基于雙向直流轉(zhuǎn)換器的蓄電池模擬器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及蓄電池模擬器，并且更具體地涉及設(shè)計(jì)用于模擬電氣化車輛(EV)的牽引蓄電池的操作的蓄電池模擬器。
【背景技術(shù)】
[0002]在電氣化車輛中，高儲(chǔ)能裝置為駕駛操作提供牽引動(dòng)力。在許多情況下，儲(chǔ)能裝置是以高壓蓄電池的形式一一例如鋰離子蓄電池一一由多個(gè)電耦接能量單元組成。典型地，蓄電池控制模塊耦接到牽引蓄電池以監(jiān)測(cè)蓄電池單元荷電。為了減少測(cè)試和評(píng)估成本，蓄電池模擬器，而不是實(shí)際的牽引蓄電池，常常用來測(cè)試蓄電池控制模塊。蓄電池模擬器是由多個(gè)設(shè)計(jì)用來模擬多個(gè)蓄電池單元的活動(dòng)的電子設(shè)備組成。為了測(cè)試36單元蓄電池的蓄電池控制模塊，使用了設(shè)計(jì)用來模擬36單元的蓄電池模擬器或蓄電池測(cè)試器。基于實(shí)際車輛行駛周期記錄的腳本可以用來使模擬器和控制模塊經(jīng)受強(qiáng)加于實(shí)際的EV蓄電池上的波動(dòng)的能量需求。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，在各種操作條件下，蓄電池模擬器測(cè)試蓄電池控制模塊的容量在某種程度上受設(shè)計(jì)約束的限制。例如，許多模擬器采用低壓電源，低壓電源只提供大約4-5安培的電流，比通常由實(shí)際牽引蓄電池提供的電流低得多。依靠非常大的尺寸的電容器來模擬儲(chǔ)能容量的一些模擬器當(dāng)受到快速、隨機(jī)順序測(cè)試時(shí)可能具有緩慢的響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)優(yōu)化以更好地模擬車輛動(dòng)力學(xué)和響應(yīng)時(shí)間時(shí)，模擬器可能不能代表真實(shí)的蓄電池單元的儲(chǔ)能容量。例如，模擬器常常提供比由實(shí)際蓄電池提供的更低的能量脈沖至蓄電池控制模塊，降低了它們用于蓄電池控制模塊的熱插拔測(cè)試的有效性。其結(jié)果是，成功地通過蓄電池模擬器進(jìn)行的測(cè)試的蓄電池控制模塊當(dāng)連接到車輛的實(shí)際牽引蓄電池時(shí)常常被涌流損壞。最后，蓄電池模擬器通常包括配置用于從模擬器提供能量至控制模塊的單向直流(DC)轉(zhuǎn)換器，在單向DC轉(zhuǎn)換器中，能量通常作為熱量耗散。當(dāng)代的EV蓄電池控制模塊可以設(shè)計(jì)用于主動(dòng)自平衡(active self-balancing)，在主動(dòng)自平衡中來自一個(gè)蓄電池單元的能量可以提供給不同的蓄電池單元。為了測(cè)試配置用于主動(dòng)自平衡的蓄電池控制模塊，理想的是蓄電池模擬器配置用于模擬荷電平衡過程。用設(shè)計(jì)用于只從模擬的單元傳遞能量至蓄電池控制模塊的現(xiàn)有技術(shù)的模擬器模擬蓄電池單元之間的能量傳遞是不可能的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]示例系統(tǒng)包括配置用于監(jiān)測(cè)電氣化車輛的牽引蓄電池的一個(gè)或多個(gè)單元的荷電的蓄電池控制模塊(BCM)，以及配置用于與所述BCM雙向能量交換、配置用于模擬牽引蓄電池的操作的蓄電池模擬器。因?yàn)樾铍姵啬M器配置用于與BCM雙向能量交換，它可以用于測(cè)試BCM主動(dòng)自平衡能力。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述模擬器包含雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述模擬器包含放電電容器，放電電容器配置用于存儲(chǔ)從所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器接收的能量且在熱插拔測(cè)試期間釋放所述存儲(chǔ)的能量至所述BCM。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)一步包含大容量存儲(chǔ)電容器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述BCM和所述模擬器配置用于執(zhí)行主動(dòng)單元平衡。
[0009]示例蓄電池模擬器可以包括耦接到電源的多個(gè)單元模擬器(cellsim)，每個(gè)cellsim配置用于模擬電氣化車輛(EV)牽引蓄電池的單元。至少一個(gè)cellsim配置用于與BCM雙向能量交換。在示例實(shí)施例中，每個(gè)cel I sim包含配置用于與BCM能量交換的雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器且配置用于與BCM配合以執(zhí)行主動(dòng)單元平衡。
[0010]在示例實(shí)施例中，蓄電池模擬器包含多個(gè)cellsim，每個(gè)cellsim包含可切換地耦接至cellsim和BCM之間的輸出鏈路的放電電容器。當(dāng)放電電容器接通時(shí)，它耦接到輸出鏈路。存儲(chǔ)在放電電容器中的能量可以釋放到蓄電池控制模塊，模擬當(dāng)蓄電池控制模塊插入到蓄電池組中時(shí)會(huì)發(fā)生的高能量脈沖的釋放。提供這樣的脈沖的能力使本模擬器適合用于蓄電池控制模塊的熱插拔測(cè)試。當(dāng)放電電容器被關(guān)斷時(shí)，即從輸出鏈路斷開時(shí)，蓄電池模擬器可以在車輛行駛周期期間提供牽引蓄電池的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。因此，本發(fā)明的蓄電池模擬器可以表示蓄電池單元的儲(chǔ)能特性，并且在隨機(jī)順序測(cè)試期間提供快速響應(yīng)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，提供一種蓄電池模擬器，包含:
[0012]電源；
[0013]—個(gè)或多個(gè)單元模擬器(cellsim)，其親接到所述電源，每個(gè)所述cellsim配置用于模擬電氣化車輛(EV)牽引蓄電池的單元；以及
[0014]其中所述cellsim中的至少一個(gè)配置用于與配置用于監(jiān)測(cè)所述牽引蓄電池荷電的蓄電池控制模塊(BCM)進(jìn)行雙向能量交換。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中每個(gè)所述cellsim包含雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蓄電池模擬器進(jìn)一步包含至少一個(gè)cellsim控制模塊(CCM)，每個(gè)所述CCM配置用于控制所述cellsim中的至少一個(gè)的操作。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述CCM配置用于監(jiān)測(cè)所述cellsim和所述BCM之間的電流。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，配置用于與所述BCM配合以執(zhí)行主動(dòng)單元平衡。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述主動(dòng)單元平衡包含提供能量至所述BCM的供體cellsim，以及從所述BCM接收所述能量的受體cellsim。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，配置用于存儲(chǔ)從大容量電容器處的所述BCM接收到的會(huì)ti。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中至少一個(gè)所述cellsim包含可切換地親接到雙向DC轉(zhuǎn)換器的放電電容器，所述放電電容器配置用于可控地釋放能量至耦接所述cellsim和所述BCM的鏈路。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，提供一種蓄電池模擬器，包含:
[0023]電源；以及
[0024]至少一個(gè)單元模擬器(cellsim)，所述cellsim配置用于模擬電氣化車輛(EV)牽引蓄電池的能量單元，所述cellsim包含可切換地控制以提供能量至所述牽引蓄電池的蓄電池控制模塊(BCM)的放電電容器。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述放電電容器親接到所述cellsim和所述BCM之間的鏈路以熱插拔測(cè)試所述BCM，且從所述鏈接斷開以模擬所述牽引蓄電池的電動(dòng)車輛行駛模式條件。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蓄電池模擬器進(jìn)一步包含配置用于控制所述cellsim中的至少一個(gè)的操作的至少一個(gè)cellsim控制模塊(CCM)。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述cellsim包含配置用于與所述BCM雙向能量傳遞的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述放電電容器可切換地耦接到DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述放電電容器可切換地耦接到配置用于耦接所述DC/DC轉(zhuǎn)換器至所述BCM的電壓總線。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中所述模擬器配置用于監(jiān)測(cè)所述cellsim輸出，并當(dāng)所述cellsim輸出表明故障條件時(shí)提供故障響應(yīng)。
【附圖說明】
[0031 ] 圖1示出了本發(fā)明的示例系統(tǒng)。
[0032]圖2示出了示例蓄電池模擬器。
[0033]圖3示出了示例蓄電池模擬器電路。
[0034]圖4示出了用于熱插拔測(cè)試蓄電池控制模塊的示例方法的流程圖。
[0035]圖5示出了用于在車輛行駛模式條件下測(cè)試蓄電池控制模塊的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]在此呈現(xiàn)了本發(fā)明的示例實(shí)施例；然而，本發(fā)明可以體現(xiàn)為各種替代形