[发明专利]动力电池组的单体电池模拟器及相应的BMS检测平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池组的单体电池模拟器以及使用这种单体电池模拟器的BMS检测平台。

背景技术

在电动汽车中，BMS不但功能多样复杂，而且还控制着电池组的使用过程，其性能的好坏将直接影响到电池组的使用安全、效率、循环寿命，以及使用者的人身安全等。

正因为BMS担负如此重大得责任，因此在BMS的开发阶段就需要对其进行严格的测试，同时在产品设计成型后，仍需要严格按照国家的相关测试标准对其进行严格的测试。

现有BMS检测技术解决方案一般有如下两种。其中一种测试方案是，将BMS直接接入到真实的电池包上，作为电池包的一部分安装在车上，将电动车放在转毂或实验场内运行，运行过程中完成BMS的检测与调试。但将BMS直接安装在电动汽车上进行测试，不仅不方便、成本高，且存在严重的安全隐患。另外一种测试方案则是，将BMS直接接入真实电池包上，利用充电机和电机测功平台或充放电测试仪模拟电动车的实际运行工况，在该过程中检测BMS的相关逻辑控制功能以及对应的状态检测精度。但是利用真实电池组来模拟电动汽车运行时的复杂工况，动力电池组则需要高达几千瓦或几十千瓦的运行功率，因此需要耗散大量的能量；而且直接利用真实电池组来模拟各种工况进行检测，不但会对动力电池组造成永久性的容量损失，而且还存在充放电时间长、不宜长时间反复循环测试、难以模拟故障状态、以及重复性与可控性差等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可编程控制的动力电池组的单体电池模拟器，能够根据指令模拟动力电池动态时的复杂特性、静态时的高度稳定性以及大电流的充放电能力。

本发明的另外一个目的在于提供一个用于检测与调试BMS的平台。

本发明是这样来实现上述目的的：

动力电池组的单体电池模拟器，其特征在于：至少由可调功率模块、控制模块以及均衡模拟电路组成，其中可调功率模块由串接的DC/DC模块以及可调线性电压源模块组成，可调线性电压源模块的输出端连接反馈调节电路将电压反馈信号反馈到DC/DC模块的可调基准电压电路；可调线性电压源模块设有基准电压源，该基准电压源受控于控制模块；控制模块根据锂离子电池模型计算出基准电压，并通过隔离总线将基准电压信号传输至基准电压源，可调线性电压源模块根据基准电压源的电压信号输出相应的电压；均衡模拟电路连接于可调线性电压源模块的输出端及电源地线之间，并通过隔离总线受控于控制模块；均衡模拟电路设有开关电路及电流检测电路，电流检测电路检测到的电流信号通过隔离总线反馈至控制模块，有控制模块根据电流信号对锂离子电池模型进行调整。

其中，所述DC/DC模块由高频变压器、输出整流滤波电路、脉宽调制电路、振荡器、比较电路、取样电路以及可调基准电压电路组成，取样电路连接输出整流滤波电路的输出端获得DC/DC模块的输出电压，可调基准电压电路根据反馈调节电路输出的信号输出相应的基准电压，可调基准电压电路输出的基准电压与取样电路输出的电压信号分别输入到比较电路，比较电路输出控制信号至脉宽调制电路，对振荡器产生的脉冲信号进行调制，并输出至高频变压器，以改变高频变压器的输出电压。

其中，所述可调线性电压源模块由可调线性电压源、基准电压源、电压采样电路组成，基准电压源的输入端通过隔离总线连接至控制模块，电压采样电路连接至可调线性电压源的输出端，并过隔离总线连接至控制模块。

其中，所述均衡模拟电路由开关晶体管以及与开关晶体管串接的电流检测电阻组成，电流检测电路连接电流检测电路，开关晶体管的控制端经隔离总线连接至控制模块。

基于上述动力电池组的单体电池模拟器的BMS检测平台，包括待测BMS、单体电池模拟器、通信总线以及上位机，；所述待测BMS通过通信总线与上位机交换数据，动力电池组的单体电池模拟器与待测BMS输入端口相连，动力电池组的单体电池模拟器也通过通信总线与上位机交换数据。

本发明的有益效果是：单体电池模拟器能够模拟动力电池动态时的复杂特性、静态时的高度稳定性以及大电流的充放电能力，且单体电池模拟器间是可以串联工作的，单体电池模拟器间两两间要相互隔离，以满足不同被检测对象的需要。使用单体电池模拟器来对BMS进行检测有如下优点：单体电池模拟器输出的电压与电流受编程控制，因此能够为测试提供灵活且严谨的解决方案；能够模拟极端情况下的测试工况，例如高温或低温操作、大电流充放电、电池组容量、SoC、SOH等高度不一致，并且不会对设备造成永久性的损伤，同时也不会存在安全隐患；能耗小、测试方便、可重复性好且能够模拟故障状态。