動(dòng)力電池組的單體電池模擬器及相應(yīng)的bms檢測平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)力電池組的單體電池模擬器以及使用這種單體電池模擬器的BMS檢測平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動(dòng)汽車中，BMS不但功能多樣復(fù)雜，而且還控制著電池組的使用過程，其性能的好壞將直接影響到電池組的使用安全、效率、循環(huán)壽命，以及使用者的人身安全等。
[0003]正因?yàn)锽MS擔(dān)負(fù)如此重大得責(zé)任，因此在BMS的開發(fā)階段就需要對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的測試，同時(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)成型后，仍需要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的測試。
[0004]現(xiàn)有BMS檢測技術(shù)解決方案一般有如下兩種。其中一種測試方案是，將BMS直接接入到真實(shí)的電池包上，作為電池包的一部分安裝在車上，將電動(dòng)車放在轉(zhuǎn)轂或?qū)嶒?yàn)場內(nèi)運(yùn)行，運(yùn)行過程中完成BMS的檢測與調(diào)試。但將BMS直接安裝在電動(dòng)汽車上進(jìn)行測試，不僅不方便、成本高，且存在嚴(yán)重的安全隱患。另外一種測試方案則是，將BMS直接接入真實(shí)電池包上，利用充電機(jī)和電機(jī)測功平臺(tái)或充放電測試儀模擬電動(dòng)車的實(shí)際運(yùn)行工況，在該過程中檢測BMS的相關(guān)邏輯控制功能以及對(duì)應(yīng)的狀態(tài)檢測精度。但是利用真實(shí)電池組來模擬電動(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)的復(fù)雜工況，動(dòng)力電池組則需要高達(dá)幾千瓦或幾十千瓦的運(yùn)行功率，因此需要耗散大量的能量；而且直接利用真實(shí)電池組來模擬各種工況進(jìn)行檢測，不但會(huì)對(duì)動(dòng)力電池組造成永久性的容量損失，而且還存在充放電時(shí)間長、不宜長時(shí)間反復(fù)循環(huán)測試、難以模擬故障狀態(tài)、以及重復(fù)性與可控性差等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可編程控制的動(dòng)力電池組的單體電池模擬器，能夠根據(jù)指令模擬動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)時(shí)的復(fù)雜特性、靜態(tài)時(shí)的高度穩(wěn)定性以及大電流的充放電能力。
[0006]本發(fā)明的另外一個(gè)目的在于提供一個(gè)用于檢測與調(diào)試BMS的平臺(tái)。
[0007]本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)上述目的的:
動(dòng)力電池組的單體電池模擬器，其特征在于:至少由可調(diào)功率模塊、控制模塊以及均衡模擬電路組成，其中可調(diào)功率模塊由串接的DC/DC模塊以及可調(diào)線性電壓源模塊組成，可調(diào)線性電壓源模塊的輸出端連接反饋調(diào)節(jié)電路將電壓反饋信號(hào)反饋到DC/DC模塊的可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路；可調(diào)線性電壓源模塊設(shè)有基準(zhǔn)電壓源，該基準(zhǔn)電壓源受控于控制模塊；控制模塊根據(jù)鋰離子電池模型計(jì)算出基準(zhǔn)電壓，并通過隔離總線將基準(zhǔn)電壓信號(hào)傳輸至基準(zhǔn)電壓源，可調(diào)線性電壓源模塊根據(jù)基準(zhǔn)電壓源的電壓信號(hào)輸出相應(yīng)的電壓；均衡模擬電路連接于可調(diào)線性電壓源模塊的輸出端及電源地線之間，并通過隔離總線受控于控制模塊；均衡模擬電路設(shè)有開關(guān)電路及電流檢測電路，電流檢測電路檢測到的電流信號(hào)通過隔離總線反饋至控制模塊，有控制模塊根據(jù)電流信號(hào)對(duì)鋰離子電池模型進(jìn)行調(diào)整。
[0008]其中，所述DC/DC模塊由高頻變壓器、輸出整流濾波電路、脈寬調(diào)制電路、振蕩器、比較電路、取樣電路以及可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路組成，取樣電路連接輸出整流濾波電路的輸出端獲得DC/DC模塊的輸出電壓，可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路根據(jù)反饋調(diào)節(jié)電路輸出的信號(hào)輸出相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓，可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路輸出的基準(zhǔn)電壓與取樣電路輸出的電壓信號(hào)分別輸入到比較電路，比較電路輸出控制信號(hào)至脈寬調(diào)制電路，對(duì)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并輸出至高頻變壓器，以改變高頻變壓器的輸出電壓。
[0009]其中，所述可調(diào)線性電壓源模塊由可調(diào)線性電壓源、基準(zhǔn)電壓源、電壓采樣電路組成，基準(zhǔn)電壓源的輸入端通過隔離總線連接至控制模塊，電壓采樣電路連接至可調(diào)線性電壓源的輸出端，并過隔離總線連接至控制模塊。
[0010]其中，所述均衡模擬電路由開關(guān)晶體管以及與開關(guān)晶體管串接的電流檢測電阻組成，電流檢測電路連接電流檢測電路，開關(guān)晶體管的控制端經(jīng)隔離總線連接至控制模塊。
[0011]基于上述動(dòng)力電池組的單體電池模擬器的BMS檢測平臺(tái)，包括待測BMS、單體電池模擬器、通信總線以及上位機(jī)，;所述待測BMS通過通信總線與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)，動(dòng)力電池組的單體電池模擬器與待測BMS輸入端口相連，動(dòng)力電池組的單體電池模擬器也通過通信總線與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:單體電池模擬器能夠模擬動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)時(shí)的復(fù)雜特性、靜態(tài)時(shí)的高度穩(wěn)定性以及大電流的充放電能力，且單體電池模擬器間是可以串聯(lián)工作的，單體電池模擬器間兩兩間要相互隔離，以滿足不同被檢測對(duì)象的需要。使用單體電池模擬器來對(duì)BMS進(jìn)行檢測有如下優(yōu)點(diǎn):單體電池模擬器輸出的電壓與電流受編程控制，因此能夠?yàn)闇y試提供靈活且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕鉀Q方案；能夠模擬極端情況下的測試工況，例如高溫或低溫操作、大電流充放電、電池組容量、SoC、S0H等高度不一致，并且不會(huì)對(duì)設(shè)備造成永久性的損傷，同時(shí)也不會(huì)存在安全隱患；能耗小、測試方便、可重復(fù)性好且能夠模擬故障狀態(tài)。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明:
圖1是本發(fā)明的動(dòng)力電池組的單體電池模擬器的原理框圖；
圖2是本發(fā)明的BMS測試平臺(tái)的原理框圖；
圖3是本發(fā)明的均衡模擬電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]參照?qǐng)D1，動(dòng)力電池組的單體電池模擬器，至少由可調(diào)功率模塊、控制模塊以及均衡模擬電路組成，其中可調(diào)功率模塊由串接的DC/DC模塊以及可調(diào)線性電壓源模塊組成，可調(diào)線性電壓源模塊的輸出端連接反饋調(diào)節(jié)電路將電壓反饋信號(hào)反饋到DC/DC模塊的可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路；可調(diào)線性電壓源模塊設(shè)有基準(zhǔn)電壓源，該基準(zhǔn)電壓源受控于控制模塊；控制模塊根據(jù)鋰離子電池模型計(jì)算出基準(zhǔn)電壓，并通過隔離總線將基準(zhǔn)電壓信號(hào)傳輸至基準(zhǔn)電壓源，可調(diào)線性電壓源模塊根據(jù)基準(zhǔn)電壓源的電壓信號(hào)輸出相應(yīng)的電壓；均衡模擬電路連接于可調(diào)線性電壓源模塊的輸出端及電源地線之間，并通過隔離總線受控于控制模塊；均衡模擬電路設(shè)有開關(guān)電路及電流檢測電路，電流檢測電路檢測到的電流信號(hào)通過隔離總線反饋至控制模塊，有控制模塊根據(jù)電流信號(hào)對(duì)鋰離子電池模型進(jìn)行調(diào)整。單體電池模擬器能夠模擬動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)時(shí)的復(fù)雜特性、靜態(tài)時(shí)的高度穩(wěn)定性以及大電流的充放電能力，且單體電池模擬器間是可以串聯(lián)工作的，單體電池模擬器間兩兩間要相互隔離，以滿足不同被檢測對(duì)象的需要。其中，反饋調(diào)節(jié)通過控制DC/DC模塊的輸出，從而將可調(diào)線性電壓源輸入與輸出間的壓差維持在0.6V左右。這樣就能夠較好的控制可調(diào)線性電壓源的散熱問題，并能得到相對(duì)于DC/DC更好的穩(wěn)定性與調(diào)節(jié)速度。
[0015]其中所述DC/DC模塊由高頻變壓器、輸出整流濾波電路、脈寬調(diào)制電路、振蕩器、比較電路、取樣電路以及可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路組成，取樣電路連接輸出整流濾波電路的輸出端獲得DC/DC模塊的輸出電壓，可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路根據(jù)反饋調(diào)節(jié)電路輸出的信號(hào)輸出相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓，可調(diào)基準(zhǔn)電壓電路輸出的基準(zhǔn)電壓與取樣電路輸出的電壓信號(hào)分別輸入到比較電路，比較電路輸出控制信號(hào)至脈寬調(diào)制電路，對(duì)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并輸出至高頻變壓器，以改變高頻變壓器的輸出電壓。
[0016]所述可調(diào)線性電壓源模塊由可調(diào)線性電壓源、基準(zhǔn)電壓源、電壓采樣電路組成，基準(zhǔn)電壓源的輸入端通過隔離總線