CN103117665A - 一种锂离子电池模组模拟系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种锂离子电池模组模拟系统，包括至少一个电池组模拟模块，每个模块包括依次连接的5个部分：外部电源处理部分，电源转换部分，输出控制部分，输出保护部分，输出节点部分；外部电源处理部分包含输入保护电路和内部电源接口，其中输入保护电路设有外部电源输入接口，内部电源接口将输入保护电路处理后的电源在模块与模块之间传递；电源转换部分，将电源转换为一路或多路直流电；输出控制部分，控制隔离后的直流电的电压；输出节点部分，将每个输出控制部分输出的信号串联，模拟锂离子电池组串联。本发明解决了电池节点电压特性不易模拟的技术难题，并在此基础上，增加了保护措施，防止了一些因不正当的操作引起的风险及危害。

Description

一种锂离子电池模组模拟系统
技术领域
本发明属于电动汽车的电池管理技术领域，特别涉及一种锂离子电池模拟系统。
背景技术
面对能源不足和环境污染的巨大压力，电动汽车越来越受人们的青睐。电动汽车以电代油，能够实现“零排放”，噪音低，是解决能源和环境问题的重要手段。随着石油资源的紧张和电池技术的发展，电动汽车在性能和经济性方面已经接近甚至优于传统燃油汽车，并开始在世界范围内逐渐推广应用。
现在的电动汽车主要使用锂离子电池存储电能。电池在工作中，必须使用电池管理系统对电池进行工作状态检测和管控。由于实际的电池模组体积庞大且具有危险性，不便于电池管理系统系统调试。故模拟出电池模组的特性供电池管理系统工作，是一种安全高效的方法。
现有的电池模拟系统主要有用容量较小的电池单体串联和高电压使用电阻分压成各个节点的方法。使用小电池串联，存在电池电压无法控制的问题，导致无法检测验证电池管理系统的相关功能；使用电阻分压，则各个节点无法在不相互影响的情况下输出较大的电流。因此，研制出一款能够克服上述问题的电池模拟系统具有重要意义。
发明内容
本发明解决了锂离子电池模拟系统中，电池节点电压精确调整与输出较大电流两项功能不能同时进行的技术缺陷。
一种锂离子电池模组模拟系统，包括至少一个电池组模拟模块，每个模块包括依次连接的5个部分：外部电源处理部分，电源转换部分，输出控制部分，输出保护部分，输出节点部分；
所述外部电源处理部分包含输入保护电路和内部电源接口，其中输入保护电路设有外部电源输入接口，内部电源接口将输入保护电路处理后的电源在模块与模块之间传递；
所述电源转换部分，将电源转换为一路或多路直流电；
所述输出控制部分，控制隔离后的直流电的电压；
所述输出节点部分，将每个输出控制部分输出的信号串联，模拟锂离子电池组串联。
作为本发明的进一步改进，所述输入保护电路设有抵抗输入浪涌模块和抵抗静电危害模块。
作为本发明的进一步改进，所述电源转换部分，将电源转换为一路或多路直流电时，各路直流电与电源之间相互电隔离，各路直流电之间相互电隔离。
作为本发明的进一步改进，输出控制部分设有手动或自动调节器，使输出电压在0V到直流电的输出电压之间连续可调，供后续电路使用。
作为本发明的进一步改进，输出控制部分设有输出滤波功能模块，将输出的纹波降低至电池管理系统的需求范围内。
作为本发明的进一步改进，输出保护部分，包含输出过流保护模块、反压保护模块。
作为本发明的进一步改进，输出节点部分电路中设有开关控制器件，模拟采样线断开连接的状态。
作为本发明的进一步改进，输出节点部分的末端，设有测试接口，供该节点的电压、电流测量。
作为本发明的进一步改进，输出节点部分每个节点的末端设有连接器，通过线束连接供电池管理系统工作。
与现有的技术方案相比，本发明解决了电池节点电压特性不易模拟的技术难题，并在此基础上，增加了保护措施，防止了一些因不正当的操作引起的风险及危害。
附图说明
图1为本发明的系统结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明所述的“锂离子电池模组模拟系统” 包含但不限用于“电池管理系统” 的研发、测试。
本发明所述的“锂离子电池模组模拟系统” ，包括若干个“电池组模拟模块”（以下简称“模块”），若干个“模块”组成为一整体工作。
       所述“模块”，包括5个部分：
(1) 外部电源处理部分
(2) 电源转换部分
(3) 输出控制部分
(4) 输出保护部分
(5) 输出节点部分
所述“外部电源处理部分”包含：输入保护电路、内部电源接口。其中“输入保护电路”具有外部电源输入接口，可将外部直流电源接入系统内部。同时，“输入保护电路”具有抵抗输入浪涌，静电等外部危害的能力，可有效防止外部电源异常对系统造成的损坏。 “内部电源接口”可将“输入保护电路”处理后的电源在“模块”与“模块”之间传递，达到多个“模块”只需要一个外部电源即可工作的效果。
所述“电源转换部分”，将电源转换为一路或多路直流电，且满足：各路直流电与电源之间相互电隔离；各路直流电之间相互电隔离。“电源转换部分”转换出的直流电具有足够的输出电流，以满足电池管理系统的各项需求，如电压采集，均衡测试等。
所述“输出控制部分”，可将上述隔离后的直流电的电压进行控制。通过调整“输出控制部分”电路中手动（或自动）调节器，使输出电压在0V到直流电的输出电压之间连续可调，供后续电路使用。“输出控制部分”具有输出滤波功能。可将输出的纹波降低至电池管理系统的需求范围内。
“输出保护部分”，包含输出过流保护，反压保护等功能。可有效防止接入错误的负载等错误的使用而造成系统损坏。
所述“输出节点部分”，将每个上述“输出控制部分”的输出的信号串联，模拟锂离子电池组串联。“输出节点部分”电路中具有开关控制器件，可模拟采样线断开连接的状态。“输出节点部分”的末端，留有测试接口，供该节点的电压、电流测量。“输出节点部分”每个节点的末端具有连接器，通过线束连接供电池管理系统工作。
本发明根据所需要模拟节点的数量不同而选择不同数量的“模块”。需要使用多个“模块”时，即可拼接可使用板对线的线束将不同的“模块”连接，也通过板对板连接器方式进行连接，两者具有相同的功能。
使用该系统时，先跟据所需模拟的电池节点数，确定“模块”的使用数量（“模块”数量=需要模拟的节点数÷每个“模块”集成的节点数，如结果有小数的，结果应取整再加1）。如需要模拟24个电池节点，每个“模块”含有5个节点，计算方法为：24÷5=4.8，4.8取整再+1，结果为5，故模拟24个节点应使用5个模块，多出的电池节点不接入电池管理系统。
然后将各个模块按照图示，“内部电源接口”与“输出节点部分”分别首尾相连，将各个“模块”拼接为一个整体。
将任一模块的外部电源输入接口接入24V直流电，接通所有节点的开关控制器件，整个系统便可工作。此时24个输出节点均可测得输出电压，该电压在0V到5V范围之间。
确保各个“节点”输出电压正常后，即可将各个节点按需求通过连接器线束连入电池管理系统，供其采集信号。
根据测试需求，调节“输出控制部分”的旋钮，此时对应输出节点的电压可在0V至5V之间调整，输出电压波动≤±0.01V。
测试均衡功能时，开启电池管理系统的均衡功能，本发明对应的输出节点即可输出相应的均衡电流，某一个“节点”或几个“节点”电流输出时，其他“节点”不会有波动。
测试断线检测功能时，操作对应输出节点的控制电路的手动（或自动）开关，即可切断该节点的输出回路，从而模拟断线的效果。
若输出电流超过最大设定值如1A，系统会自动切断该路的输出回路，自我保护。如果由于误操作或其他原因导致高压串入输出节点，则输出节点能够自动阻塞高压倒灌，保护系统。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：包括至少一个电池组模拟模块，每个模块包括依次连接的5个部分：外部电源处理部分，电源转换部分，输出控制部分，输出保护部分，输出节点部分；
所述外部电源处理部分包含输入保护电路和内部电源接口，其中输入保护电路设有外部电源输入接口，内部电源接口将输入保护电路处理后的电源在模块与模块之间传递；
所述电源转换部分，将电源转换为一路或多路直流电；
所述输出控制部分，控制隔离后的直流电的电压；
所述输出节点部分，将每个输出控制部分输出的信号串联，模拟锂离子电池组串联。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：所述输入保护电路设有抵抗输入浪涌模块和抵抗静电危害模块。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：所述电源转换部分，将电源转换为一路或多路直流电时，各路直流电与电源之间相互电隔离，各路直流电之间相互电隔离。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：输出控制部分设有手动或自动调节器，使输出电压在0V到直流电的输出电压之间连续可调，供后续电路使用。
5.根据权利要求4所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：输出控制部分设有输出滤波功能模块，将输出的纹波降低至电池管理系统的需求范围内。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：输出保护部分，包含输出过流保护模块、反压保护模块。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：输出节点部分电路中设有开关控制器件，模拟采样线断开连接的状态。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：输出节点部分的末端，设有测试接口，供该节点的电压、电流测量。
9.根据权利要求8所述的一种锂离子电池模组模拟系统，其特征在于：输出节点部分每个节点的末端设有连接器，通过线束连接供电池管理系统工作。
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