CN102055033B - 电池组的模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池组的模拟装置，该装置包括：一个开关电源，用于将外部输入的交流电转换为直流电并输出；多个直流电源，该多个直流电源的输入端共同连接至交流电源的输出端，多个直流电源中的每个直流电源的输出端与相应的被检测系统连接，并且，多个直流电源中的至少一个直流电源为可调节直流电源；每个直流电源的输出部分用于模拟电池组中的一个电池单元，其中，每个直流电源用于将开关电源输出的直流电的电压值调整为所模拟的电池单元的输出电压值；并且，可调节直流电源进一步用于通过电压的调节来模拟电池组的各种工作状态。

Description

电池组的模拟装置
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池组的模拟装置。
背景技术
动力电池是当今新能源技术的研究热点，其中，诸如锂电池等新材料电池已经成为当前新能源电池的重要组成部分。但是，由于锂离子等新材料电池自身的特点，在进行充放电使用时必须外加保护管理系统，这样才能够保证电池的正常充/放电。随着对电池供电量等需求的不断提出，很多电池模块必须由多个单体电池并/串联组成，形成动力电池组，而在使用这些电池组之前，必须保证这些电池组的保护管理系统的功能和性能均正常。
为了确定电池组的保护管理系统是否可正常工作，可以通过与保护管理系统连接的电池组对保护管理系统进行检测；但是，由于很多动力电池组(例如，常用的锂电池组)的电压难以调节，因此，并不能够对保护管理系统的各项功能和性能是否正常进行方便、准确的检测。
目前，为了针对多节串联使用的动力电池组进行保护和管理，需要采用专门的电池组保护系统检测设备，但是由于这些设备的体积较大且成本较高，因此不便于使用。
针对相关技术中无法通过简单的方式对电池组的保护管理系统进行检测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中无法通过简单的方式对电池组的保护管理系统进行检测的问题，本发明提出一种电池组的模拟装置，能够通过简单的方式对电池组的保护管理系统进行有效的检测，并且具有体积小、成本和复杂度低的优势。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的实施例，提供了一种电池组的模拟装置，用于模拟电池组并对电池组保护管理系统进行检测。
根据本发明的电池组模拟装置，包括：一个开关电源，用于将外部输入的交流电转换为直流电并输出；多个直流电源，所述多个直流电源的输入端共同连接至所述交流电源的输出端，多个直流电源中的每个直流电源的输出端与相应的被检测系统的连接部连接，并且，所述多个直流电源中的至少一个直流电源为可调节直流电源；每个直流电源用于模拟电池组中的一个电池单元，其中，每个直流电源用于将所述开关电源输出的直流电的电压值调整为所模拟的电池单元的输出电压值；并且，所述可调节直流电源进一步用于通过电压的调节来模拟所述电池组的工作模式。
该装置还可以包括多个负载模块，与所述多个直流电源对应设置，每个负载模块与相应的直流电源的输出端并联连接，用于稳定相应的直流电源的输出电压。
优选地，上述负载模块可以为电阻器。
具体地，所述可调节直流电源的电压调节范围满足以下条件：V1＜V＜V2，其中，所述可调节直流电源的电压调节范围是V1至V2，V为该直流电源所模拟的电池单元的输出电压值。
另外，在所述可调节直流电源的电压在V1至V2范围内被调节逐渐增大时，所述模拟装置用于模拟电池组的充电模式；在所述可调节直流电源的电压在V1至V2范围内被调节为逐渐减小时，所述模拟装置用于模拟电池组的放电模式。
该装置可以进一步包括：至少一个电压表，每个电压表与一个可调节输出电源的输出端并联连接，用于显示所述可调节直流电源输出端的电压值。
借助于上述技术方案，通过设置一个开关电源、多个可调节和非可调节的直流电源，能够提高电池组隔离保护的效果，提高所模拟的每个电池单元的工作稳定性，并且能够有效减小设备的体积和成本，当本发明的装置代替电池组与保护管理系统连接后，就能够灵活模拟电池的各种工作状态(静态电压、充电、放电、过充、过放等)，达到全面检测电池组保护管理系统的目的。
附图说明
图1是根据本发明的电池组的模拟装置的框图；
图2是根据本发明的电池组的模拟装置的具体结构实例的框图。
具体实施方式
针对相关技术中电池组的保护管理设备体积大、成本高、且电池组管理难度大的问题，本申请提出基于电压的两级隔离，可使系统转换更加安全稳定，并且通过采用范围可调的直流电源，能够准确模拟电池组的充/放电等场景，达到全面测试的目的，并且，由于采用了多个直流电源，可以使隔离输出模拟为各个单独的电芯，能够提高每个直流电源所模拟的电池单元的工作稳定性，降低多路转换的直流电源的选取标准。
下面将详细描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，提供了一种电池组的模拟装置，用于模拟电池组并对电池组保护管理系统进行检测。
如图1所示，根据本发明的电池组的模拟装置包括：
一个开关电源11，开关电源用于将外部输入的交流电转换为直流电并输出；
多个直流电源21至2n，对于电池组保护管理系统而言，多个直流电源的输出部分即可视为电池的模拟输出，其中，多个直流电源的输入端共同连接至交流电源的输出端，多个直流电源中的每个直流电源的输出端与相应的被检测系统的连接部连接，并且，多个直流电源中的至少一个直流电源为可调节直流电源；也就是说，直流电源替代了原本应当与被检测系统连接部连接的电池单元。
每个直流电源的输出部分用于模拟电池组中的一个电池单元，其中，每个直流电源用于将开关电源输出的直流电的电压值调整为所模拟的电池单元的输出电压值；并且，可调节直流电源进一步用于通过电压的调节来模拟电池组的工作模式。
借助于上述装置，通过设置一个开关电源、多个可调节、非可调节的直流电源及负载模块，能够提高电池组隔离保护的效果，提高所模拟的每个电池单元的工作稳定性，并且能够有效减小设备的体积和成本，当本发明的装置代替电池组与保护管理系统连接后，就能够灵活模拟电池的各种工作模式(充电、放电、过充、过放等)，达到全面检测电池组保护管理系统的目的。
为了减小模拟的电池单元的输出电压的波动，上述装置还可以包括多个负载模块(例如，可以是电阻器)，与多个直流电源对应设置，每个负载模块与相应的直流电源的输出端并联连接，用于稳定相应的直流电源的输出电压。
其中，上述可调节直流电源的电压调节范围满足以下条件：
V1＜V＜V2，其中，可调节直流电源的电压调节范围是V1至V2，V为该可调节直流电源所模拟的电池单元的输出电压值，这样，在可调节直流电源的电压在V1至V2范围内被调节为逐渐增大时，模拟装置用于模拟电池组的充电模式；在可调节直流电源的电压在V1至V2范围内被调节为逐渐减小时，模拟装置用于模拟电池组的放电模式，并且，通过可调节直流电源，还能够通过电压的变化进一步模拟电池组充放电过程中出现的过充、过放等情况。
优选地，该装置还可以进一步包括：至少一个电压表，每个电压表与一个可调节输出电源的输出端并联连接，用于显示可调节直流电源输出端的电压值，从而使操作人员能够清楚地看到所模拟的电池单元的电压，了解所模拟的电池组的工作状态，进而更加准确地判断电池组保护管理系统是否正常工作，实现在可调电压条件下对电池保护管理系统各种功能的检测与验证，达到全面、方面测试电池组保护管理系统的目的。
下面将结合具体实例描述本发明的具体实施例。
如图2所示，以4串模拟可调电池组系统为例，首先利用一个开关电源T0(该开关电源能够实现AC220V～DC12V的转换)，将220V的交流市电降压转换为+12V的直流电源，该转换可将市电转换为安全、适用的直流电，稳定的电压输出及合适压降有利于次级转换元器件进行更有效精确的电压转换，并提供给次级系统合适的电压值。
假设需要模拟的每个电池单元的电压为3.3V，此时，利用+12V的稳压直流电源，再经过直流电源T1～T3(具体可以采用DC1203作为本实施例中的直流电源)的3.3V隔离降压转换，便可输出锂离子等电池的标称电压。
T1至T4的输入端包含正极和负极，输出端同样包括正极和负极，T1至T4的输入端正极均连接至T0的正极输出端，T1至T4的输入端负极均连接至地电平(GND)；而T1至T4的输出端的正极则对应于其模拟的电池单元的正极，T1至T4的输出端的负极则对应于其模拟的电池单元的负极。具体地，如图2所示，T1的输出端Bat1+相当于模拟的电池单元的正极，T1的输出端Bat1-相当于模拟的电池单元的负极，T2的输出端Bat2+相当于模拟的电池单元的正极，T2的输出端Bat2-相当于模拟的电池单元的负极，依此类推；由于电池组中的多个电池单元是依次相连的，所以，在串联多个直流电源的输出端时也可以采用同电池串联类似的方法，即，将Bat1-与Bat2+、Bat2-与Bat3+、Bat3-与Bat4+相短接，就相当于利用上述装置代替电池组接入保护管理系统中。
其中，为保持每个直流电源输出的稳定性，可以在电源输出的两端增加一个负载(可以是电阻，阻值可以是100欧姆至500欧姆，也可以根据需要选择其他的电阻值)。由于各路3.3V电压输出的高压隔离特性，该输出可直接模拟为各个独立的电池输出，通过串联的方式，便可形成一个模拟的电池组，且其前端各路输出均为稳定的3.3V电压。
考虑到锂离子等电池电压的工作区间范围，将直流电源T4设计为一个输出可在2至4V范围内可调的直流转换电源，并利用一个电压表将其值实时的显示出来，这样可较好的模拟电池组在放电时出现的2V左右低压，以及在充电时出现的4V左右的高压现象，从而更全面地模拟电池在使用中出现的其它情况，更方便的测试电池组保护管理系统的各项其它功能指标。
应当注意，图2所列举的情况仅仅是一个具体的实例，在交流输入电压以及所需模拟的电池单元的电压发生变化的情况下，可以选择相应的开关电源和直流电源进行匹配；另外，在图2所示的结构中，虽然给出了最后一个直流电源(直流电源T4)为可调节直流电源的实例，但是在实际应用中，本发明的模拟装置可以包括多个可调节直流电源，并且可以将全部直流电源中的任意一个或多个替换为可调节直流电源。
此外，虽然图2示出了T1至T3均模拟3.3V的直流电的实例，而在实际应用中，由于电池单元包含的单体电池的数量并不绝对相等，可能出现T1需要模拟3.3V，T2和T4需要模拟5.0V的情况，此时同样可以根据实际的需求灵活选择直流电源和开关电源，具体情况本文不再一一列举。
另外，优选地，为了保证模拟的精确度，直流电源T1至T3可以是窄输入高精度输出的直流电源。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过设置一个开关电源、可调节和非可调节的直流电源，能够提高电池组隔离保护的效果，提高所模拟的每个电池单元的工作稳定性，并且能够有效减小设备的体积和成本，此外，通过设置可调节直流电源，能够准确模拟电池组的充/放电状态，从而能够对电池组保护管理系统进行全面测试，达到正确检测电池组保护管理系统的目的；另外，通过对可调节直流电源并联电压表，能够使操作人员清楚地看到所模拟的电池单元的电压，了解所模拟的电池组的工作状态，进而更加准确地判断电池组保护管理系统是否正常工作，实现在可调电压条件下对电池保护管理系统各种功能的检测与验证，有助于达到全面、方便的测试电池组保护管理系统的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电池组的模拟装置，用于模拟电池组并对电池组保护管理系统进行检测，其特征在于，所述模拟装置包括：
一个开关电源，用于将外部输入的交流电转换为直流电并输出；
多个直流电源，所述多个直流电源的输入端共同连接至所述开关电源的输出端，多个直流电源中的每个直流电源的输出对应电池的模拟输出，并且，所述多个直流电源中的至少一个直流电源为可调节直流电源；
每个直流电源的输出部分用于模拟电池组中的一个电池单元，其中，每个直流电源用于将所述开关电源输出的直流电的电压值调整为所模拟的电池单元的输出电压值；并且，所述可调节直流电源进一步用于通过电压的调节来模拟所述电池组的工作模式。
2.根据权利要求1所述的电池组的模拟装置，其特征在于，还包括多个负载模块，与所述多个直流电源对应设置，每个负载模块与相应的直流电源的输出端并联连接，用于稳定相应的直流电源的输出电压。
3.根据权利要求2所述的电池组的模拟装置，其特征在于，所述负载模块为电阻器。
4.根据权利要求1所述的电池组的模拟装置，其特征在于，所述可调节直流电源的输出电压调节范围满足以下条件：
V1＜V＜V2，其中，V1和V2分别是所述可调节直流电源的输出电压调节范围的上限和下限，V为该可调节直流电源所模拟的电池单元的输出电压值。
5.根据权利要求4所述的电池组的模拟装置，其特征在于，
在所述可调节直流电源的输出电压在V1至V2范围内被调节为逐渐增大时，所述模拟装置用于模拟电池组的充电模式；
在所述可调节直流电源的输出电压在V1至V2范围内被调节为逐渐减小时，所述模拟装置用于模拟电池组的放电模式。
6.根据权利要求1所述的电池组的模拟装置，其特征在于，进一步包括：
至少一个电压表，每个电压表与一个可调节直流电源的输出端并联连接，用于显示所述可调节直流电源输出端的电压值。
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