CN209590241U - 一种模拟电池单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种使用寿命长，检测效率高的模拟电池单元，其包括至少12个通道输出、温度检测模块、数据显示模块及通讯模块，每个通道输出内设有一模拟电源模块，温度检测模块、数据显示模块及通讯模块均连接于各模拟电源模块，数据显示模块连接于温度检测模块及通讯模块。本实用新型的模拟电池单元可应用于电池保护板、充电器、移动电源的功能检测及老化试验；电池管理***（BMS）的基准采样；超级电容测试***（CMS）的基准采样；蓄电池储能的充放电均衡；多通道精密可编程直流电源和电子负载的替代品等多个技术领域，替代真实电池的大部分功能，应用范围广泛。

Description

一种模拟电池单元

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，具体地，涉及一种模拟电池单元。

背景技术

电池管理***（Battery Management System，以下简称：BMS）用于沟通电池与用户，防止电池出现过度充电或过度放电，当前主要应用于新能源电动汽车、电瓶车、机器人及无人机等领域，以提高设备电池的利用率，延长设备电池的使用寿命。在设备出厂前，需要根据QTC897-2011的标准对设备的BMS进行测试，以满足消费者的使用需求，其要求对BMS检测时需要连同设备的电池一起进行检测，以测试BMS对电池的电流及温度的调节能力。

传统的BMS检测时所采用的电池多为真实电池，由于生产工艺的影响，真实电池个体的各方面性能存在细微差异，采用不同的真实电池所得的BMS检测结果也往往不尽相同，测试结果的可重复性较差，精准度不高；检测BMS对真实电池的调节能力时，需要对真实电池进行充电、放电、静置及多次循环等操作，且由于真实电池反应有一定的迟滞性，测试的设定值不能快速实现，检测的周期长，检测效率较低；真实电池的性能受温度和倍率的影响较大，只能在特定温度、特定倍率下进行检测，检测点有限，模拟出的BMS参数与真实值存在较大误差；BMS检测时，真实电池需要频繁充放电，真实电池的使用寿命较短，更换次数多，且随着真实电池充放电次数的增多，真实电池的性能下降，将影响BMS检测结果的准确性，一块真实电池若不能完成一次BMS测试时，为保证测试结果的准确性，当次测试数据将作废，增加了测试的工作量；真实电池检测过程中易出现漏电现象，检测安全性较低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种使用寿命长，检测效率高的模拟电池单元，用于取代真实电池的大部分功能。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

本实用新型提供一种模拟电池单元，其包括至少12个通道输出、温度检测模块、数据显示模块及通讯模块，至少12个通道输出串联连接，每个通道输出内设有一模拟电源模块，模拟电源模块连接于外部电源，温度检测模块、数据显示模块及通讯模块均连接于各模拟电源模块，数据显示模块连接于温度检测模块及通讯模块，温度检测模块连接于外部电源。

进一步的，模拟电源模块包括预稳压电路、整流电路及稳压电路，预稳压电路连接外部电源及整流电路，稳压电路连接于整流电路，每个通道输出内的模拟电源模块的整流电路串联连接。

进一步的，温度检测模块包括温度传感器及分压电路，温度传感器连接于分压电路、模拟电源模块及数据显示模块，分压电路连接于外部电源。

进一步的，数据显示模块包括信号接收器及LED显示屏，信号接收器连接于温度传感器及LED显示屏。

进一步的，通讯模块包括CAN模块及信号传感器，CAN模块连接于整流电路、信号接收器及信号传感器，信号传感器设置于模拟电池单元的外部。

进一步的，至少12个通道输出、温度检测模块、数据显示模块及通讯模块均设置于机箱内。

进一步的，数据显示模块还包括功能按键及控制器，功能按键设置于机箱，功能按键连接于控制器，控制器连接于模拟电源模块。

与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：

本实用新型的模拟电池单元，通过线性电源制作方式制作模拟电源模块，模拟电池单元的输出电压及电流的波纹较小，杂讯和温漂较低，同一温度下电压及电流值波幅极小，测试结果可重复再现，测试的精度高；通过多个通道输出共同调节模拟电池单元的电流和电压，BMS检测过程中模拟电池单元无需进行充放电，模拟电池单元可快速调节到测试的设定值，BMS检测的周期缩短，检测效率大大提高；通过各通道输出的配合、温度检测模块及通讯模块共同作用，可将模拟电池单元的温度和倍率调整到其量程内的绝大多数值，测试点数量大大增加，测试结果与实际情况的拟合度较高，提高BMS测试结果的可靠性；各个通道输出内均可储存电能，模拟电池单元单次充电的总电量大，测试时可供充放电的次数多，延长了模拟电池单元的使用寿命；各个模块集成在机箱内，测试时BMS连接于模拟电池单元机箱上的连接口，消除了漏电情况发生的可能，模拟电池单元的安全性较高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的模拟电池单元的连接图；

图2为本实用新型的模拟电池单元的总体结构示意图；

图3为本实用新型的模拟电池单元的外形结构示意图；

图4为本实用新型的模拟电池单元的另一外形结构示意图。

具体实施方式

以下将以图式展示本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本实用新型实施方式中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提供一种模拟电池单元，其在BMS检测过程中用于替代真实电池，以提高BMS检测的效率。请参阅图1,图1为本实用新型的模拟电池单元的连接关系图，如图所示，本实用新型的模拟电池单元包括至少12个通道输出10、温度检测模块20、数据显示模块30及通讯模块40，各通道输出10串联连接，每个通道输出10内设有一模拟电源模块11。需要说明的是，本实用新型的模拟电池单元设置了12个结构相同的通道输出10，各个通道输出10之间相互独立，实现电气隔离，可独立切换输出及输出模式，设备的灵活性较强。各个通道输出10内的模拟电源模块11之间可通过同时调节、交互调节及独立调节等调节方式，亦即通过单通道输出、多通道输出、步进式及间隔式连接等方式对模拟电池单元的输出电压和输出电流进行调节，便于使模拟电池单元快速达到设定值，减少通过充放电方式来改变电池输出电压及输出电流所需时间，缩短BMS检测的周期，提高了检测效率。通过各个通道输出10之间模拟电源模块11的同步调节或分级自由调节输出，可模拟多个电池串联及充放电曲线，模拟点值可达上千组，实现多量程输出。在BMS测试过程中，可将模拟电池单元的输出电压和输出电流调节到模拟电池单元量程范围内的绝大多数值，实现了模拟电池单元数据的集成化，检测过程中可取的电压值点和电流值点数量大大增加，用于拟合BMS检测结果的数据量增大，BMS的检测结果更能反映BMS工作的实际情况，提高了BMS检测结果的可靠性。本实施例的12个通道输出10的模拟电源模块11内均可储存电能，模拟电池单元单次充电的总电量较大，单次充电后的放电时间较长，可满足长时间使用的需求，提高了模拟电池单元的使用寿命。本实用新型的模拟电池单元可通过充电补充模拟电池单元内部的电量损耗，可长期重复使用，降低了使用成本，相较于真实电池，其性价比更高。此外，本实施例中模拟电池单元的输出电压及输出电流的变化无需通过充放电实现，减少了频繁充放电过程中的电量损耗，进一步延长了模拟电池单元的使用寿命。

模拟电源模块11连接于外部电源，其用于对外部通入的电流进行调节，以减小各通道输出输出电压及输出电流的波动，使模拟电池单元在同一温度下的电压和电流保持一致，提高BMS检测结果的再现性及精度。温度检测模块20连接于模拟电池单元、数据显示模块30及外部电源，其用于检测各个通道输出10内模拟电源模块11的工作温度，并将检测到的温度至传递至数据显示模块30，便于操作人员实时了解各个通道输出10内模拟电源模块11工作温度的变化情况。数据显示模块30连接于模拟电源模块11、温度检测模块20及通讯模块40，其接收并显示模拟电源模块11传递的电压值与电流值、温度检测模块20传递的各通道输出10内模拟电源模块11的工作温度值及通讯模块40传递的电压及电流的预定值，便于操作人员直观了解模拟电池单元的工作情况，获取模拟电池单元内部工作参数，减小了操作难度，提高了模拟电池单元的可操作性。通讯模块40连接于模拟电源模块11，其用于接收指令并根据指令调节各通道输出10内模拟电源模块11的连接关系，达到调节模拟电池单元输出电压及输出电流的目的。

为减小模拟电源模块11输出电压的波纹，保证同一温度下模拟电池单元输出的电压和电流具有一致性，提高BMS检测的再现性，在本实施例中，模拟电源模块11包括预稳压电路111、整流电路112及稳压电路113，预稳压电路111连接外部电源及整流电路112，稳压电路113连接于整流电路112，每个通道输出10内的模拟电源模块11的整流电路112串联连接。请参阅图2，图2为本实用新型的模拟电池单元的总体结构示意图，如图所示，预稳压电路111对输入模拟电源模块11的高压交流电或直流电压进行预调整和初步稳压，从而降低整流电路112各线性调整元件的功耗，提高工作效率，并确保预稳压电路111输出电压的精度和稳定性。整流电路112用于将输入的交流电变换成直流电，便于BMS采集模拟电池单元的电压值和电流值。稳压电路113用于检测整流电路112内的各种信号，并对信号进行比较、判断、计算及分析等处理，然后发出相应的指令对整流电路112内的直流电进行调节，对电压及电流进行校正，以保证整流电路112输出的电压和电流的稳定性和精度。

为实现温度检测模块20对各通道输出10内模拟电源模块11工作温度信息的采集，在本实施例中，温度检测模块20包括温度传感器21及分压电路22。请复参阅图2，如图所示，温度传感器21连接于分压电路22、模拟电源模块11及数据显示模块30，分压电路22连接于外部电源，分压电路22为温度传感器21提供电压，温度传感器21用于检测模拟电源模块11的温度并实时输出。模拟电池单元工作过程中，各通道输出10内的模拟电源模块11在预稳压电路111、整流电路112及稳压电路113的协调作用下电压及电流发生变化，随着模拟电源模块11输出电压和输出电流的变化，模拟电源模块11的工作温度也将发生改变。分压电路22将外部电源输入的电压转化为适合温度传感器21的电压，为温度传感器21供电，以驱动温度传感器21工作，温度传感器21通电后，检测模拟电源模块11的温度，并将检测到的温度值传递给数据显示模块30。

请复参阅图2，如图所示，数据显示模块30包括信号接收器31及LED显示屏32，信号接收器31连接于温度传感器21及LED显示屏32。信号接收器31接收温度传感器21传递的电信号后，将电信号转换成数字信号显示在LED显示屏32上，便于操作人员实时了解模拟电池单元内部温度情况。

请复参阅图2，如图所示，通讯模块40包括CAN模块41及信号传感器42，CAN模块41连接于整流电路112、信号接收器31及信号传感器42，信号传感器42设置于模拟电池单元的外部。CAN模块41接收整流电路112输出电信号及信号传感器42发送的指令后，将电信号及指令传递至信号接收器31，由信号接收器31将电信号转换成数字信号显示在LED显示屏32上，便于操作人员实时了解模拟电源模块11输出的电压与电流的变化情况并将二者与模拟电池单元的原始设定值进行对比。

CAN模块41内还包括可进行编辑的的人机界面软件411，人机界面软件411根据接收的模拟电源模块11发出的电信号与CAN模块41原始设定值之间的差异，通过程序运算进行工步编辑，自动生成电压、电流曲线，此过程中操作人员仅需进行程序设定和原始设定值的输入，即可依靠模拟电池单元的CAN模块41自动进行运算，减少了人工操作量，使用较为方便。通过CAN模块41的调节，可实现模拟电池单元电流在不同量程范围内的转变，自动连续切换检测静态功耗与均衡电流，还可将模拟电池单元的电压调整至模拟电池单元量程范围的两端点值，模拟真实电池内部电芯的开路状态和短路状态，提高模拟电池单元与真实电池的拟合度。本实用新型模拟电池单元可通过对CAN模块41进行编辑，实现动态自定义电压二次编程功能，以提高BMS检测时的效率，人机界面软件411支持二次开发可满足模拟电池单元的各种上位机软件的匹配需求，本实用新型的模拟电池单元集成了直流可编程电源和电子负载的功能，设备的功能强大，自动化程度高，适用范围广。

请参阅图3及图4，图3为本实用新型的模拟电池单元的外形结构示意图，图4为本实用新型的模拟电池单元的另一外形结构示意图，如图所示，通道输出10、温度检测模块20、数据显示模块30及通讯模块40等均设置于机箱50内，模拟电源模块11设置于通道输出10内，设备的集成化程度较高，采用标准化机型结构设计，设备的体积小，便于移动以满足BMS测试的需要，其占地面积少，节约了安装空间。温度检测模块20、数据显示模块30及通讯模块40与模拟电源模块11的连接线路设置与机箱50的内部，各通道输出10通过机箱50表面设置的连接口51以实现与BMS的连接，设备无线路裸露在外，消除了模拟电池单元因漏电对环境造成安全隐患问题的可能，模拟电池单元的安全性较高。

为实现模拟电池单元在无网络连接模式下的使用，在本实施例中，数据显示模块30还包括功能按键33及控制器34，功能按键33设置于机箱50，功能按键33连接于控制器34，控制器34连接于模拟电源模块11。在模拟电池单元的工作过程中，操作人员可手动调节模拟电池单元的输出电压及输出电流，无需连接电脑，便于在无网络连接的情况下对BMS的性能进行检测，以扩大模拟电池单元的适用范围。功能按键33接收指令后，将指令传递至控制器34，控制器34调整模拟电源模块11之间的连接关系，将模拟电池单元输出电压及电流调节至指定值，以满足BMS检测的需要。

综上所述，本实用新型的一或多个实施方式中，本实用新型的模拟电池单元，通过线性电源制作方式制作模拟电源模块，模拟电池单元的输出电压及电流的波纹较小，杂讯和温漂较低，同一温度下电压及电流值波幅极小，测试结果可重复再现，测试的精度高；通过多个通道输出共同调节模拟电池单元的电流和电压，BMS检测过程中模拟电池单元无需进行充放电，模拟电池单元可快速调节到测试的设定值，BMS检测的周期缩短，检测效率大大提高；通过各通道输出的配合、温度检测模块及通讯模块共同作用，可将模拟电池单元的温度和倍率调整到其量程内的绝大多数值，测试点数量大大增加，测试结果与实际情况的拟合度较高，提高BMS测试结果的可靠性；各个通道输出内均可储存电能，模拟电池单元单次充电的总电量大，测试时可供充放电的次数多，延长了模拟电池单元的使用寿命；各个模块集成在机箱内，测试时BMS连接于模拟电池单元机箱上的连接口，消除了漏电情况发生的可能，模拟电池单元的安全性较高。

本实用新型的上述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟电池单元，其特征在于，包括至少12个通道输出、温度检测模块、数据显示模块及通讯模块，至少12个通道输出串联连接，每个通道输出内设有一模拟电源模块，模拟电源模块连接于外部电源，温度检测模块、数据显示模块及通讯模块均连接于各模拟电源模块，数据显示模块连接于温度检测模块及通讯模块，温度检测模块连接于外部电源。

2.如权利要求1所述的模拟电池单元，其特征在于，模拟电源模块包括预稳压电路、整流电路及稳压电路，预稳压电路连接外部电源及整流电路，稳压电路连接于整流电路，每个通道输出内的模拟电源模块的整流电路串联连接。

3.如权利要求1所述的模拟电池单元，其特征在于，温度检测模块包括温度传感器及分压电路，温度传感器连接于分压电路、模拟电源模块及数据显示模块，分压电路连接于外部电源。

4.如权利要求3所述的模拟电池单元，其特征在于，数据显示模块包括信号接收器及LED显示屏，信号接收器连接于温度传感器及LED显示屏。

5.如权利要求1所述的模拟电池单元，其特征在于，通讯模块包括CAN模块及信号传感器，CAN模块连接于整流电路、信号接收器及信号传感器，信号传感器设置于模拟电池单元的外部。

6.如权利要求1所述的模拟电池单元，其特征在于，至少12个通道输出、温度检测模块、数据显示模块及通讯模块均设置于机箱内。

7.如权利要求6所述的模拟电池单元，其特征在于，数据显示模块还包括功能按键及控制器，功能按键设置于机箱，功能按键连接于控制器，控制器连接于模拟电源模块。