本發(fā)明涉及儲(chǔ)能，特別是一種電池模塊的模擬裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源儲(chǔ)能行業(yè)的迅猛發(fā)展，儲(chǔ)能相關(guān)產(chǎn)品的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。儲(chǔ)能pcs通常包含電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等系統(tǒng)；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)負(fù)責(zé)儲(chǔ)存電能，能量管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)監(jiān)控和控制能量的儲(chǔ)存和釋放，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)則負(fù)責(zé)將電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電或?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。

2、儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件之一為電池，在儲(chǔ)能行業(yè)通常將多個(gè)單體電芯串聯(lián)在一起封裝成電池模塊即電池pack，以達(dá)到提高輸出電壓的目的。

3、在儲(chǔ)能產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中，電池管理子系統(tǒng)bms要采集電池pack中各單體電芯的電壓和多路ntc電壓，以進(jìn)行電芯間的均衡實(shí)驗(yàn)；能量管理系統(tǒng)還要連接電池pack電源端口進(jìn)行電池pack的充放電測(cè)試，一般其充放電電流為幾十安或百安級(jí)大電流；如采用真實(shí)電池pack進(jìn)行測(cè)試，不僅存在電池pack體積笨重、安全性差、成本高的缺點(diǎn)，而且測(cè)試時(shí)電壓和溫度值調(diào)節(jié)緩慢，電芯的不均衡模擬效果也較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種安全性能高、成本較低的電池pack模擬器，以方便測(cè)試時(shí)電壓和溫度值的快速調(diào)節(jié)以及對(duì)電芯均衡性能進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)一步提高測(cè)試效率，降低測(cè)試成本。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

3、一種電池pack模擬器，包括上位機(jī)以及分別與上位機(jī)通過(guò)有線或無(wú)線連接并進(jìn)行通訊的多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊、多路ntc溫度模擬模塊以及pack功率模擬模塊；多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊的輸出端連接有多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口，多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊根據(jù)上位機(jī)指令在mcu控制器的控制下實(shí)現(xiàn)各電芯電壓的輸出及各電芯間的電壓均衡；多路ntc溫度模擬模塊的輸出端連接有多路ntc溫度模擬接口，多路ntc溫度模擬模塊根據(jù)上位機(jī)指令在mcu控制器的控制下輸出對(duì)應(yīng)不同溫度的ntc電壓；pack功率模擬模塊的輸出端連接有pack功率接口，pack功率模擬模塊根據(jù)上位機(jī)指令在驅(qū)動(dòng)控制板的控制下輸出pack電壓。

4、優(yōu)選的：所述多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊包括多個(gè)模擬電芯，各模擬電芯分別與mcu控制器和多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口連接，上位機(jī)下發(fā)電芯指令到mcu控制器，mcu控制器控制各模擬電芯分別輸出端電芯電壓到多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口。

5、優(yōu)選的：所述模擬電芯輸出端電芯電壓的負(fù)端連接上一級(jí)模擬電芯輸出端電芯電壓的正端，模擬電芯輸出端電芯電壓的正端連接下一級(jí)模擬電芯輸出端電芯電壓的負(fù)端，實(shí)現(xiàn)多電芯電壓的級(jí)聯(lián)模擬。

6、優(yōu)選的：所述模擬電芯包括依次電連接的信號(hào)及電源隔離電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路dac以及調(diào)理電路，信號(hào)及電源隔離電路與mcu控制器互聯(lián)，調(diào)理電路的輸出端連接多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口。

7、優(yōu)選的：所述模擬電芯還包括串聯(lián)連接在模擬電芯輸出端電芯電壓的負(fù)端與多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口之間的采樣電阻，采樣電阻的采樣端經(jīng)調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路adc，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路adc轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)信號(hào)及電源隔離電路處理后傳輸給mcu控制器。

8、優(yōu)選的：所述多路ntc溫度模擬模塊包括多路dac-ntc模擬電路；上位機(jī)下發(fā)ntc電壓指令至mcu控制器，多路dac-ntc模擬電路在mcu控制器的控制下輸出多路ntc電壓給多路ntc溫度模擬接口。

9、優(yōu)選的：所述pack功率模擬模塊為三相橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括由三個(gè)igbt上下橋臂組成的三相橋式整流逆變電路、直壓支撐電容和buck-boost電路，三相橋式整流逆變電路的交流側(cè)連接ac電網(wǎng)，三相橋式整流逆變電路的直流側(cè)經(jīng)buck-boost電路連接pack功率接口；所述直壓支撐電容并聯(lián)連接在三相橋式整流逆變電路的直流側(cè)；上位機(jī)下發(fā)pack端口電壓指令至驅(qū)動(dòng)控制板，驅(qū)動(dòng)控制板生成igbt控制信號(hào)控制三相橋式整流逆變電路輸出pack信號(hào)，pack信號(hào)經(jīng)buck-boost電路濾波后輸出至pack功率接口。

10、優(yōu)選的：所述pack功率模擬模塊為單相橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括由兩個(gè)igbt上下橋臂組成的單相橋式整流逆變電路、直壓支撐電容和buck-boost電路，單相橋式整流逆變電路的交流側(cè)連接ac電網(wǎng)，單相橋式整流逆變電路的直流側(cè)經(jīng)buck-boost電路連接pack功率接口；所述直壓支撐電容并聯(lián)連接在單相橋式整流逆變電路的直流側(cè)；上位機(jī)下發(fā)pack端口電壓指令至驅(qū)動(dòng)控制板，驅(qū)動(dòng)控制板生成igbt控制信號(hào)控制單相橋式整流逆變電路輸出pack信號(hào)，pack信號(hào)經(jīng)buck-boost電路濾波后輸出至pack功率接口。

11、由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。

12、本發(fā)明完整模擬了電池pack，能夠?qū)ν馓峁┒嚯娦炯?jí)聯(lián)電壓模擬接口、多路ntc溫度模擬接口和pack功率接口，三個(gè)接口可根據(jù)需要單獨(dú)使用或組合使用，上位機(jī)可控制多級(jí)聯(lián)電芯電壓的獨(dú)立輸出和多路ntc溫度模擬電壓的獨(dú)立輸出，各電芯電流由模塊采集后上傳給上位機(jī)，上位機(jī)控制各電芯電壓變化來(lái)實(shí)現(xiàn)電芯間均衡過(guò)程的模擬；上位機(jī)還能夠控制pack功率模擬模塊與交流電網(wǎng)能量交換，以實(shí)現(xiàn)pack大功率電流的模擬充放電過(guò)程；具有安全性高、成本低、電壓和ntc溫度模擬電壓值可調(diào)節(jié)性強(qiáng)以及方便電芯均衡測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)試、測(cè)試效率。

技術(shù)特征：

1.一種電池pack模擬器，其特征在于：包括上位機(jī)以及分別與上位機(jī)通過(guò)有線或無(wú)線連接并進(jìn)行通訊的多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊、多路ntc溫度模擬模塊以及pack功率模擬模塊；多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊的輸出端連接有多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口，多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊根據(jù)上位機(jī)指令在mcu控制器的控制下實(shí)現(xiàn)各電芯電壓的輸出和各電芯間的電壓均衡；多路ntc溫度模擬模塊的輸出端連接有多路ntc溫度模擬接口，多路ntc溫度模擬模塊根據(jù)上位機(jī)指令在mcu控制器的控制下輸出對(duì)應(yīng)不同溫度的ntc電壓；pack功率模擬模塊的輸出端連接有pack功率接口，pack功率模擬模塊根據(jù)上位機(jī)指令在驅(qū)動(dòng)控制板的控制下輸出pack電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊包括多個(gè)模擬電芯，各模擬電芯分別與mcu控制器和多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口連接，上位機(jī)下發(fā)電芯指令到mcu控制器，mcu控制器控制各模擬電芯分別輸出端電芯電壓到多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述模擬電芯輸出端電芯電壓的負(fù)端連接上一級(jí)模擬電芯輸出端電芯電壓的正端，模擬電芯輸出端電芯電壓的正端連接下一級(jí)模擬電芯輸出端電芯電壓的負(fù)端，實(shí)現(xiàn)多電芯電壓的級(jí)聯(lián)模擬。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述模擬電芯包括依次電連接的信號(hào)及電源隔離電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路dac以及調(diào)理電路，信號(hào)及電源隔離電路與mcu控制器互聯(lián)，調(diào)理電路的輸出端連接多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述模擬電芯還包括串聯(lián)連接在模擬電芯輸出端電芯電壓的負(fù)端與多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬接口之間的采樣電阻，采樣電阻的采樣端經(jīng)調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路adc，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路adc轉(zhuǎn)換后的信號(hào)經(jīng)信號(hào)及電源隔離電路處理后傳輸給mcu控制器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述多路ntc溫度模擬模塊包括多路dac-ntc模擬電路；上位機(jī)下發(fā)ntc電壓指令至mcu控制器，多路dac-ntc模擬電路在mcu控制器的控制下輸出多路ntc電壓給多路ntc溫度模擬接口。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述pack功率模擬模塊為三相橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括由三個(gè)igbt上下橋臂組成的三相橋式整流逆變電路、直壓支撐電容和buck-boost電路，三相橋式整流逆變電路的交流側(cè)連接ac電網(wǎng)，三相橋式整流逆變電路的直流側(cè)經(jīng)buck-boost電路連接pack功率接口；所述直壓支撐電容并聯(lián)連接在三相橋式整流逆變電路的直流側(cè)；上位機(jī)下發(fā)pack端口電壓指令至驅(qū)動(dòng)控制板，驅(qū)動(dòng)控制板生成igbt控制信號(hào)控制三相橋式整流逆變電路輸出pack信號(hào)，pack信號(hào)經(jīng)buck-boost電路濾波后輸出至pack功率接口。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池pack模擬器，其特征在于：所述pack功率模擬模塊為單相橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括由兩個(gè)igbt上下橋臂組成的單相橋式整流逆變電路、直壓支撐電容和buck-boost電路，單相橋式整流逆變電路的交流側(cè)連接ac電網(wǎng)，單相橋式整流逆變電路的直流側(cè)經(jīng)buck-boost電路連接pack功率接口；所述直壓支撐電容并聯(lián)連接在單相橋式整流逆變電路的直流側(cè)；上位機(jī)下發(fā)pack端口電壓指令至驅(qū)動(dòng)控制板，驅(qū)動(dòng)控制板生成igbt控制信號(hào)控制單相橋式整流逆變電路輸出pack信號(hào)，pack信號(hào)經(jīng)buck-boost電路濾波后輸出至pack功率接口。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種電池PACK模擬器，包括上位機(jī)、多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊、多路NTC溫度模擬模塊以及PACK功率模擬模塊；多電芯級(jí)聯(lián)電壓模擬模塊通過(guò)MCU控制器在上位機(jī)指令下輸出各電芯電壓及實(shí)現(xiàn)均衡功能；多路NTC溫度模擬接口通過(guò)MCU控制器在上位機(jī)指令下輸出對(duì)應(yīng)不同溫度的NTC電壓；PACK功率接口通過(guò)驅(qū)動(dòng)控制板在上位機(jī)指令下輸出大功率PACK電壓。本發(fā)明完整模擬了電池PACK，能夠?qū)ν馓峁┒嚯娦炯?jí)聯(lián)電壓模擬接口、多路NTC溫度模擬接口和PACK功率接口，具有安全性高、成本低、電壓和NTC溫度模擬電壓值可調(diào)節(jié)性強(qiáng)以及方便電芯均衡測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)試、測(cè)試效率。

技術(shù)研發(fā)人員：董鎖英,董會(huì)然,高志輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北旭輝電氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30