的模擬信號(hào)輸出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的電池組模擬器，其中，所述電流輸出轉(zhuǎn) 換模塊(13)包括DA芯片、基準(zhǔn)源及壓控電流源，該DA芯片利用與之連 接的基準(zhǔn)源提供的參考信號(hào)將所述控制模塊(8)輸出的電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電 壓信號(hào)，該電壓信號(hào)操作所述壓控電流源輸出一路代表電池組電流的信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電池組模擬器，其中，所述溫度輸出轉(zhuǎn) 換模塊(12)包括一個(gè)或多個(gè)溫度輸出轉(zhuǎn)換子模塊，每一子模塊包括基準(zhǔn)源 和DA芯片，每一子模塊中的DA芯片利用與之連接的基準(zhǔn)源提供的參考信 號(hào)將所述控制模塊(8)輸出的每個(gè)單電池的溫度數(shù)據(jù)分別轉(zhuǎn)換為代表每個(gè) 單電池溫度的模擬信號(hào)并分別輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池組模擬器，其中，所述通訊模塊(9)使 用CAN總線與所述控制模塊(8)通訊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電池組模擬器，其中，所述電池組設(shè)定數(shù)據(jù) 包括電池組的電流數(shù)據(jù)和單電池設(shè)定數(shù)據(jù)，該單電池設(shè)定數(shù)據(jù)包括每個(gè)單電 池的標(biāo)稱容量、每個(gè)單電池的充放電循環(huán)次數(shù)、每個(gè)單電池的當(dāng)前剩余電量 和每個(gè)單電池的內(nèi)阻；所述通訊模塊(9)包括電流輸入轉(zhuǎn)換模塊和單電池 數(shù)據(jù)輸入模塊，電流輸入轉(zhuǎn)換模塊用于將接收的模擬形式的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為 電池組的電流數(shù)據(jù)，并將該電流數(shù)據(jù)傳送到所述控制模塊(8);單電池?cái)?shù)據(jù) 輸入模塊用于接收單電池設(shè)定數(shù)據(jù)并將該單電池設(shè)定數(shù)據(jù)傳送到所述控制 模塊(8)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池組模擬器，其中所述通訊模塊(9)中 的單電池?cái)?shù)據(jù)輸入模塊使用CAN總線與控制模塊(8)通訊。
全文摘要
提供一種電池組模擬器，包括通訊模塊、控制模塊和輸出轉(zhuǎn)換模塊，所述通訊模塊接收電池組設(shè)定數(shù)據(jù)并傳送到控制模塊，所述控制模塊用于根據(jù)電池組設(shè)定數(shù)據(jù)得到電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)，并將該電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)輸出至輸出轉(zhuǎn)換模塊，所述輸出轉(zhuǎn)換模塊用于將接收到的電池組動(dòng)態(tài)特性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表電池組動(dòng)態(tài)特性的模擬信號(hào)并輸出。本發(fā)明所提供的電池組模擬器，能模擬出電池各個(gè)特性信號(hào)及其相互關(guān)系，動(dòng)態(tài)模擬一組真實(shí)電池。當(dāng)使用本發(fā)明所提供的電池組模擬器時(shí)，可以代替動(dòng)力電池組中的全部電池，也可以只代替動(dòng)力電池組中的部分電池，用于驗(yàn)證電池管理模塊在不同情況下的計(jì)算與控制是否合理。
文檔編號(hào)B60L11/18GK101394096SQ20071015220
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者尹韶文, 鄧林旺 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司