CN102183984A - 一种动力电池模拟*** - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种动力电池模拟***，该***包括多个电池模块（1-N）、第一电源模块、数字控制模块和上位机。每一个电池模块包括变压器、整流滤波模块、DC/DC转换模块、第二电源模块、数字电源控制模块、隔离模块。本发明能够利用常用220V交流电模拟输出动力电池组的模块电压以及动力电池的总电压。结合隔离模块和数字控制模块的特性，本***能够随用户的意愿输出稳定的电压，同时也可以模拟出动力电池工作时的动态电压，可用于进行动力电池管理***的静态、动态功能验证。该***结构简单、精度高，能够模拟输出多个具有可调性的电池模块电压。

Description

一种动力电池模拟***
技术领域
本发明属于新能源汽车领域，尤其涉及一种动力电池模拟***。
背景技术
在实际的电池管理***应用测试过程中，需要多路电压输出设备作为测试的输入信号，即离线状态下模拟电池***。如，进行动力电池管理***功能验证过程中，需提供动力电池的电压信号，而在没有动力电池的条件下，则需要使用串联的稳压电源来模拟动力电池模块电压及总电压信号来验证动力电池管理***的功能。
在已有的技术中，大多数电池模拟***采用普通的稳压电路及放大电路等来模拟电池的电压输出，这种***不但精度难以符合测试的要求，同时安全及稳定性能也不能满足用户的需求。而如果利用高精度电压源来模拟动力电池成本高，难以满足多路模块电池电压输出的测试需求。在中国专利200720122169.X提出的电池模拟电路中，其采用电压源与电流源的特点及放大器的精密度，可以产生稳定的模拟电压，但其通过串联电阻的方式模拟电池，输出电池电压单一，不具有可调性，不能满足电池***动态功能验证需求。
发明内容
本发明为弥补上述缺陷，提出一种能输出不同的模拟电压的动力电池模拟***。
本发明具体采用以下技术方案：
一种动力电池模拟***，包括多个电池模块1-N、第一电源模块、数字控制模块和上位机。
所述每一个电池模块包括一个变压器、一个整流滤波模块、一个DC/DC转换模块、一个第二电源模块、一个数字电源控制模块和一个隔离模块。
所述变压器的输入端外接交流电源，变压器的输出端连接整流滤波模块的输入端，所述整流滤波模块输出端分别与DC/DC转换模块的输入端和第二电源模块的输入端连接。
所述多个电池模块1-N中的DC/DC转换模块的输出端串联连接，即第N-1个电池模块N-1的DC/DC转换模块输出端高电位与第N个电池模块N的DC/DC转换模块输出端低电位相连，第N-1个电池模块(N-1)的DC/DC转换模块输出端低电位与第N-2个电池模块N-2的DC/DC转换模块输出端高电位相连，按照上述连接方式，直至第2电池模块2的DC/DC转换模块输出端的低电位连接第1电池模块1的DC/DC转换模块输出端的高电位。
每个电池模块1-N中的所述第二电源模块的输出端与本电池模块中的数字电源控制模块相连， 每个电池模块1-N中的所述数字电源控制模块的输入端均通过本电池模块1-N中的隔离模块与数字控制模块相连，所述每个电池模块1-N中的所述数字电源控制模块的输出端与本电池模块1-N中的DC/DC转换模块相连，所述数字电源控制模块通过SPI通讯接受数字控制模块的降压比数字信号，并将该信号转换为相应的控制信号控制DC/DC转换模块的降压比。
所述第一电源模块输入端与电池模块1中的隔离模块输出端相连，输出与数字控制模块相连；第1电池模块1中的第二电源模块的输出端还通过隔离模块第一电源模块的输入端相连，为第一电源模块提供隔离的电压信号输入。
所述数字控制模块还与上位机相连。
本发明提出的电池模拟***与现有技术相比具有以下优点：
利用数字电源控制模块，可以根据用户需要输出不同的模拟电压，并且能够真实的模拟出动力电池的动态电压输出；
利用隔离模块，将模拟的动力电池高压与***的低压***有效隔离，提高整个***的安全与抗干扰性。
附图说明
图1为本发明提出的动力电池模拟***结构框图；
图2为本发明各个电池模块连接关系框图。
具体实施方式
如图1所示的动力电池模拟***的结构框图，包括多个电池模块（1-N）、第一电源模块、数字控制模块和上位机。每一个电池模块包括变压器、整流滤波模块、DC/DC转换模块、第二电源模块、数字电源控制模块、隔离模块。
整流滤波模块对变压器输出的交流电压进行整流滤波，利用二极管单向导通特性将交流电压信号转换为直流电压信号，再利用电容及电感的滤波特性进行滤波处理，输出稳定的直流电压信号，为DC/DC转换模块提供转换电压，同时为第二电源模块提供电压。
数字电源控制模块直接控制DC/DC转换模块的降压比例系数，通过与数字控制模块中的单片机进行通讯，接受用户所需的动力电池模块数以及模块电压信号，进行计算后发送降压比例系数给DC/DC转换模块，从而控制DC/DC转换模块的输出电压。
DC/DC转换模块为本***的输出模块，该模块将整流滤波模块输出的稳定直流高电压进行降压转换处理，降压转换比例根据用户所需具有可调性。该模块通过接收数字电源控制模块发送的转换控制信号，将整流滤波模块输出的稳定直流高电压进行降压转换处理，输出用户所需的直流稳定电压。
第二电源模块为各个电池模块中的数字电源控制模块提供工作电压，而对于电池模块1，第二电源模块同时作为隔离模块的输入电压，通过电源隔离芯片输出一隔离电压作为第一电源模块的输入；第一电源模块为本发明动力电池模拟***的数字控制模块提供工作电源。
隔离模块一方面将电池模块中的工作电压与数字控制模块的工作电压隔离，另一方面对单片机与控制模块之间的通讯进行隔离。通过隔离模块可以实现三方面的隔离：
1、有效将各个电池模块的工作电源与数字控制模块电源隔离，增强***的安全性；
2、使电池模块1···N之间相互独立，真实有效的模拟动力电池的模块电压，将各个电池模块串联便可实现一种模拟的动力电池***；
3、将数字控制模块中的单片机与电池模块中的数字电源控制模块之间的通讯进行隔离，防止***工作时通讯受到干扰，增强***的抗干扰及可靠性。
数字控制模块为本***的核心控制模块，通过编程实现本发明动力电池模拟***与PC上位机进行通讯，用户可通过PC上位机输入各个电池模块的数字电源控制模块参数，定义用户所需的电池模块数量、各个模块的电压以及动力电池的总电压，从而实现模拟输出电压的可调性。
如图2所示为本***输出各个模块电压的连接关系，本发明提出的动力电池模拟***中，电池模块1···N模块的内部结构完全相同，但是完全独立工作，因此，需将各个模块合理的连接才能模拟出完整的动力电池组。
DC/DC转换模块作为每个电池模块的输出，其输出设有高电位和低电位两个极柱，电池模块1输出的高电位与电池模块2输出的低电位相连，电池模块2输出的高电位与电池模块3输出的低电位相连，依次类推，电池模块N-1输出的高电位与电池模块N输出的低电位相连，如此便可以真实的模拟出完整的动力电池组，电池模块1输出的低电位极柱为模拟动力电池组的总负极，电池模块N输出的高电位极柱为模拟动力电池组的总正极。

Claims (3)

1.一种动力电池模拟***，包括多个电池模块（1-N）、第一电源模块、数字控制模块和上位机；其特征在于：
所述每一个电池模块包括一个变压器、一个整流滤波模块、一个DC/DC转换模块、一个第二电源模块、一个数字电源控制模块和一个隔离模块；
所述变压器的输入端外接交流电源，变压器的输出端连接整流滤波模块的输入端，所述整流滤波模块输出端分别与DC/DC转换模块的输入端和第二电源模块的输入端连接；
所述多个电池模块（1-N）中的DC/DC转换模块的输出端串联连接； 
每个电池模块（1-N）中的所述第二电源模块的输出端与本电池模块中的数字电源控制模块相连， 每个电池模块（1-N）中的所述数字电源控制模块的输入端均通过本电池模块（1-N）中的隔离模块与数字控制模块相连，所述每个电池模块（1-N）中的所述数字电源控制模块的输出端与本电池模块（1-N）中的DC/DC转换模块相连，所述数字电源控制模块通过SPI通讯接受数字控制模块的降压比数字信号，并将该信号转换为相应的控制信号控制DC/DC转换模块的降压比；
所述第一电源模块输入端与电池模块1中的隔离模块输出端相连，输出与数字控制模块相连；第1电池模块（1）中的第二电源模块的输出端还通过隔离模块与第一电源模块的输入端相连，为第一电源模块提供隔离的电压信号输入；
所述数字控制模块还与上位机相连。
2.根据权利要求1所述的动力电池模拟***，其特征在于：
所述多个电池模块（1-N）中的DC/DC转换模块的输出端串联连接是指第N-1个电池模块(N-1)的DC/DC转换模块输出端高电位与第N个电池模块（N）的DC/DC转换模块输出端低电位相连，第N-1个电池模块(N-1)的DC/DC转换模块输出端低电位与第N-2个电池模块（N-2）的DC/DC转换模块输出端高电位相连，按照上述连接方式，直至第2电池模块（2）的DC/DC转换模块输出端的低电位连接第1电池模块（1）的DC/DC转换模块输出端的高电位。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池模拟***，其特征在于：
所述第二电源模块为本电池模块（1-N）中的数字电源控制模块提供工作电压，第一电源模块为所述数字控制模块提供工作电源。
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