[发明专利]基于双向直流转换器的蓄电池模拟器

说明书

蓄电池模拟器配置用于为热插拔测试提供大能量脉冲同时在随机顺序测试期间维持快速响应的能力。模拟器可以包含耦接到DC电源的多个单元模拟器“cellsim”。每个cellsim可以包括双向DC转换器、在转换器的初级侧上的大容量电容器、以及在转换器的次级侧上的可切换的放电电容器。双向DC转换器使模拟器能够与蓄电池控制模块(BCM)配合以执行主动单元平衡。从BCM接收的能量可以存储在大容量电容器中。放电电容器可以耦接到输出链路以提供高能脉冲至BCM以模拟热插拔条件，且可以在随机顺序测试期间从链路断开。输出链路电压和电流可以进行故障检测监测。

技术领域

本发明总体涉及蓄电池模拟器，并且更具体地涉及设计用于模拟电气化车辆(EV)的牵引蓄电池的操作的蓄电池模拟器。

背景技术

在电气化车辆中，高储能装置为驾驶操作提供牵引动力。在许多情况下，储能装置是以高压蓄电池的形式——例如锂离子蓄电池——由多个电耦接能量单元组成。典型地，蓄电池控制模块耦接到牵引蓄电池以监测蓄电池单元荷电。为了减少测试和评估成本，蓄电池模拟器，而不是实际的牵引蓄电池，常常用来测试蓄电池控制模块。蓄电池模拟器是由多个设计用来模拟多个蓄电池单元的活动的电子设备组成。为了测试36单元蓄电池的蓄电池控制模块，使用了设计用来模拟36单元的蓄电池模拟器或蓄电池测试器。基于实际车辆行驶周期记录的脚本可以用来使模拟器和控制模块经受强加于实际的EV蓄电池上的波动的能量需求。

在现有技术中，在各种操作条件下，蓄电池模拟器测试蓄电池控制模块的容量在某种程度上受设计约束的限制。例如，许多模拟器采用低压电源，低压电源只提供大约4-5安培的电流，比通常由实际牵引蓄电池提供的电流低得多。依靠非常大的尺寸的电容器来模拟储能容量的一些模拟器当受到快速、随机顺序测试时可能具有缓慢的响应时间。当优化以更好地模拟车辆动力学和响应时间时，模拟器可能不能代表真实的蓄电池单元的储能容量。例如，模拟器常常提供比由实际蓄电池提供的更低的能量脉冲至蓄电池控制模块，降低了它们用于蓄电池控制模块的热插拔测试的有效性。其结果是，成功地通过蓄电池模拟器进行的测试的蓄电池控制模块当连接到车辆的实际牵引蓄电池时常常被涌流损坏。最后，蓄电池模拟器通常包括配置用于从模拟器提供能量至控制模块的单向直流(DC)转换器，在单向DC转换器中，能量通常作为热量耗散。当代的EV蓄电池控制模块可以设计用于主动自平衡(active self-balancing)，在主动自平衡中来自一个蓄电池单元的能量可以提供给不同的蓄电池单元。为了测试配置用于主动自平衡的蓄电池控制模块，理想的是蓄电池模拟器配置用于模拟荷电平衡过程。用设计用于只从模拟的单元传递能量至蓄电池控制模块的现有技术的模拟器模拟蓄电池单元之间的能量传递是不可能的。

发明内容

示例系统包括配置用于监测电气化车辆的牵引蓄电池的一个或多个单元的荷电的蓄电池控制模块(BCM)，以及配置用于与所述BCM双向能量交换、配置用于模拟牵引蓄电池的操作的蓄电池模拟器。因为蓄电池模拟器配置用于与BCM双向能量交换，它可以用于测试BCM主动自平衡能力。

根据本发明的一个实施例，其中所述模拟器包含双向DC/DC转换器。

根据本发明的一个实施例，其中所述模拟器包含放电电容器，放电电容器配置用于存储从所述双向DC/DC转换器接收的能量且在热插拔测试期间释放所述存储的能量至所述BCM。

根据本发明的一个实施例，进一步包含大容量存储电容器。

根据本发明的一个实施例，其中所述BCM和所述模拟器配置用于执行主动单元平衡。

示例蓄电池模拟器可以包括耦接到电源的多个单元模拟器(cellsim)，每个cellsim配置用于模拟电气化车辆(EV)牵引蓄电池的单元。至少一个cellsim配置用于与BCM双向能量交换。在示例实施例中，每个cellsim包含配置用于与BCM能量交换的双向DC/DC转换器且配置用于与BCM配合以执行主动单元平衡。