基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種采用上位機(jī)軟件操作，嵌入式微處理器采用模擬量控制方式對電源，電子負(fù)載工作狀態(tài)發(fā)出指令、可編程、高靈活性蓄電池模擬器(簡稱:蓄電池模擬器)，屬于光機(jī)電一體化-工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)-新型控制技術(shù)和產(chǎn)品的前端研究。
【背景技術(shù)】
[0002]在應(yīng)用方面替代真實各種蓄電池，極大的擴(kuò)展了各種測試使用環(huán)境，不僅輕松搭建一對多測試系統(tǒng)或多對一測試系統(tǒng)，而且很大程度上節(jié)約測試成本，提高設(shè)備使用率，大大降低測試勞動強(qiáng)度，此類產(chǎn)品的應(yīng)用遍及核能，太陽能，電池，消費類電子，LED，汽車，航空，航天等，突破國外技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了我國在蓄電池模擬器領(lǐng)域的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]圖1為項目總體技術(shù)方案
工作原理:蓄電池模擬器是由動態(tài)電子負(fù)載和開關(guān)電源并行工作，電子負(fù)載和電源由微處理器編程控制。基本工作流程，將蓄電池仿真數(shù)據(jù)表導(dǎo)入微處理器，微處理器根據(jù)測量得到的總電流、荷電狀態(tài)(SOC)等數(shù)據(jù)，外推新的荷電狀態(tài)(SOC)，計算出輸出的端口電壓，實現(xiàn)蓄電池的充放電仿真，并且做到5MS刷新。
[0004]附圖2為蓄電池仿真數(shù)據(jù)表:蓄電池仿真數(shù)據(jù)表是由端口電壓、輸出電流、荷電狀態(tài)(SOC)組成的二維表格，表格的列首為充放電電流值，表格行首為荷電狀態(tài)(SOC)，表格數(shù)據(jù)位端口電壓。
[0005]可實現(xiàn)的功能
1.恒流充電、放電試驗
1.1用于對單體電池或電池組進(jìn)行恒流充電或者恒流放電
1.2在恒流放電測試項目中，放電電流保持恒定(此恒定電流值可人為設(shè)置)，放電截至條件以最低放電電壓為依據(jù)進(jìn)行判斷，同時也可人為設(shè)置放電時間作為放電截至條件(此處可分為兩種模式進(jìn)行處理，由用戶進(jìn)行靈活選擇)
1.3在恒流充電測試項目中，分為恒流充電和恒壓充電兩部分，先進(jìn)行恒流充電，當(dāng)恒流充電達(dá)到上截至電壓值時轉(zhuǎn)為恒壓充電。恒壓放電結(jié)束條件為最小截至放電電流或者恒壓充電時間長度。
[0006]1.4在恒流充放電試驗部分需要可以設(shè)置的參數(shù)如下:
1)電池恒流充電電流值、
2)轉(zhuǎn)換恒壓充電時的電壓值
3)充電結(jié)束條件(恒壓下最小電流值或者恒壓充電時間)
4)電池恒流放電電流值
5)電池恒流放電下截至電壓值(恒流放電模式I)
6)恒流放電時間(恒流放電模式2) 7)在恒流充電和恒流放電之間需設(shè)定適當(dāng)?shù)撵o置時間(靜置時間設(shè)定)
2.脈沖充放電試驗
2.1用于對單體電池或電池組進(jìn)行脈沖充電或者脈沖放電。
[0007]2.2在恒流脈沖放電項目中，可以對電池進(jìn)行脈沖式放電，即放電一段時間然后停止放電，再進(jìn)行放電一段時間，在停止，如此循環(huán)，直到電池電壓達(dá)到下截至電壓。
[0008]2.3在恒流脈沖充電項目中,可以對電池進(jìn)行脈沖充電,形式與脈沖放電類似,但當(dāng)恒流脈沖充電到上截至電壓時，即轉(zhuǎn)為恒壓脈沖式充電，在恒壓脈沖充電過程中，電流會不斷減小，為了防止試驗時間過長，當(dāng)電流小于一定程度的時候，該恒壓脈沖充電將轉(zhuǎn)換為恒壓充電，試驗截至條件為電池的最小充電電流。
[0009]2.4在恒流脈沖充放電試驗部分需要可以設(shè)置的參數(shù)如下:
O電池脈沖放電電流值大小
2)電池脈沖放電下截至電壓
3)電池脈沖放電時間間隔(包括放電平臺時間間隔和停止放電時間間隔)
4)電池脈沖充電電流值大小
5)電池脈沖恒流充電轉(zhuǎn)化為脈沖恒壓充電的電壓條件
6 )電池脈沖恒流充電時間間隔(包括充電平臺時間間隔和停止充電時間間隔)
7)電池脈沖恒壓充電轉(zhuǎn)化為恒壓充電的電流條件值
8)試驗結(jié)束時的最小電流值
9 )在脈沖放電和脈沖充電試驗之間需設(shè)置靜置時間 2.5脈沖圖形見附圖3
3.單體電池或電池組充放電循環(huán)試驗
1)可以設(shè)置充放電循環(huán)次數(shù)
2)可以設(shè)置循環(huán)停止條件:循環(huán)次數(shù)
4.循環(huán)工況測試:
可以進(jìn)行各種循環(huán)工況的測試，即按照用戶提供的工況數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行試驗，采用調(diào)用對應(yīng)格式的數(shù)據(jù)文件實現(xiàn)(如調(diào)用EXCEL文件，調(diào)用TXT文件等)，提供的數(shù)據(jù)文件會以最小Is左右的為時間間隔進(jìn)行變化。該部分分為兩種工作模式進(jìn)行工作，一種是功率模式，即提供的工況數(shù)據(jù)文件的單位是功率，一種是電流模式，即提供的工況數(shù)據(jù)文件的數(shù)據(jù)單位是電流。
[0010]5.保護(hù)報警功能:
1.軟件方面:溫度報警，電壓報警和電流報警(過流，斷路，短路之類的情況)
2.硬件方面:硬件單獨支持可以設(shè)定最小電壓，最大電流等硬件保護(hù)措施。(此部分為強(qiáng)制保護(hù)措施，獨立于軟件)。
【主權(quán)項】
1.基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是當(dāng)單機(jī)使用時，通過上位機(jī)內(nèi)運行的專業(yè)軟件控制電源與電子負(fù)載的工作狀態(tài)，能夠模擬真實蓄電池的充電和放電特性。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是采用嵌入式微處理器控制整個系統(tǒng)運行。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是具有RS232串口與ffiEE 802.3af以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，CAN 口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是可靈活組合不同功率等級的電源與電子負(fù)載。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是在相同功率的要求下，可靈活組合電壓范圍在0-1500V、電流范圍在0-5000A的電源與電子負(fù)載。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是模擬各種不同容量的蓄電池組合的充放電特性，并且可以模擬鎳氫電池、鎘鎳電池、鋰電池，鋅銀電池單體串并聯(lián)故障的蓄電池組。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是用戶可以直接在操作界面上設(shè)置充放電曲線中想實現(xiàn)的某幾個數(shù)值點，控制系統(tǒng)能夠自動采用擬合方式，實現(xiàn)輸出特性曲線，并且可以微調(diào)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是能夠模擬真實的蓄電池進(jìn)行放電和充電，放電/充電過程中蓄電池組模擬器可以無間隙調(diào)整放電/充電電流，且不受充電/放電電流改變的影響，保證蓄電池組模擬器輸出不斷電。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是蓄電池組模擬器系統(tǒng)可以在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)之間自動切換，并且做到5MS刷新。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是在充電狀態(tài)和放電狀態(tài)之間自動切換的過程中，系統(tǒng)能夠保證的最小電壓過沖值為2V，恢復(fù)電壓時間 20ms ο11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是蓄電池組模擬器系統(tǒng)能模擬儲能蓄電池工作期間(包括充放電狀態(tài)和閑置狀態(tài))的容量、電壓等信號參數(shù)變化的規(guī)律，對外提供信號接口。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器，其特征是控制器部分可單獨拆卸，并且與任意可編程控制的電源，可編程控制的電子負(fù)載組合使用。
【專利摘要】本發(fā)明是嵌入式系統(tǒng)控制的蓄電池模擬器。在應(yīng)用方面代替真實各種蓄電池，節(jié)約測試成本，提高設(shè)備使用率，大大降低測試勞動強(qiáng)度?；竟ぷ髁鞒淌菍⑿铍姵胤抡鏀?shù)據(jù)表格導(dǎo)入微處理器，微處理器根據(jù)測量得到的總電流、荷電狀態(tài)（SOC）等數(shù)據(jù)，外推新的荷電狀態(tài)(SOC)，計算出輸出的端口電壓，實現(xiàn)蓄電池的充放電仿真，并且做到5MS刷新。通過上位機(jī)內(nèi)運行的專業(yè)軟件控制電源與電子負(fù)載工作狀態(tài)，能夠模擬真實蓄電池的充電和放電特性。
【IPC分類】G01R31/36
【公開號】CN105223505
【申請?zhí)枴緾N201410302132
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】北京瑞龍鴻威科技有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年6月30日