CN207352135U - 动力电池模拟装置及混合动力汽车电池管理***测试台 - Google Patents
动力电池模拟装置及混合动力汽车电池管理***测试台 Download PDFInfo
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Abstract
一种动力电池模拟装置及一种混合动力汽车电池管理***测试台，该动力电池模拟装置包括电池控制模块(1)、供电电源(2)及多个电池模块(4)，供电电源(2)与电池控制模块(1)的电源输入端连接，用于向电池控制模块(1)供电，电池控制模块(1)的输入端用于接收用于控制电池模块(4)的输出电压及输出状态的控制指令，每一电池模块(4)包括直流电源模块(42)和电荷泵模块(41)，直流电源模块(42)的输出端与电荷泵模块(41)的电源输入端连接，用于向电荷泵模块(41)提供直流输入电压，电池控制模块(1)的输出端与每一电荷泵模块(41)的控制端连接，用于控制电荷泵模块(41)的输出电压及输出状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及混合动力汽车领域，尤其涉及一种适用于混合动力汽车的动力电池模拟装置及一种混合动力汽车动力电池管理***测试台。
背景技术
混合动力汽车的动力电池管理***是连接车载动力电池和电动汽车的重要装置，其主要功能包括：电池物理参数实时监测、电池状态估计、在线诊断与预警、充放电与预充控制等。在电池管理***的测试过程中，需要多个类似的电池设备进行连接后，向其提供测试所需的输入电压，由于需要测试电池管理***在电池满电、半电、缺电等多种状态下的诊断与控制功能，因而也就需要在测试中由电池或者类似电池的装置在短时间内向动力电池管理***提供满电、半电、缺电等多种状态，由于充电电池难以胜任所需功能，通常采用动力电池模拟装置向混合动力汽车的动力电池管理***提供测试所需的输入电压。
目前，在大多数动力电池管理***的测试中，采用的是普通的稳压电路及放大电路等来模拟动力电池，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测试的需要，或者虽能实现动力电池管理***输出电压的相对稳定，且能够提供不同的输出电压，但电路复杂且成本较高。此外，现有的动力电池管理***的测试中，无法满足串联及并联动力电池组的整体测试需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种动力电池模拟装置，能够向混合动力汽车的动力电池管理***提供测试所需的输入电压，保证动力电池管理***的测试电压稳定，且电路结构简单、成本低。
根据本实用新型的方案，提供一种动力电池模拟装置，包括电池控制模块、供电电源以及多个电池模块，所述供电电源与所述电池控制模块的电源输入端连接，用于向所述电池控制模块供电，所述电池控制模块的信号输入端用于接收用于控制电池模块的输出电压及输出状态指令；每一所述电池模块包括直流电源模块和电荷泵模块，所述直流电源模块的输出端与所述电荷泵模块的电源输入端连接，用于向所述电荷泵模块提供直流输入电压，所述电池控制模块的输出端与每一所述电荷泵模块的控制端连接，用于根据所述控制指令控制所述电荷泵模块的输出电压以及输出状态；所述多个电池模块形成串联电池模块组和并联电池模块组，所述串联电池模块组包括多个串联连接的电池模块，所述并联电池模块组包括多个并联连接的串联电池单元，每一所述串联电池单元由相同数量的电池模块串联连接形成。
具体地，所述电池控制模块用于根据所述控制指令控制所述电荷泵模块的输出状态，以使所述串联电池模块组中的电池模块和所述并联电池模块组中的电池模块不同时处于输出状态。
进一步地，所述电池控制模块的信号输入端与上位机的信号输出端连接，用于接收来自所述上位机的用于控制电池模块的输出电压及输出状态的控制指令。
优选地，所述上位机是工控机。
优选地，所述电池控制模块是单片机。
具体地，所述直流电源模块包括变压器模块和整流滤波模块，所述变压器模块的输入端用于连接交流电源，输出端与所述整流滤波模块的输入端连接，所述整流滤波模块的输出端与所述电荷泵模块的电源输入端连接。
优选地，所述交流电源是220V市电电源。
优选地，所述直流电源模块是稳压开关电源。
优选地，所述直流电源模块是充电电池或干电池。
本实用新型还提供了一种混合动力汽车动力电池管理***测试台，设置有本实用新型提供的动力电池模拟装置。
本实用新型提供的动力电池模拟装置由于采用电荷泵模块，易于实现，电荷泵电路因为没有使用电感元件，其电路产生的杂波信号、干扰信号少，电路抗干扰能力强，能够向混合动力汽车的动力电池管理***提供测试所需的输入电压，同时由于电荷泵模块具有稳压及电压调节功能，可以提供高精度稳定电压，保证动力电池管理***的测试所需电压稳定，且电路结构简单、成本低。同时，本实用新型提供的动力电池模拟装置包括了串联电池模块组和并联电池模块组，可以在测试中模拟出串联和并联电池模块组的不同输出状态，能够满足混合动力汽车中串联及并联动力电池组的整体测试需求。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
图1是本实用新型提供的动力电池模拟装置的结构示意图；
图2是根据一种实施方式的动力电池模拟装置的结构示意图；
图3是根据一种实施方式的动力电池模拟装置的结构示意图；以及
图4是根据一种实施方式的动力电池模拟装置中直流电源模块的结构示意图。
附图标记说明
1 电池控制模块 2 供电电源
3 上位机 4 电池模块
41 电荷泵模块 42 直流电源模块
421 变压器模块 422 整流滤波模块
43 电池模块输出端 44 电池模块输出开关
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
下面参考附图并结合实施例对本实用新型的技术方案进行详细描述。
如图1所示，本实用新型提供了一种动力电池模拟装置，包括电池控制模块1、供电电源2以及多个电池模块4，所述供电电源2与所述电池控制模块1的电源输入端连接，用于向所述电池控制模块1供电，所述电池控制模块1的信号输入端用于接收用于控制电池模块4的输出电压以及输出状态控制指令；
每一所述电池模块4包括直流电源模块42和电荷泵模块41，所述直流电源模块42的输出端与所述电荷泵模块41的电源输入端连接，用于向所述电荷泵模块41提供直流输入电压，所述电池控制模块1的输出端与每一所述电荷泵模块41的控制端连接，用于根据所述控制指令控制所述电荷泵模块41的输出电压(该输出电压即电池模块4的输出电压)以及输出状态；
所述多个电池模块4形成串联电池模块组500和并联电池模块组600，所述串联电池模块组500包括多个串联连接的电池模块4，所述并联电池模块组600包括多个并联连接的串联电池单元，每一所述串联电池单元由相同数量的电池模块4串联连接形成。
根据本实用新型的技术方案，供电电源2是向电池控制模块1提供工作电源的设备，它可以是先经过变压器变压，再经整流滤波后输出的直流稳压电源，也可以是直流开关稳压电源、UPS电源、充电电池、干电池等可以用作直流电源的设备，在本实用新型的技术方案中，可以使用以上电源中的任何一种电源来为电池控制模块1供电，本实用新型不对其进行限定。
根据一种实施方式，所述电池控制模块1的信号输入端还与上位机3的信号输出端连接，用于接收来自所述上位机3的用于控制电池模块4的输出电压以及输出状态的控制指令。
所述上位机3可以是工控机、PC机等能够向电池控制模块1发出控制电池模块4的输出电压及输出状态的控制指令的设备，优选地，所述上位机3是工控机。所述电池控制模块1可以是PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、单片机等能够根据所接收的来自上位机3的控制指令向电池模块4中的电荷泵模块41发出控制信号，对电荷泵模块41的输出电压及输出状态进行控制的设备，优选地，所述电池控制模块1是单片机。
具体地，根据本实用新型的技术方案，操作人员可以通过上位机3发出要求电池模块4输出某一预设电压值的电压控制指令，电池控制模块1接收到该电压控制指令后，将该指令转换成控制电池模块4输出该预设电压的控制信号，该控制信号传送至电池模块4中的电荷泵模块41，以调节电荷泵模块41的输出电压。操作人员可以通过上位机3向多个电池模块4发出不同的电压控制指令，控制多个电池模块4中的电荷泵模块41输出不同的电压值，进而使由多个电池模块4串联连接形成的串联电池模块组500或由多个串联电池单元(每一串联电池单元由相同数量的电池模块4串联连接形成)并联连接形成的并联电池模块组600输出不同电压，向动力电池管理***提供不同电压值，以供动力电池管理***功能测试之用。
为了能够实现混合动力汽车中串联及并联动力电池组的整体测试需求，例如在完成串联电池模块组的模拟测试之后，直接切换到并联电池模块组的模拟测试，根据本实用新型的技术方案，所述电池控制模块1还用于根据控制指令控制所述电荷泵模块41的输出状态，以使所述串联电池模块组500和所述并联电池模块组600的电池模块4不同时处于输出状态。
根据一种实施方式，操作人员可以通过上位机3发出要求电池模块4输出电压为0的电压控制指令，电池控制模块1控制所述电荷泵模块41的输出电压为0，输出电压为0的电荷泵模块41所在的串联电池模块组500(或并联电池模块组600)的输出电压也为0，当串联电池模块组500(或并联电池模块组600)的输出为0时，其与电池管理***的测试连接断开，与之相应的，，操作人员可以通过上位机3发出要求电池模块4输出某一预设电压值的电压控制指令，使得另一电池组即并联电池模块组600(或串联电池模块组500)与电池管理***的测试连接接通并向电池管理***输出测试所需电压。
根据一种优选实施方式，如图3所示，操作人员还可以通过上位机3发出控制电池模块4的输出状态(是否输出)的控制指令，根据该实施方式，可以在每一电池模块4的电压输出端设置输出开关44，如图3所示，所述控制指令用于控制电池模块4的输出开关44的闭合和断开，以实现对电池模块4的输出状态(是否输出)的控制。例如，当需要通过串联电池模块组500进行模拟测试时，通过控制指令控制并联电池模块组600中的所有电池模块4的输出开关44都断开，该并联电池模块组600与电池管理***的测试连接断开，而控制串联电池模块组500中的所有电池模块4的输出开关44都闭合，以实现串联电池模块组500与电池管理***的测试并向电池管理***输出测试所需电压。当需要通过并联电池模块组600进行模拟测试时，通过控制指令控制串联电池模块组500中的所有电池模块4的输出开关44都断开，该串联电池模块组500与电池管理***的测试连接断开，而控制并联电池模块组600中的所有电池模块4的输出开关44都闭合，以实现并联电池模块组600与电池管理***的测试并向电池管理***输出测试所需电压。
根据一种实施方式，串联电池模块组500或并联电池模块组600中的电池模块4的电压控制，可以使用一个控制台或者操控面板，通过控制台或者操控面板上的人工操作，调节电池模块4中的电荷泵模块41中元件的开关状态，改变电荷泵模块41中的电路参数，从而控制电荷泵模块41的电压输出，上述控制台或者操控面板上的人工操作控制开关，可以是控制台或者操控面板上按钮等用于控制处于电控电路中的电动开关、继电器和由继电器控制的接触器的开关，本实用新型不对其进行限定。
根据本实用新型的技术方案，所述直流电源模块42是向电池模块4提供工作电源的设备，直流电源模块42可以是先经过变压器变压、再经整流滤波后输出的直流稳压电源，也可以是直流开关稳压电源、UPS电源、充电电池、干电池等可以用作直流电源的设备，可以使用以上电源中的任何一种向电池模块4提供工作电源，本实用新型不对其进行限定。
优选地，所述直流电源模块42包括变压器模块421和整流滤波模块422，所述变压器模块421的输入端用于连接交流电源，输出端与所述整流滤波模块422的输入端连接，所述整流滤波模块422的输出端与所述电荷泵模块41的电源输入端连接。
根据本实用新型的技术方案，所述变压器模块421的输入端用于连接交流电源，将交流电源的电压经过变压器模块421变换成所需要的电压，该变压器模块421的输出端与所述整流滤波模块422的输入端连接，所述整流滤波模块422利用二极管的单向导电特性，将交流电压转换为直流电压，再经过由包含有具有滤波特性的电容及电感的整流滤波模块422整流滤波之后，输出电压值稳定的直流电压，所述整流滤波模块422的输出端与所述电荷泵模块41的电源输入端连接，为电荷泵模块41提供电压值稳定的直流工作电源，同时由电荷泵模块41对该电源的电压进行转换，转换成所需电压后，向外输出，作为该电荷泵模块41所在的电池模块4的输出电压。
所述变压器模块421的输入端用于连接交流电源，优选地，所述交流电源为220V的市电电源。
优选地，所述直流电源模块42为直流稳压开关电源。
优选地，所述直流电源模块42为充电电池或者是干电池。
本实用新型还提供了一种混合动力汽车动力电池管理***测试台，设置有本实用新型提供的动力电池模拟装置。
本实用新型提供的动力电池模拟装置由于采用电荷泵模块，易于实现，电荷泵电路因为没有使用电感元件，其电路产生的杂波信号、干扰信号少，电路搞干扰能力强，能够向混合动力汽车的动力电池管理***提供测试所需的输入电压，同时由于电荷泵模块具有稳压及电压调节功能，可以提供高精度稳定电压，保证动力电池管理***的测试所需电压稳定，且电路结构简单、成本低。同时，本实用新型提供的动力电池模拟装置包括了串联电池模块组和并联电池模块组，可以在测试中模拟出串联和并联电池模块组的不同输出状态，能够满足混合动力汽车中串联及并联动力电池组的整体测试需求。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，例如可以在多个电池模块4串联或并联形成的串联电池模块组500或并联电池模块组600的输出端加上电压测试和显示装置，可以在与变压器模块421的输入端连接的交流电源输入端加上可人工操作开关，或在直流电源模块42与电荷泵模块41之间加上人工操作开关等等，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种动力电池模拟装置，包括电池控制模块(1)、供电电源(2)以及多个电池模块(4)，其特征在于，所述供电电源(2)与所述电池控制模块(1)的电源输入端连接，用于向所述电池控制模块(1)供电；所述电池控制模块(1)的信号输入端用于接收用于控制电池模块(4)的输出电压及输出状态的控制指令；
每一所述电池模块(4)包括直流电源模块(42)和电荷泵模块(41)，所述直流电源模块(42)的输出端与所述电荷泵模块(41)的电源输入端连接，用于向所述电荷泵模块(41)提供直流输入电压，所述电池控制模块(1)的输出端与每一所述电荷泵模块(41)的控制端连接，用于根据所述控制指令控制所述电荷泵模块(41)的输出电压以及输出状态；
所述多个电池模块(4)形成串联电池模块组(500)和并联电池模块组(600)，所述串联电池模块组(500)包括多个串联连接的电池模块(4)，所述并联电池模块组(600)包括多个并联连接的串联电池单元，每一所述串联电池单元由相同数量的电池模块(4)串联连接形成。
2.根据权利要求1所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述电池控制模块(1)用于根据所述控制指令控制所述电荷泵模块(41)的输出状态，以使所述串联电池模块组(500)中的电池模块(4)和所述并联电池模块组(600)中的电池模块(4)不同时处于输出状态。
3.根据权利要求1所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述电池控制模块(1)的信号输入端与上位机(3)的信号输出端连接，用于接收来自所述上位机(3)的用于控制电池模块(4)的输出电压及输出状态的控制指令。
4.根据权利要求3所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述上位机(3)是工控机。
5.根据权利要求1所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述电池控制模块(1)是单片机。
6.根据权利要求1所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述直流电源模块(42)包括变压器模块(421)和整流滤波模块(422)，所述变压器模块(421)的输入端用于连接交流电源，输出端与所述整流滤波模块(422)的输入端连接，所述整流滤波模块(422)的输出端与所述电荷泵模块(41)的电源输入端连接。
7.根据权利要求6所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述交流电源为220V市电电源。
8.根据权利要求1所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述直流电源模块(42)为稳压开关电源。
9.根据权利要求1所述的动力电池模拟装置，其特征在于，所述直流电源模块(42)为充电电池或干电池。
10.一种混合动力汽车动力电池管理***测试台，其特征在于，该测试台设置有权利要求1-9中任一项权利要求所述的动力电池模拟装置。
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Cited By (1)
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| CN107632273A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-01-26 | 衢州学院 | 动力电池模拟装置及混合动力汽车电池管理***测试台 |
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- 2017-11-08 CN CN201721479071.XU patent/CN207352135U/zh active Active
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Assignee: WENZHOU HONGPENG AUTOMOBILE PARTS CO.,LTD. Assignor: QUZHOU University Contract record no.: X2023980053057 Denomination of utility model: Power battery simulation device and hybrid electric vehicle battery management system test bench Granted publication date: 20180511 License type: Common License Record date: 20231219 |
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Assignee: Ningbo Hangci Environmental Protection Technology Co.,Ltd. Assignor: QUZHOU University Contract record no.: X2023980054539 Denomination of utility model: Power battery simulation device and hybrid electric vehicle battery management system test bench Granted publication date: 20180511 License type: Common License Record date: 20231228 |
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