CN105915082A - 一种高压大功率电池模拟设备 - Google Patents

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王锐
阮会
石灵丹
项思源
匡鹏
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Abstract

本发明公开了一种高压大功率电池模拟设备，包括以太网与多路独立的通道，每个通道均包括ARM控制器和DSP控制器通讯，所述的DSP控制器通过输出脉宽调制波控制主回路的整流部分和斩波部分，所述的整流部分由变压器T1、滤波电容C1、C2、C3，输入电感L1和三相桥式整流电路连接而成，所述的三相桥式整流电路由全控器件IGBT1、IGBT2和IGBT3组成，所述的斩波部分包括全控器件IGBT4、电感L2、L3、滤波电容C4以及C5，电流分别流经电感L2、L3、电容C4、C5与负载电机或电池***实现双向流动；本发明能够为电池负载作测试试验用，在整车厂、新能源汽车行业、电池行业具有广阔的应用前景。

Description

一种高压大功率电池模拟设备
技术领域
本发明属于新能源设备技术领域，具体涉及一种高压大功率电压可调电池模拟设备。
背景技术
随着国家对环保的大力支持，在新能源行业，新能源汽车正在爆发式增长。而新能源汽车的电机、电池又是非常关键的设备，不同型号电机各种型号试验需要各种电源，各种规格的电池充放电也需要电源。而动力电池成本高，更换安装麻烦，时间长内阻变大，效率低。电池模拟器就是按照电池组工作特性，为电机控制器提供可编程电源。
电池模拟器可以与电机控制器、电动汽车用电机构成电动汽车电机测试平台，用于电动汽车驱动电机及其控制***的相应特性进行检测及可靠性试验，通过试验数据帮助用户对驱动电机及其控制***的品质进行综合评估，为驱动电机及其控制***的研究和应用提供科学的依据。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺点和不足，为电机、电池等负载试验提供一种能够按照电池组工作特性，为电机控制器提供可编程电源的高压大功率、电压可调、高精度的电源设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高压大功率电池模拟设备，包括一台能够编制电源参数的上位机和通过以太网与上位机连接的多路独立的通道，每个通道均包括一个ARM控制器，所述的ARM控制器通过双口RAM与一个DSP控制器通讯，所述的多个DSP控制器之间CAN网通讯，所述的DSP控制器通过输出脉宽调制波控制主回路的整流部分和斩波部分，最后通过电力电缆并联在一起为电机驱动器提供电源，所述的整流部分由变压器T1、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3，输入电感L1和三相桥式整流电路连接而成，所述的三相桥式整流电路由全控器件IGBT1、IGBT2和IGBT3组成，所述的斩波部分包括全控器件IGBT4、电感L2、电感L3、滤波电容C4以及滤波电容C5，电流分别流经电感L2、电感L3、电容C4、电容C5与负载电机或电池***实现双向流动。
所述的一种高压大功率电池模拟设备，其多路通道通过CAN网并联。
本发明的有益效果是：提供一个输出电压可调、功率可以组合的可编程电源，近似替代电池，能够快速解决电动汽车厂试验电源的问题，不仅能够为电机试验提供一套高压、大功率、高精度、可调的电源，而且也能够为电池负载作测试试验用，在整车厂、新能源汽车行业、电池行业具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的方框结构图；
图2是本发明四路通道的结构图；
图3是本发明的每个通道拓扑结构图；
图4是本发明的上位机参数设置图；
图5是本发明模拟电池输出电压波形。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1所示，本发明电池模拟设备的一个输出20～800V、400A，320KW的可编程电源实例，包括一台能够编制电源参数的上位机和通过以太网与上位机连接的多路独立的通道，作为一种具体的四路通道实例，参照图2所示，上位机通过以太网与四个ARM控制器连接，ARM控制器通过双口RAM与DSP控制器通讯，四个DSP控制器之间通过CAN网通讯作同步处理，DSP控制器通过输出脉宽调制波（PWM波）控制主回路整流部分（AC/DC）和斩波部分(DC/DC)，最后通过电力电缆并联在一起给电机驱动器电源。上位机***能够根据客户对于不同电机的负载设定工艺和电源参数，并且能够实时上传检测和控制的数据，生成波形，保存在数据库中，多路通道通过CAN网并联，每个通道可以独立工作，也可以任意并联，几ms通讯一次，能够将每个支路的电流、电压实时采集处理，协调电流的平衡，保证每个支路电流均流。
参照图3所示，所述的整流部分由变压器T1、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3，输入电感L1和三相桥式整流电路连接而成，所述的三相桥式整流电路由全控器件IGBT1、IGBT2和IGBT3组成，所述的斩波部分包括全控器件IGBT4、电感L2、电感L3、滤波电容C4以及滤波电容C5，其电流分别流经电感L2、电感L3、电容C4、电容C5与负载电机或电池***实现双向流动，全控器件IGBT1、全控器件IGBT2和全控器件IGBT3高频整流输出一个稳定的母线电压，全控器件IGBT4通过占空比控制输出电压的稳定，上管下管轮流导通控制能量快速切换，当电机运行时，输出功率，电机制动时，通过母线回馈能量，能够实现电机快速换向、加减速、快速启停等响应。
本发明可以只作为一个充放电设备（恒流源），具备充放电功能，给蓄电池充放电测试，输出电流、电压可调节，功率可以组合，精度高，动态响应快，能够准确测试电池组的特性。
参照图4所示，通过上位机设置电源电压参数，通过最小电压、最大电压可以设置电源电压的输出范围，还有电池内阻值（mΩ），标称容量（AH），电池剩余电量百分比SOC（%），由于电池的特性不可能完全是一条直线，我们又增加两组参数SOC1、电压1，SOC2、电压2，还有1C充电因数（%），0.1C充电因数，1C放电因数，还有0.1C放电因数模拟电池的特性。电池模拟器模拟电池输出电压波形，呈一条曲线如图5所示。
在图2实例中，如果设定电池模拟器一个电压，电机突加或者突卸负载，电池模拟器电压就跟随输出电流（流经电感L2、L3的电流）波动，输出电流为正、输出功率、电压下降，电流为负、吸收功率、电压上升，近似电池负载特性，电池模拟器电压稳定，精度高，能够有效模拟电池的特性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高压大功率电池模拟设备，其特征在于：包括一台能够编制电源参数的上位机和通过以太网与上位机连接的多路独立的通道，每个通道均包括一个ARM控制器，所述的ARM控制器通过双口RAM与一个DSP控制器通讯，所述的多个DSP控制器之间CAN网通讯，所述的DSP控制器通过输出脉宽调制波控制主回路的整流部分和斩波部分，最后通过电力电缆并联在一起为电机驱动器提供电源，所述的整流部分由变压器T1、滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3，输入电感L1和三相桥式整流电路连接而成，所述的三相桥式整流电路由全控器件IGBT1、IGBT2和IGBT3组成，所述的斩波部分包括全控器件IGBT4、电感L2、电感L3、滤波电容C4以及滤波电容C5，电流分别流经电感L2、电感L3、电容C4、电容C5与负载电机或电池***实现双向流动。
2.根据权利要求1所述的一种高压大功率电池模拟设备，其特征在于，所述的多路通道通过CAN网并联。
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