CN103675686A - 电动车辆动力电池充放电工况模拟***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车辆充放电工况模拟***，所述工况模拟***包括：动力电池，用于储存电动车辆所需要的电力。所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包；充放电单元，用于对动力电池进行充电和/或放电。监控设备，用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制，监控设备还包括：检测单元、控制单元和工况模拟指令生成单元。工况模拟指令生成单元，根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值；控制单元，根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程；检测单元，检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。

Description

电动车辆动力电池充放电工况模拟***和方法

技术领域

本发明涉及电力应用领域，并且更特别地，涉及一种电动车辆动力电池充放电工况模拟***和方法。

背景技术

目前，为应对全球气候问题和能源短缺的问题，世界各国都在积极发展清洁的可再生能源。传统汽车进一步加剧了日益严重的环境污染和能源短缺问题。为了克服传统汽车对不可再生资源的依赖，各国都在大力发展以电力作为能源的电动汽车。电动汽车效率高、排放低，能够从根本上减少对石油的依赖，增加可再生能源的利用，降低二氧化碳和污染物的排放，得到了广泛的重视。世界各国纷纷投入巨额资金，开展电动汽车技术研发，尤其是在核心的供电***、驱动***方面，进行了大量研究，取得了长足的进展。

电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车，目前主要有纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车以及外接充电式混合动力汽车等。为了向电动汽车提供电力，必须设置能够为电动汽车提供动力的动力电池。在实际使用中，通常需要对动力电池的性能进行模拟从而获得动力电池的相关参数，因此需要对动力电池进行充放电工况模拟或仿真。此外，动力电池组在汽车的各种工况下循环进行充放电，所以动力电池组的充放电性能、循环使用寿命，电池组温度变化、电池组容量变化等也会影响电池组的工作特性。电池组管理***能够实时监测电池组的总电流、总电压、单组电池模块电压、电池组温度，并能估算电池组容量，实时传送数据给整车控制***。电池组管理***对混合动力电池组的安全起着重要作用。在现有技术中，对电池组电压、电流采样精度不高，这导致对电池组的电池容量估算不精确；没有检测电池组温度特性；与动力总成控制***的通讯多采用串口通讯技术导致数据传输不可靠，抗干扰能力差。

因此需要提供一种电动车辆动力电池充放电工况模拟***和方法，可以模拟电动汽车对电池充放电过程，为研发设计人员研究电动汽车充放电提供相关数据和理论支持。动力电池充放电的相关参数由电动车辆动力电池充放电工况模拟***来完成。模拟采用流行、简单易用的画面输出和操作方式，结构化设计，通用数据库访问方式、多进程、多线程模式，使***具有高可靠性、方便的人机交互操作、高质量的画面显示及灵活的可扩展性。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种电动车辆充放电工况模拟***，所述工况模拟***包括：动力电池，用于储存电动车辆所需要的电力，所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包；充放电单元，用于对动力电池进行充电和/或放电；监控设备，用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制，所述监控设备还包括：检测单元、控制单元和工况模拟指令生成单元，其中工况模拟指令生成单元，根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值；控制单元，根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程；以及检测单元，检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。优选地，利用显示设备来显示动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。优选地，利用参数存储设备来存储动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。优选地，控制单元可以采用开环和闭环两种方式控制对动力电池的充电和/或放电过程。

根据本发明的另一方面，提供一种利用电动车辆充放电工况模拟***进行工况模拟的方法，其中所述模拟***包括：动力电池，用于储存电动车辆所需要的电力，所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包；充放电单元，用于对动力电池进行充电和/或放电；监控设备，用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制，所述监控设备还包括：控制单元和工况模拟指令生成单元，其特征在于，所述方法包括：步骤1：读取充电和/或放电的工况设定参数；步骤2：工况模拟指令生成单元根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值；步骤3：控制单元根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程；步骤4：确定是否达到工况的结束条件，如果达到，进入步骤5，否则返回步骤3；步骤5：确定是否完成所有工况，如果没有完成，则获取下一工况设定参数，回到步骤2；如果已经完成，则结束。

根据本发明的另一方面，一种利用电动车辆充放电工况模拟***进行工况模拟的方法，其中所述模拟***包括：动力电池，用于储存电动车辆所需要的电力，所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包；充放电单元，用于对动力电池进行充电和/或放电；监控设备，用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制，所述监控设备还包括：检测单元、控制单元和工况模拟指令生成单元，其特征在于，所述方法包括：步骤1，读取与充电和/或放电阶段相关的工况设定参数；步骤2，工况模拟指令生成单元根据工况设定参数生成充电和/或放电的电压、电流或功率的初始指令值；步骤3，控制单元根据所述初始指令值控制充放电单元对动力电池进行一段时间的充电和/或放电试运行；步骤4，检测单元检测动力电池在试运行期间的实际运行参数，并将所述实际运行参数发送给工况模拟指令生成单元；步骤5，工况模拟指令生成单元根据所述初始指令值和实际运行参数生成工况模拟修正值，步骤6，控制单元根据所述工况模拟修正值控制充放电单元对动力电池进行充电和/或放电；步骤7：确定是否达到当前充电和/或放电阶段的结束条件，如果达到，进入步骤8，否则返回步骤6；步骤8，确定是否完成全部充电和/或放电阶段，如果没有完成，则进入步骤9，获取与下一充电和/或放电阶段相关的工况设定参数，回到步骤2；如果已经完成，则结束。

优选地，其中所述充放电单元包括：至少一个AC/DC双向变流模块，以及至少一个DC/DC双向斩波模块。优选地，其中所述至少一个DC/DC双向斩波模块串联接有手动开关和/或由所述监控设备控制的遥控开关。优选地，其中所述至少一个AC/DC双向变流模块和至少一个DC/DC双向斩波模块的公共连接点连接至少一个电容器。其中至少一个DC/DC双向斩波模块包括至少两个DC/DC双向斩波模块，所述监控设备能够控制所述工况模拟***运行在如下状态：所述至少一个AC/DC双向变流模块处于不连接电网的状态，同时所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少一个分别运行在充电或放电状态；或者，所述至少一个AC/DC双向变流模块处于维持状态，同时所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少一个分别运行在充电或放电状态。优选地，其中所述AC/DC双向变流模块和至少一个DC/DC双向斩波模块设置有输出直流电压传感器和输出直流电流传感器，其中所述检测单元检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数具体为：利用所述输出直流电压传感器和/或输出直流电流传感器来检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。

优选地，所述工况包括基本工况，所述基本工况为以下内容中的至少一个：恒电压充电，其工况参数包括充电电压和截止条件；恒电流充电，其工况参数包括充电电流和截止条件；恒功率充电，其工况参数包括充电功率和截止条件；恒电压、恒电流、恒功率分段充电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；按照电压、电流和/或功率曲线充电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；恒电压放电，其工况参数包括放电电压和截止条件；恒电流放电，其工况参数包括放电电流和截止条件；恒功率放电，其工况参数包括放电功率和截止条件；恒电压、恒电流、恒功率分段放电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；按照电压、电流和/或功率曲线放电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；以及动力电池静置，其工况参数包括静置时间。

优选地，还设置有装置柜体，所述装置柜体中安装有动力电池直流电压、动力电池直流电流和/或充放电单元交流电压的监测仪表，其中所述动力电池直流电流的监测仪表具有正负量程，能够监测充电和/或放电时产生的正向和负向电流。优选地，所述工况还包括：由基本工况按照组合次序和/或重复次数形成的组合工况。优选地，所述工况模拟指令生成单元根据所述实际运行参数和当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值计算修正量，以得到当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的修正指令值；并且控制单元，根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的修正指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程。优选地，所述监控设备还包括工况数据存储单元，其存储至少一个由基本工况序号标识的基本工况数据，所述基本工况数据包括基本工况设定参数；和/或，工况数据存储单元存储至少一个由组合工况序号标识的组合工况数据，所述组合工况数据包含以下内容中的至少一个：基本工况序号、基本工况设定参数、组合次序或基本工况重复次数。

附图说明

通过结合附图阅读优选示例性实施方式的下列详细描述，可以更好地理解本发明的这些以及进一步的特点和优势，其中：

图1示出了现有技术中的电动车辆充放电***的示意图；

图2示出了根据本发明实施方式的电动车辆动力电池充放电工况模拟***的示意图；

图3示出了根据本发明实施方式的模拟***的装置柜体的示意图；

图4示出了根据本发明实施方式的电动车辆动力电池充放电工况模拟方法的流程图；以及

图5示出了本发明另一实施方式的电动车辆动力电池充放电工况模拟方法的流程图。

需要注意的是，这些附图意在描述方法的一般特性、在特定示例性实施方式中使用的结构和/或材料，并意在对下面提供的描述进行补充。然而，这些附图不是按比例的，并且也不是精确地反映任意给出的实施方式的精细结构或性能特性，并且也不应解释为通过示例性实施方式对所包含的数值范围或属性进行定义或限定。在各个附图中使用同样或相同的附图标记意在指示存在同样或相同的元素或特征。

具体实施方式

尽管示例性实施方式能够进行各种修改并采用替代形式，但是其实施方式作为实施例在附图中给出，并将在这里进行详细描述。然而，应当理解的是，不应将示例性实施方式限定为所公开的特定形式，相反，示例性实施方式意在涵盖落入权利要去范围内的所有修改、等同物和替代物。在整个附图的描述中，相同的附图标记表示相同的元素。

可以理解的是，尽管这里可能使用术语第一、第二等描述各种元素，但是这些元素不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元素与另一元素相区别。例如，在不偏离示例性实施方式范围的情况下，第一元素也可称为第二元素，相似地，第二元素也可称为第一元素。如在这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项目的任意和全部组合。可以理解的是，当涉及一个元素与另一元素“连接”或“耦合”时，其可以与其它元素直接地连接或耦合，或者可以存在介于其中间元素。相反，当涉及一个元素与另一元素“直接连接”或“直接耦合”时，则没介于其中间的元素。用于描述元素之间关系的其它词应以相同的方式进行解释（例如，“在…之间”与“直接在…之间”，“相邻”与“直接相邻”等）。

这里使用的术语仅用于描述特定实施方式，并不意在对示例性实施方式进行限制。如在这里所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”还意在包括复数形式，除非在上下文中明确地进行指示。还可以进一步理解的是，这里使用的术语“包含”、“由…组成”、“包括”和/或“含有”说明存在所规定的特征、整体、步骤、操作、元素和/或元件，但是不排斥存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、元件和/或其组合。

还需要说明的是，在一些可替换的实现方式中，所涉及的功能/动作还可以按照图中未涉及的顺序发生。例如，根据所涉及的功能/动作，以连续方式示出的两个图实际上可以并发地执行，或有时以相反的顺序执行。

除非特别限定，这里使用的所有术语（包括技术和科学术语）与示例性实施方式的所属技术领域的普通技术人员通常理解的含义相同。还可以进一步理解的是，诸如以通用字典限定的术语应当解释为与它们在相关领域的上下文中的含义相一致，并不解释为理想化或过度正式的含义，除非在这里进行特别限定。

示例性实施方式和相应的详细描述部分可根据软件或算法，和对计算机存储器中的数据比特进行操作的符号表示来呈现。这些说明和表示是本领域普通技术人员向本领域其它普通技术人员有效表达他们工作主旨的一种方式。如同这里使用的术语，并如同其所通常使用的，将算法设想为导致期望结果的自相一致的步骤序列。该步骤是那些要求对物理量进行物理操作的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采用能够存储、传输、组合、比较和进行其他操作的光、电、或磁信号的形式。已经证明有时（特别是对于通常使用的原因）将这些信号称为比特、数值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。

在下列说明中，将根据动作和操作（例如，以流程图的形式）的符号表示描述解释性的实施方式，其中操作可实现为程序模块或包括例程、程序、对象、元件、数据结构等的功能过程，其中程序模块或功能过程执行特定的工作或实现特定的摘要数据类型，并可使用现有的硬件在现有的网络元件上实现。这样现存的硬件可包括一个或多个中央处理单元（CPU）、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路、现场可编程门阵列（FPGA）计算机等。

然而，应当注意的是，与合适的物理量相关联的所有这些术语以及相似术语仅仅是应用于这些量的便利的标签。除非特别声明，或者从讨论中明显得到，诸如“处理”、“计算”、“估计”、“确定”、“显示”等的术语，涉及计算机***或相似的电子计算设备的动作和处理，以将计算机***的寄存器和存储器中表述为物理量、电子量的数据进行操纵并转换为计算机***存储器或寄存器或其他这样的信息存储器、传输或显示设备中表示为物理量的其他相似的数据。

还需要说明的是，示例性实施方式的软件实现方面典型地是在一些形式的程序存储介质上进行编码，或在一些类型的传输介质上实现。计算机可读介质可以是磁（例如，软盘或硬盘驱动器）或光（例如，致密盘只读存储器，或“CD ROM”），并可以是只读或随机存取的。相似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或本领域公知的其它合适的传输介质。示例性实施方式不局限于任何指定实现的这些方面。

图1示出了现有技术中的电动车辆充放电***的示意图。如图1所示，在现有技术中，电动车辆充放电***包括动力电池和充放电单元。优选地，动力电池用于储存电动车辆所需要的电力。通常，所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包。优选地，充放电单元用于对动力电池进行充电和/或放电。然而，在现有技术中，电动车辆充放电***通常不具备对充电和/或放电过程进行监测和控制的监测设备。由此，无法获知充电和/或放电过程的详细情况，无法对充电电池以及充电和/或放电过程进行调整和改进。因此，现有技术中存在对一种用于为电动车辆动力电池充放电进行模拟的***和方法，尤其是对电动车辆动力电池充放电的工况进行模拟的***和方法。

图2示出了根据本发明实施方式的电动车辆动力电池充放电工况模拟***的示意图。如图2所示，电动车辆动力电池充放电工况模拟***包括：动力电池、充放电单元以及监控设备。优选地，所述监控设备进一步包括：检测单元、控制单元和工况模拟指令生成单元。所述模拟***能够实现在基本工况或组合工况的情况下对动力电池进行充电和/放电过程的模拟，从而监测并模拟控制动力电池的充放电过程。其中，在充放电过程中获得的参数和相关数据能够有利地作为改进动力电池性能的基础。

根据本发明的优选实施方式，所述动力电池用于储存电动车辆所需要的电力，并且所述动力电池可以是动力电池包或部分动力电池包。其中，动力电池为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将动力电池的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。优选地，所述***中的动力电池的出线串联有熔断器，从而能够在电压过大或电流过大时对动力电池进行保护。优选地，动力电池的相关参数包括以下中的至少一个：a）电池容量：电池容量由电池放电电压*放电电流*放电时间决定，在电池行业中一般以安时（Ah）标示。b）充（放）电率：充（放）电率是将全部容量的电荷放（充）完所需要的时间，作为充（放）电时的标准速度，一般用来说明放（充）电的速度是多少。比如说二小时率的放电，是指用0.5C的电流，在二个小时的时间将电池全部容量放完；20分钟率表示用3C的电流在20分钟内将电池额定电量全部放完。在厂商的电池规格书上面，也常使用小时率来表示标准放电时间，只要根据额定容量来换算就能确定标准放电电流是多少。通常厂商提供的规格上额定容量是以温度20℃、0.2C放电的条件来量测。c）标称电压：电池刚出厂时，正负极之间的电势差称为电池的标称电压。d）内阻：是指电流流过电池内部所受到的阻力。充电电池的内阻很小，一般要用专门仪器测试。充电态内阻和放电态内阻有差异，放电态内阻稍大，而且不太稳定。内阻越大，消耗的能量越大，充电发热越大。随着电池使用次数的增多，内阻会增大，质量越差，内阻增大越快。e）充电终止电压：蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，蓄电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。f）放电终止电压：是指蓄电池放电时允许的最低电压。g）循环寿命：电池可重复充放电的次数。寿命与容量成反比，与充放电条件密切相关，一般充电电流越大，寿命越短。h）荷电保持能力：通常指自放电率。与电池材料、生产工艺和储存条件有关，一般温度越高，自放电率越高。

根据本发明的优选实施方式，所述充放电单元用于对动力电池进行充电和/或放电。优选地，可以利用充放电单元在多个时间段内对动力电池进行充电和/或放电。例如，在第一时间段内充电，在第二时间段内进行先充电后放电，在第三时间段内进行放电以及在第四时间段内进行先放电后充电等。优选地，放电单元包括AC/DC双向变流模块，以及至少一个DC/DC双向斩波模块。其中，所述至少一个DC/DC双向斩波模块串联接有手动开关和/或由所述监控设备控制的遥控开关。其中，所述AC/DC双向变流模块和至少一个DC/DC双向斩波模块的公共连接点连接至少一个电容器。优选地，所述AC/DC双向变流模块和至少一个DC/DC双向斩波模块设有输出直流电压传感器和输出直流电流传感器，其中利用所述输出直流电压传感器和输出直流电流传感器来检测检测动力电池充电和/或放电时的实际运行参数。优选地，将至少一个DC/DC双向斩波模块限定为包括至少两个DC/DC双向斩波模块。优选地，在包括至少两个DC/DC双向斩波模块的情况下，在所述监控设备能够控制所述工况模拟***运行在如下状态：

（1）所述AC/DC双向变流模块处于不连接电网的状态，并且同时所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少一个分别运行在充电或放电状态。

（2）所述AC/DC双向变流模块处于维持状态，并且同时所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少一个分别运行在充电或放电状态。其中在维持状态中AC/DC双向变流模块主要维持电容器的电压稳定，即输出功率为零或近似为零。

也就是说，要保证所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少有一个DC/DC双向斩波模块运行在充电状态，并且所述至少两个DC/DC双向斩波模块至少有另一个DC/DC双向斩波模块运行在放电状态。举例说明，在具有5个DC/DC双向斩波模块（大于2个）的情况下，有1个DC/DC双向斩波模块处于充电状态，有4个DC/DC双向斩波模块处于充电状态。没有任何一个DC/DC双向斩波模块处于充电状态或放电状态是不允许的，例如，上述5个DC/DC双向斩波模块的情况下，有5个DC/DC双向斩波模块处于充电状态是不被允许的。

优选地，充放电单元对动力电池的充电的方式包括以下内容中的至少一个：恒电压充电；恒电流充电；恒功率充电；恒电压、恒电流、恒功率分段充电；按照电压、电流或功率曲线充电；恒电压放电；恒电流放电；恒功率放电；恒电压、恒电流、恒功率分段放电；按照电压、电流或功率曲线放电。优选地，还可以包括动力电池静置。

根据本发明的优选实施方式，所述监控设备用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制。此外，监控设备还会生成符合要求的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值，以根据指令进行模拟。优选地，所述符合要求例如是符合用户要求、符合测试要求、符合动力电池本身性能的要求等。所述监控设备通过其内部的元件来实现上述功能。优选地，所述监控设备还包括：检测单元、控制单元和工况模拟指令生成单元。

优选地，工况模拟指令生成单元根据根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值。优选地，所述工况设定参数可以是由***管理员或用户预先设置的。优选地，所述工况设定参数可以是在运行模拟***之前由用户输入的。优选地，工况模拟指令生成单元可以根据当前工况设定参数生成符合要求的充电和/或放电的电压、电流或功率的初始指令值。优选地，工况模拟指令生成单元根据所述初始指令值和实际运行参数生成工况模拟修正值。优选地，所述工况模拟指令生成单元根据所述实际运行参数和当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值计算修正量，以得到当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的修正指令值。

其中，模拟***（例如，监控设备的控制单元）根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程。例如，充电时的电压、电流或功率，以及放电时的电压、电流或功率。优选地，所述控制单元可以根据所述初始指令值控制充放电单元对动力电池进行一段时间的充电和/或放电试运行。优选地，所述控制单元可以根据所述工况模拟修正值控制充放电单元对动力电池进行充电和/或放电。优选地，所述控制单元，根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的修正指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程。

优选地，其中所述工况是充放电单元对动力电池进行充电和/或放电时的实际工作情况。优选地，所述工况包括基本工况和组合工况。所述组合工况可以由一个或多个基本工况组成的。优选地，所述基本工况对应于充放电单元进行充电和/或放电的模式，以下内容中的至少一个：恒电压充电，其工况参数包括充电电压和截止条件；恒电流充电，其工况参数包括充电电流和截止条件；恒功率充电，其工况参数包括充电功率和截止条件；恒电压、恒电流、恒功率分段充电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；按照电压、电流和/或功率曲线充电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；恒电压放电，其工况参数包括放电电压和截止条件；恒电流放电，其工况参数包括放电电流和截止条件；恒功率放电，其工况参数包括放电功率和截止条件；恒电压、恒电流、恒功率分段放电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；按照电压、电流和/或功率曲线放电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；以及动力电池静置，其工况参数包括静置时间。优选地，所述组合工况例如可以是，在第一时间段恒电压充电；在第二时间段恒电压、恒电流、恒功率分段充电；第三时间段按照电压曲线放电；第四和第五阶段重复按照电压曲线放电等。

优选地，工况模拟指令生成单元根据所述工况模拟初始值和动力电池进行充电或放电时的实际参数生成工况模拟修正值。其中根据所述工况模拟初始值和动力电池进行充电或放电时的实际参数生成工况模拟修正值包括：通过传感器检测得到动力电池充电或放电的电压和/或电流和/或功率的实际参数，基于所述实际参数和所述工况模拟初始值，根据预先设定的控制策略生成工况模拟修正值。优选地，控制单元可以根据所述工况模拟修正值对动力电池开始充电或放电。优选地，控制单元可以采用开环和闭环两种方式控制充放电单元的充放电过程。

根据本发明的优选实施方式，控制单元根据符合要求的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电。优选地，检测单元检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。优选地，所述检测单元检测动力电池在试运行期间的实际运行参数，并将所述实际运行参数发送给工况模拟指令生成单元。优选地，其中所述实际运行参数可以包括：（1）充电机的交流电压、充电机的交流电流、动力电池的直流电压、动力电池的直流电流、动力电池的SOC和/或动力电池的温度;（2）从外部电源进行充电的充电时间、充电曲线和/或充电电量；（3）连接负载时的放电时间、放电曲线和/或放电电量；（4）连接充放电机时的充放电速度、充放电时间、充放电曲线和/或充放电电量。其中，动力电池荷电状态SOC（State of Charge）作为电池容量状态的描述参数，其数值定义为电池的剩余容量占电池容量的比值。通常把一定温度下电池充电到不能再吸收能量的状态定义为荷电状态100%，而将电池再不能放出能量的状态定义为荷电状态0%。充放电监控设备存储上述状态数据并对至少一个动力电池充放电单元进行控制。优选地，可以在各种非易失性存储器中存储上述状态数据。

图3示出了根据本发明实施方式的模拟***的装置柜体的示意图。如图3所示，所述柜体用于容纳动力电池、充放电单元以及监控设备。此外，柜体中还可以包括：传感器、通信单元、输入设备、显示设备、动力电池直流电压监测仪表、动力电池直流电流监测仪表、充放电单元交流电压监测仪表和/或电池管理***。优选地，动力电池通常还配有动力电池管理***，在充放电过程中可以与充放电机通信，配合充放电机控制充放电过程。与动力电池匹配的电池管理***能够提高电池的利用率，防止电池出现过充电和过放电、延长电池的使用寿命、监控电池的状态，对电池在成组使用时的安全应用以及寿命的延长等方面都起着决定性的作用。通信单元使用户能够实现对模拟***的远程控制。用户能够将控制命令经由无线网络等网络发送给通信单元，通信单元将控制命令转发给监控设备。优选地，用户可以可以通过输入设备预先输入或在运行模拟***之前输入工况模拟设定值。优选地，显示设备能够显示模拟***的修相关信息，例如设定参数、运行结果、运行状态。优选地，可以利用触摸屏来集成输入设备和显示设备的功能。

优选地，柜体中安装有动力电池直流电压、动力电池直流电流和/或充放电单元交流电压的监测仪表，其中所述动力电池直流电流的监测仪表具有正负量程，能够监测充电和/或放电时产生的正向和负向电流。

优选地，所述传感器可以是声音传感器、烟雾传感器、湿度传感器、温度传感器等。优选地，所述电动车辆充放电模拟***还包括监控面板，所述监控面板通常位于柜体的前面板。但所属领域的技术人员应当了解，监控面板并不限于在柜体的前面板，其通常可以被设置为易于对模拟***进行控制。所述监控面板用于设置控制开关、状态指示灯和/或监测仪表。优选地，所述***安装了总电源开关，总电源开关断开后能够断开柜体内所有一次设备的电源。优选地，所述***安装了烟雾报警装置和/或高温报警装置，从而实现对柜体内出现烟雾或高温时进行报警。优选地，所述***的外电源接入位置并联有避雷器，从而实现过电压防护的效果。

根据本发明的优选实施方式，还可以设置存储单元，其存储至少一个由基本工况序号标识的基本工况数据，所述基本工况数据包括基本工况设定参数。优选地，工况数据存储单元存储至少一个由组合工况序号标识的组合工况数据，所述组合工况数据包含以下内容中的至少一个：基本工况序号、基本工况设定参数、组合次序或基本工况重复次数。存储单元诸如易失性和非易失性存储器。其中易失性存储器例如是随机存取存储器（RAM），以及非易失性存储器例如是只读存储器（ROM）。

图4示出了根据本发明实施方式的电动车辆动力电池充放电工况模拟方法400的流程图。如图4所示，所述方法400在步骤401处开始，并且然后进行到步骤402。在步骤402，读取充电和/或放电的工况设定参数。此时的工况设定参数为最初的工况设定参数或初始设定参数。优选地，此处可以是工况模拟的第一阶段，当第一阶段完成后，如果还有其它阶段，则会获取与下一充电和/或放电阶段相关的工况设定参数，并重复执行。接着，进行到步骤403，工况模拟指令生成单元根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值。优选地，此时的工况设定参数可以是如上所述的最初的工况设定参数或初始设定参数，也可以是之后介绍的步骤407处获取的与下一充电和/或放电阶段相关的工况设定参数。然后，方法400进入步骤404，控制单元根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程。方法400进入步骤405，确定是否达到工况的结束条件，如果达到，即当前充电和/或放电阶段完成，则方法400进入步骤406，否则返回步骤404。接着，方法400进入步骤406，确定是否完成所有工况，如果没有完成，则获取下一工况设定参数。如果没有完成，即本次模拟还有下一充电和/或放电阶段，则方法400进入步骤407，获取与下一充电和/或放电阶段相关的工况设定参数，且然后回到步骤403。如果已经完成全部充电和/或放电阶段，则进行到步骤408，方法400结束。

图5示出了本发明另一实施方式的电动车辆动力电池充放电工况模拟方法500的流程图。如图5所示，所述方法500在步骤501处开始，并且然后进行到步骤502。在步骤502，读取与充电和/或放电阶段相关的工况设定参数。此时的工况设定参数为最初的工况设定参数或初始设定参数。优选地，此处可以是工况模拟的第一阶段，当第一阶段完成后，如果还有其它阶段，则会获取与下一充电和/或放电阶段相关的工况模拟设定值，并重复执行。接着，进行到步骤503，工况模拟指令生成单元根据工况设定参数生成充电和/或放电的电压、电流或功率的初始指令值。优选地，此时的工况设定参数可以是如上所述的最初的工况设定参数或初始设定参数，也可以是之后介绍的步骤510处获取的与下一充电和/或放电阶段相关的工况设定参数。然后方法500进行到步骤504：控制单元根据所述初始指令值控制充放电单元对动力电池进行一段时间的充电和/或放电试运行；步骤505：检测单元检测动力电池在试运行期间的实际运行参数，并将所述实际运行参数发送给工况模拟指令生成单元；步骤506：工况模拟指令生成单元根据所述初始指令值和实际运行参数生成工况模拟修正值，步骤507，控制单元根据所述工况模拟修正值控制充放电单元对动力电池进行充电和/或放电；步骤508：确定是否达到当前充电和/或放电阶段的结束条件，如果达到，进入步骤509，否则返回步骤507；步骤509，确定是否完成全部充电和/或放电阶段，如果没有完成，则进入步骤510，获取与下一充电和/或放电阶段相关的工况设定参数，回到步骤503；如果已经完成，则进行到步骤511，方法400结束。

已经通过参考少量实施例主要地描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (15)

1.一种电动车辆充放电工况模拟***，所述工况模拟***包括：

动力电池，用于储存电动车辆所需要的电力，所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包；

充放电单元，用于对动力电池进行充电和/或放电；

监控设备，用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制，所述监控设备还包括：检测单元、控制单元和工况模拟指令生成单元，其中

工况模拟指令生成单元，根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值；

控制单元，根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程；以及

检测单元，检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。

2.根据权利要求1所述的工况模拟***，其中所述充放电单元包括：至少一个AC/DC双向变流模块，以及至少一个DC/DC双向斩波模块。

3.根据权利要求2所述的工况模拟***，其中所述至少一个DC/DC双向斩波模块串联接有手动开关和/或由所述监控设备控制的遥控开关。

4.根据权利要求2所述的工况模拟***，其中所述至少一个AC/DC双向变流模块和至少一个DC/DC双向斩波模块的公共连接点连接至少一个电容器。

5.根据权利要求2所述的工况模拟***，其中至少一个DC/DC双向斩波模块包括至少两个DC/DC双向斩波模块，所述监控设备能够控制所述工况模拟***运行在如下状态：所述至少一个AC/DC双向变流模块处于不连接电网的状态，同时所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少一个分别运行在充电或放电状态；或者，所述至少一个AC/DC双向变流模块处于维持状态，同时所述至少两个DC/DC双向斩波模块中至少一个分别运行在充电或放电状态。

6.根据权利要求2所述的工况模拟***，其中所述至少一个AC/DC双向变流模块和至少一个DC/DC双向斩波模块设置有输出直流电压传感器和输出直流电流传感器，其中所述检测单元检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数具体为：利用所述输出直流电压传感器和/或输出直流电流传感器来检测动力电池充电和/或放电过程中的实际运行参数。

7.根据权利要求1所述的工况模拟***，其特征在于，所述工况包括基本工况，所述基本工况为以下内容中的至少一个：

恒电压充电，其工况参数包括充电电压和截止条件；

恒电流充电，其工况参数包括充电电流和截止条件；

恒功率充电，其工况参数包括充电功率和截止条件；

恒电压、恒电流、恒功率分段充电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；

按照电压、电流和/或功率曲线充电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；

恒电压放电，其工况参数包括放电电压和截止条件；

恒电流放电，其工况参数包括放电电流和截止条件；

恒功率放电，其工况参数包括放电功率和截止条件；

恒电压、恒电流、恒功率分段放电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；

按照电压、电流和/或功率曲线放电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；以及

动力电池静置，其工况参数包括静置时间。

8.根据权利要求1所述的工况模拟***，其特征在于，还设置有装置柜体，所述装置柜体中安装有动力电池直流电压、动力电池直流电流和/或充放电单元交流电压的监测仪表，其中所述动力电池直流电流的监测仪表具有正负量程，能够监测充电和/或放电时产生的正向和负向电流。

9.根据权利要求7所述的工况模拟***，其特征在于，所述工况还包括：由基本工况按照组合次序和/或重复次数形成的组合工况。

10.根据权利要求1所述的工况模拟***，其特征在于，所述工况模拟指令生成单元根据所述实际运行参数和当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值计算修正量，以得到当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的修正指令值；并且控制单元，根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的修正指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程。

11.根据权利要求1所述的工况模拟***，其特征在于所述监控设备还包括工况数据存储单元，其存储至少一个由基本工况序号标识的基本工况数据，所述基本工况数据包括基本工况设定参数；

和/或，工况数据存储单元存储至少一个由组合工况序号标识的组合工况数据，所述组合工况数据包含以下内容中的至少一个：基本工况序号、基本工况设定参数、组合次序或基本工况重复次数。

12.一种利用电动车辆充放电工况模拟***进行工况模拟的方法，其中所述模拟***包括：动力电池，用于储存电动车辆所需要的电力，所述动力电池为动力电池包或部分动力电池包；充放电单元，用于对动力电池进行充电和/或放电；监控设备，用于监控动力电池的充电或放电状态，以及用于对动力电池的充电或放电过程进行控制，所述监控设备还包括：控制单元和工况模拟指令生成单元，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：读取充电和/或放电的工况设定参数；

步骤2：工况模拟指令生成单元根据工况设定参数生成当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值；

步骤3：控制单元根据当前时刻的充电和/或放电的电压、电流或功率的指令值来控制充放电单元对动力电池的充电和/或放电过程；

步骤4：确定是否达到工况的结束条件，如果达到，进入步骤5，否则返回步骤3；

步骤5：确定是否完成所有工况，如果没有完成，则获取下一工况设定参数，回到步骤2；如果已经完成，则结束。

13.根据权利要求12所述的工况模拟方法，其特征在于，所述工况包括基本工况，所述基本工况为以下内容中的至少一个：

恒电压充电，其工况参数包括充电电压和截止条件；

恒电流充电，其工况参数包括充电电流和截止条件；

恒功率充电，其工况参数包括充电功率和截止条件；

恒电压、恒电流、恒功率分段充电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；

按照电压、电流和/或功率曲线充电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；

恒电压放电，其工况参数包括放电电压和截止条件；

恒电流放电，其工况参数包括放电电流和截止条件；

恒功率放电，其工况参数包括放电功率和截止条件；

恒电压、恒电流、恒功率分段放电，其工况参数包括分段的电压、电流、功率参数，转换条件和截止条件；

按照电压、电流和/或功率曲线放电，其工况参数包括充电电压、电流和/或功率曲线和截止条件；以及

动力电池静置，其工况参数包括静置时间。

14.根据权利要求13所述的工况模拟方法，其特征还在于，所述工况还包括：由基本工况按照组合次序和/或重复次数形成的组合工况。

15.根据权利要求12所述的工况模拟方法，其特征在于所述监控设备还包括工况数据存储单元，其存储至少一个由基本工况序号标识的基本工况数据，所述基本工况数据包括基本工况设定参数；

和/或，工况数据存储单元存储至少一个由组合工况序号标识的组合工况数据，所述组合工况数据包含以下内容中的至少一个：基本工况序号、基本工况设定参数、组合次序或基本工况重复次数。

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