動力電池組的單體電池模擬器及相應的bms檢測平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動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。
【背景技術】
[0002]在電動汽車中，BMS不但功能多樣復雜，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]正因為BMS擔負如此重大得責任，因此在BMS的開發(fā)階段就需要對其進行嚴格的測試，同時在產品設計成型后，仍需要嚴格按照國家的相關測試標準對其進行嚴格的測試。
[0004]現(xiàn)有BMS檢測技術解決方案一般有如下兩種。其中一種測試方案是，將BMS直接接入到真實的電池包上，作為電池包的一部分安裝在車上，將電動車放在轉轂或實驗場內運行，運行過程中完成BMS的檢測與調試。但將BMS直接安裝在電動汽車上進行測試，不僅不方便、成本高，且存在嚴重的安全隱患。另外一種測試方案則是，將BMS直接接入真實電池包上，利用充電機和電機測功平臺或充放電測試儀模擬電動車的實際運行工況，在該過程中檢測BMS的相關邏輯控制功能以及對應的狀態(tài)檢測精度。但是利用真實電池組來模擬電動汽車運行時的復雜工況，動力電池組則需要高達幾千瓦或幾十千瓦的運行功率，因此需要耗散大量的能量；而且直接利用真實電池組來模擬各種工況進行檢測，不但會對動力電池組造成永久性的容量損失，而且還存在充放電時間長、不宜長時間反復循環(huán)測試、難以模擬故障狀態(tài)、以及重復性與可控性差等缺點。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種可編程控制的動力電池組的單體電池模擬器，能夠根據(jù)指令模擬動力電池動態(tài)時的復雜特性、靜態(tài)時的高度穩(wěn)定性以及大電流的充放電能力。
[0006]本發(fā)明的另外一個目的在于提供一個用于檢測與調試BMS的平臺。
[0007]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)上述目的的:
動力電池組的單體電池模擬器，其特征在于:至少由可調功率模塊、控制模塊以及均衡模擬電路組成，其中可調功率模塊由串接的DC/DC模塊以及可調線性電壓源模塊組成，可調線性電壓源模塊的輸出端連接反饋調節(jié)電路將電壓反饋信號反饋到DC/DC模塊的可調基準電壓電路；可調線性電壓源模塊設有基準電壓源，該基準電壓源受控于控制模塊；控制模塊根據(jù)鋰離子電池模型計算出基準電壓，并通過隔離總線將基準電壓信號傳輸至基準電壓源，可調線性電壓源模塊根據(jù)基準電壓源的電壓信號輸出相應的電壓；均衡模擬電路連接于可調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；均衡模擬電路設有開關電路及電流檢測電路，電流檢測電路檢測到的電流信號通過隔離總線反饋至控制模塊，有控制模塊根據(jù)電流信號對鋰離子電池模型進行調整。
[0008]其中，所述DC/DC模塊由高頻變壓器、輸出整流濾波電路、脈寬調制電路、振蕩器、比較電路、取樣電路以及可調基準電壓電路組成，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，可調基準電壓電路根據(jù)反饋調節(jié)電路輸出的信號輸出相應的基準電壓，可調基準電壓電路輸出的基準電壓與取樣電路輸出的電壓信號分別輸入到比較電路，比較電路輸出控制信號至脈寬調制電路，對振蕩器產生的脈沖信號進行調制，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，所述可調線性電壓源模塊由可調線性電壓源、基準電壓源、電壓采樣電路組成，基準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晶體管以及與開關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，開關晶體管的控制端經隔離總線連接至控制模塊。
[0011]基于上述動力電池組的單體電池模擬器的BMS檢測平臺，包括待測BMS、單體電池模擬器、通信總線以及上位機，;所述待測BMS通過通信總線與上位機交換數(shù)據(jù)，動力電池組的單體電池模擬器與待測BMS輸入端口相連，動力電池組的單體電池模擬器也通過通信總線與上位機交換數(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力電池動態(tài)時的復雜特性、靜態(tài)時的高度穩(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象的需要。使用單體電池模擬器來對BMS進行檢測有如下優(yōu)點:單體電池模擬器輸出的電壓與電流受編程控制，因此能夠為測試提供靈活且嚴謹?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，并且不會對設備造成永久性的損傷，同時也不會存在安全隱患；能耗小、測試方便、可重復性好且能夠模擬故障狀態(tài)。
【附圖說明】
[0013]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:
圖1是本發(fā)明的動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。
【具體實施方式】
[0014]參照圖1，動力電池組的單體電池模擬器，至少由可調功率模塊、控制模塊以及均衡模擬電路組成，其中可調功率模塊由串接的DC/DC模塊以及可調線性電壓源模塊組成，可調線性電壓源模塊的輸出端連接反饋調節(jié)電路將電壓反饋信號反饋到DC/DC模塊的可調基準電壓電路；可調線性電壓源模塊設有基準電壓源，該基準電壓源受控于控制模塊；控制模塊根據(jù)鋰離子電池模型計算出基準電壓，并通過隔離總線將基準電壓信號傳輸至基準電壓源，可調線性電壓源模塊根據(jù)基準電壓源的電壓信號輸出相應的電壓；均衡模擬電路連接于可調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；均衡模擬電路設有開關電路及電流檢測電路，電流檢測電路檢測到的電流信號通過隔離總線反饋至控制模塊，有控制模塊根據(jù)電流信號對鋰離子電池模型進行調整。單體電池模擬器能夠模擬動力電池動態(tài)時的復雜特性、靜態(tài)時的高度穩(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象的需要。其中，反饋調節(jié)通過控制DC/DC模塊的輸出，從而將可調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線性電壓源的散熱問題，并能得到相對于DC/DC更好的穩(wěn)定性與調節(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、脈寬調制電路、振蕩器、比較電路、取樣電路以及可調基準電壓電路組成，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，可調基準電壓電路根據(jù)反饋調節(jié)電路輸出的信號輸出相應的基準電壓，可調基準電壓電路輸出的基準電壓與取樣電路輸出的電壓信號分別輸入到比較電路，比較電路輸出控制信號至脈寬調制電路，對振蕩器產生的脈沖信號進行調制，并輸出至高頻變壓器，以改變高頻變壓器的輸出電壓。
[0016]所述可調線性電壓源模塊由可調線性電壓源、基準電壓源、電壓采樣電路組成，基準電壓源的輸入端通過隔離總線