專利名稱：電池模擬負載電路及bms電子硬件測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)技術領域,尤其涉及一種電池模擬負載電路及BMS電子硬件測試系統(tǒng)。
背景技術：
新能源技術是汽車領域一個嶄新的技術，是汽車技術發(fā)展的未來發(fā)展方向。BMS已經(jīng)成為新能源三大核心技術之一，成為新能源技術研究的熱點，BMS中的電子硬件設計的好壞關系到BMS產(chǎn)品的質(zhì)量，在BMS研發(fā)的過程中，需要對BMS電子硬件進行各種測試試驗，如環(huán)境測試、電磁兼容性(Electro Magnetic Compatibility, EMC)測試等,在BMS電子硬
件生產(chǎn)過程中需要做各種生產(chǎn)測試，如功能測試(Functional Circuit Test,FCT)、項目終止/停產(chǎn)(End-of-1 ife，E0L)測試等。由于真實的電池單體的各種性能指標有很大的差異，同時片上系統(tǒng)(System on Chip，S0C)的狀態(tài)不方便快速實現(xiàn)改變，且測試過程中的耐久和穩(wěn)定性得不到保證，所以，在BMS電子硬件測試過程中需要有一個電池模擬負載來代替真實的電池才能進行，電池模擬負載設計的好壞，關系到BMS電子硬件產(chǎn)品的質(zhì)量，是BMS研發(fā)、測試、以及生產(chǎn)所需的關鍵設備，這個設備的設計方案同樣是新能源汽車的一個關鍵技術。由于BMS技術是一個嶄新的技術，關于BMS系統(tǒng)的負載一般采用真實的電池來做，缺乏靈活性和穩(wěn)定性，同時SOC的控制很難且改變速度很低，無法滿足BMS的試驗測試或生產(chǎn)線上的測試使用。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種靈活性、易控性、以及電磁兼容性均較好的電池模擬負載電路及BMS電子硬件測試系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術中的缺陷。( 二 )技術方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電池模擬負載電路，該負載電路包括主控制器，與電池負載模塊、電源模塊、以及Pack負載模塊均相連,用于完成每一個電池負載模塊的系統(tǒng)級芯片控制、以及Pack負載模塊的控制；電池負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡、以及采集電池單體電壓；電源模塊，與所述主控制器以及電池負載模塊相連，為所述主控制器供電，以及提供電池單體的充電電源；Pack負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性。其中，該負載電路還包括溫度負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體溫度的變化。其中，該負載電路還包括CAN通信模塊，與所述主控制器相連，用于實現(xiàn)主控制器與外部的命令和數(shù)據(jù)交互。
其中，所述電池負載模塊包括電源轉換單元，連接在負載電源接口與所述主控制器之間，用于對供給所述主控制器的直流電源進行電壓轉換；負載電源接口，用于連接為所述主控制器供電以及提供電池單體的充電電源的直流電源。其中， 所述電池負載模塊包括電池負載電路，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡、以及采集電池單體電壓；電池負載接口，用于所述電池負載電路與BMS電子硬件的電池連接口的連接。其中，所述Pack負載模塊包括Pack負載電路，與所述主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性；Pack負載接口，用于所述Pack負載電路與BMS系統(tǒng)的Pack電壓監(jiān)控電路的連接；高壓電源接口，用于所述Pack負載電路與其供電電源的連接。其中，所述溫度負載模塊包括溫度負載電路，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體溫度的變化；溫度負載接口，用于所述溫度負載電路與BMS系統(tǒng)的溫度采集接口相連。其中，所述CAN通信模塊包括CAN接口以及連接在所述CAN接口與所述主控制器之間的隔離CAN收發(fā)器。其中，該負載電路還包括屏蔽外殼，將負載電路的各組成部分罩在其中，用于屏蔽電磁場干擾，由金屬材料制成，其上設有屏蔽地接口，所述屏蔽地接口與地相連。本發(fā)明還提供了一種基于上述電池模擬負載電路的BMS電子硬件測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括PC機，與若干級聯(lián)的電池模擬負載電路以及待測試BMS電子硬件相連，用于測試過程的控制和以及數(shù)據(jù)監(jiān)控；若干級聯(lián)的電池模擬負載電路，與所述PC機及待測試BMS電子硬件相連，用于為待測試BMS電子硬件提供模擬的電池負載，并將測試過程中的各參數(shù)傳遞至所述PC機；以及BMS電源，為待測試BMS電子硬件提供電源。(三)有益效果本發(fā)明的電路及系統(tǒng)具有高度的靈活性I、不同型號和不同廠家的鋰離子汽車動力電池都可以通過這個方法實現(xiàn)，可通過調(diào)整電池單體模擬電路的各種參數(shù)來實現(xiàn)對某款鋰離子電池的模擬；2、SOC的改變是通過主控制器控制不同的開關實現(xiàn)電容容量的改變，進而模擬電池單體的SOC的改變，SOC狀態(tài)改變的速度改變方案中的一個放電和充電電阻來實現(xiàn)的；3、負載電路的可拼接性保證了不同容量的BMS測試需求,可以根據(jù)需要來拼接負載電路的數(shù)量。本發(fā)明的電路及系統(tǒng)具有高度的易控性由于負載電路的各種控制是本地化的，PC機是通過CAN總線實現(xiàn)指令和數(shù)據(jù)的傳輸交互，本發(fā)明的方法簡單、可靠、可配置，使PC非常方便的實現(xiàn)對負載電路系統(tǒng)的監(jiān)控與控制。本發(fā)明的電路及系統(tǒng)還具有電磁兼容性由于負載電路是大功率設備，并且在BMS電子硬件測試過程中，有大電流的快速變化，必然會產(chǎn)生電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)問題,對BMS電子硬件的EMC測試造成干擾，本發(fā)明的方法通過外殼屏蔽避免了這一問題。


圖I為依照本發(fā)明一種實施方式的電池模擬負載電路的結構框圖；圖2為依照本發(fā)明一種實施方式的電池模擬負載電路的電路原理圖；圖3為依照本發(fā)明一種實施方式的電池模擬負載電路中電池負載電路的電路原理圖； 圖4為依照本發(fā)明一種實施方式的電池模擬負載電路的屏蔽外殼結構不意圖。圖5為依照本發(fā)明一種實施方式的BMS電子硬件測試系統(tǒng)結構框圖；圖6為依照本發(fā)明一種實施方式的BMS電子硬件測試系統(tǒng)中若干電池模擬負載電路與PC機的連接電路原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明提出的電池模擬負載電路及BMS電子硬件測試系統(tǒng)，結合附圖及實施例詳細說明如下。如圖I所示，為依照本發(fā)明一種實施方式的電池模擬負載電路的結構框圖；如圖2所示，為上述電池模擬負載電路的電路原理圖。該負載電路包括主控制器、電池負載模塊、電源模塊、Pack (包)負載模塊、溫度負載模塊、以及CAN通信模塊。其中主控制器與各模塊均相連，用于完成I、每一個電池負載模塊的SOC控制,可增可減；2、對溫度負載模塊的控制，使其可模擬溫度升高或降低；3、可完成對電池負載模塊的電壓的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機進行處理和分析；4、對Pack負載模塊的電壓的米集。電池負載模塊，與主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡(電池均衡就是各個電池單體在充放電時，由于電池單體個體差異性，導致每個電池單體之間的電壓或SOC出現(xiàn)不一樣的情況，要根據(jù)具體的情況將這種不一致通過平衡技術給校正回來的過程)、以及采集電池單體電壓。電源模塊，與主控制器以及電池負載模塊相連，為主控制器供電，以及提供電池單體的充電電源。Pack負載模塊，與主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性。由于BMS系統(tǒng)需要測量電池單體的溫度，作為控制算法或SOC算法的重要輸入?yún)?shù)，所以BMS系統(tǒng)要有溫度探測接口，因此，溫度負載模塊與主控制器相連，用于模擬電池單體溫度變化。CAN通信模塊，與主控制器相連，用于實現(xiàn)主控制器與外部的命令和數(shù)據(jù)交互。另外，電池負載模塊包括電源轉換單元，連接在負載電源接口與主控制器之間，用于對供給主控制器的直流電源進行電壓轉換，優(yōu)選地，該直流電源為4. 2V，而經(jīng)過轉換后供給主控制器的電壓為5V;及負載電源接口，用于連接為主控制器供電以及提供電池單體的充電電源的直流電源(即該4. 2V直流電源)。電池負載模塊包括若干電池負載電路以及對應的電池負載接口，如圖中包括A-M8個電池負載電路及相應的電池負載接口。電池負載電路，通過電壓監(jiān)控線以及開關控制線與主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡、以及采集電池單體電壓；電池負載接口，用于電池負載電路與BMS電子硬件的電池連接口的連接。主控制器的SOC的控制是通過控制不同的開關來給電池負載電路中的電容充放電來實現(xiàn)的。圖3所示為電池負載電路中的等效電容Cu(圖中共12個)的電路圖，該電容用于模擬電池單體，包括依次串聯(lián)連接的表示電池單體串聯(lián)電感量的模擬器件LEa、表示電池單體串聯(lián)電阻量的模擬器件REa、表示電池單體電容量的模擬器件C，C兩端并聯(lián)表示電池單體自然放電阻抗的電阻量的模擬器件Pack負載模塊包括Pack負載電路，通過開關控制線以及電壓監(jiān)控線與主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性；Pack負載接口，用于Pack負載電路與BMS系統(tǒng)的Pack電壓監(jiān)控電路的連接；以及高壓電源接口，用于Pack負載電路與其供電電源的連接，本實施 方式中為360V的高壓直流電源。溫度負載模塊包括若干溫度負載電路，通過電壓監(jiān)控線以及開關控制線與主控制器相連，用于模擬電池單體溫度變化；以及與溫度負載電路對應的若干溫度負載接口，有效路數(shù)視BMS系統(tǒng)而定，優(yōu)選為4路。主控制器對其的溫度控制是通過控制不同的開關或開關組合來實現(xiàn)電阻值的改變，進而使其可模擬溫度的改變來實現(xiàn)的。CAN通信模塊包括CAN接口以及連接在所述CAN接口與所述主控制器之間的隔離CAN收發(fā)器。此外，由于本負載電路有強電和大電流存在，必然存在EMI問題，對BMS電子硬件會造成一定的危害，并可以導致其功能和性能有影響，為了隔離這種影響，該負載電路還包括屏蔽外殼1，將負載電路的各組成部分罩在其中，用于屏蔽電磁場干擾，由金屬材料制成，其上設有屏蔽地接口 7，與地相連。如圖4所示，負載電源接口 2、電池負載接口 3、CAN接口 4、高壓電源接口 5、Pack負載接口 6、屏蔽地接口 7、以及溫度負載接口 8均在該屏蔽外殼的外表面上。除屏蔽地接口 7外的其他接口均為金屬接插件。如圖5所不,為依照本發(fā)明一種實施方式的基于上述電池模擬負載電路的BMS電子硬件測試系統(tǒng)的結構框圖。如圖5所示，該系統(tǒng)包括PC機，與若干級聯(lián)的電池模擬負載電路以及待測試BMS電子硬件相連，用于測試過程的控制和以及數(shù)據(jù)監(jiān)控，如圖6所示，若干電池模擬負載電路通過電池負載接口級聯(lián)，通過CAN接口與PC機通信。若干級聯(lián)的電池模擬負載電路，與PC機及待測試BMS電子硬件相連，用于為待測試BMS電子硬件提供模擬的電池負載，并將測試過程中的各參數(shù)傳遞至所述PC機。BMS電源，為待測試BMS電子硬件提供電源。以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種電池模擬負載電路,其特征在于,該負載電路包括 主控制器，與電池負載模塊、電源模塊、以及Pack負載模塊均相連,用于完成每一個電池負載模塊的系統(tǒng)級芯片控制、以及Pack負載模塊的控制； 電池負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡、以及采集電池單體電壓； 電源模塊，與所述主控制器以及電池負載模塊相連，為所述主控制器供電，以及提供電池單體的充電電源； Pack負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性。
2.如權利要求I所述的電池模擬負載電路，其特征在于，該負載電路還包括 溫度負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體溫度的變化。
3.如權利要求I所述的企業(yè)通信錄的差量更新方法，其特征在于，該負載電路還包括 CAN通信模塊，與所述主控制器相連，用于實現(xiàn)主控制器與外部的命令和數(shù)據(jù)交互。
4.如權利要求I所述的電池模擬負載電路，其特征在于，所述電池負載模塊包括 電源轉換單元，連接在負載電源接口與所述主控制器之間，用于對供給所述主控制器的直流電源進行電壓轉換； 負載電源接口，用于連接為所述主控制器供電以及提供電池單體的充電電源的直流電源。
5.如權利要求I所述的電池模擬負載電路，其特征在于，所述電池負載模塊包括 電池負載電路，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡、以及采集電池單體電壓； 電池負載接口，用于所述電池負載電路與BMS電子硬件的電池連接口的連接。
6.如權利要求I所述的電池模擬負載電路，其特征在于，所述Pack負載模塊包括 Pack負載電路，與所述主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性； Pack負載接口，用于所述Pack負載電路與BMS系統(tǒng)的Pack電壓監(jiān)控電路的連接； 高壓電源接口，用于所述Pack負載電路與其供電電源的連接。
7.如權利要求2所述的電池模擬負載電路，其特征在于，所述溫度負載模塊包括 溫度負載電路，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體溫度的變化； 溫度負載接口，用于所述溫度負載電路與BMS系統(tǒng)的溫度采集接口相連。
8.如權利要求3所述的電池模擬負載電路，其特征在于，所述CAN通信模塊包括CAN接口以及連接在所述CAN接口與所述主控制器之間的隔離CAN收發(fā)器。
9.如權利要求1-8任一項所述的電池模擬負載電路，其特征在于，該負載電路還包括屏蔽外殼，將負載電路的各組成部分罩在其中，用于屏蔽電磁場干擾，由金屬材料制成，其上設有屏蔽地接口，所述屏蔽地接口與地相連。
10.基于權利要求1-9任一項所述的電池模擬負載電路的BMS電子硬件測試系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括 PC機，與若干級聯(lián)的電池模擬負載電路以及待測試BMS電子硬件相連，用于測試過程的控制和以及數(shù)據(jù)監(jiān)控； 若干級聯(lián)的電池模擬負載電路，與所述PC機及待測試BMS電子硬件相連，用于為待測試BMS電子硬件提供模擬的電池負載，并將測試過程中的各參數(shù)傳遞至所述PC機；以及BMS電源，為待測試BMS電子硬件提供電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池模擬負載電路及BMS電子硬件測試系統(tǒng)，涉及BMS技術領域。該負載電路包括主控制器，用于完成每一個電池負載模塊的系統(tǒng)級芯片控制、以及Pack負載模塊的控制；電池負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬電池單體，為BMS電子硬件掛接電池負載、做電池均衡、以及采集電池單體電壓；電源模塊，與所述主控制器以及電池負載模塊相連，為所述主控制器供電，以及提供電池單體的充電電源；Pack負載模塊，與所述主控制器相連，用于模擬BMS系統(tǒng)的Pack的電壓和電流特性。本發(fā)明的電池模擬負載電路及BMS電子硬件測試系統(tǒng)靈活性、易控性、以及電磁兼容性均較好。
文檔編號G01R31/00GK102788914SQ20111013247
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月20日 優(yōu)先權日2011年5月20日
發(fā)明者何付同, 張春淮, 杜曉佳, 林則宏, 王圣學, 謝迪 申請人:北汽福田汽車股份有限公司