CN103675551A

CN103675551A - 基于超级电容的多点随机失效模拟法

Info

Publication number: CN103675551A
Application number: CN201310702969.9A
Authority: CN
Inventors: 沙建龙
Original assignee: BROADLINE ENERGY TECHNOLOGY (SUZHOU) Co Ltd
Current assignee: BROADLINE ENERGY TECHNOLOGY (SUZHOU) Co Ltd
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: CN103675551B

Abstract

本发明公开了一种基于超级电容的多点随机失效模拟法。其首先构建一个由超级电容、超级电容控制器、电源管理系统、可编程充电电源以及中央控制器通过电路连接所构成的模拟多点随机失效的电路。电路中每个超级电容与超级电容控制器连接构成一组超级电容模拟电池组。整个电路中设有N组超级电容模拟电池组。每组超级电容模拟电池组中的超级电容端连接电池管理系统，并由可编程充电电源负责向其提供充电。每组超级电容模拟电池组中的超级电容控制器端连接可编程充电电源和中央控制器。然后，超级电容控制器通过随机函数序列调节充电电流，将某超级电容先充满电，然后中央控制器会根据电池管理系统传来的数据，判断电池管理系统做出的响应是否正确。

Description

基于超级电容的多点随机失效模拟法

技术领域：

本发明涉及电池管理系统的验证方法，特别涉及一种基于超级电容的多点随机失效模拟法。

背景技术：

众所周知，多串并电池组的电池管理系统的主要难点之一是如何准确全面快速的模拟电池组在实际工作的工况，从而检验电池管理系统是否满足实际使用的需求。

目前常规的验证电池管理系统功能的方法是基于电源与电子负载的单点失效模拟法。所谓单点失效法，就是指利用电源模拟单节电芯，通过调节电源电压模拟出过压状态失效，或欠压状态失效。

根据上述所言，这种单点失效模拟法，存在以下问题：

1、首先，单点失效和多点失效的失效机理和相应的处理措施完全不同，因此无法简单地用系统在单点失效情况下的响应推断出多点失效情况下的响应。如果无法有效地对单点失效模式进行测试与验证，系统必然存在极大的安全隐患，如一些电池管理系统在单点失效模式下会很容易响应，但是在多点失效模式下可能会产生误判，从而有一定机率没有触发到保护功能，引起电池组的鼓胀或失效，严重者可能会引起爆炸、起火。

2、其次，电源与电子负载的受内部电路的影响其外部特性无法完全等效于电池。在使用过程中，其内部电路经常会干扰电池管理系统的工作，造成误判和漏判，比如原本是正常工作，但是电池管理系统却误判为有失效；或是原本已经失效，但是由于电源与电子负载的内部电路干涉，致使保护信号受到干扰，导致电池管理系统按正常工作来判断，没有进行保护动作，从而带来安全隐患。

3、另外，基于电源与电子负载的方法虽然可以很复杂的方法模拟多点失效现象，但无法方便快捷地模拟实际使用中经常出现的随机多点失效现象。

因此，基于电源与电子负载的单点失效模拟法的测试系统其测试覆盖率很低，完全无法满足大型系统和安全导向性系统的需求。

发明内容：

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种基于超级电容的多点随机失效模拟法。该方案能够在可控的情况下模拟多点失效，方法简便易行。同时，还可通过循环运行的方式实现工况测试。这样使得人工模拟工况最大限度的接近了实际工况。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，构建一个由超级电容、超级电容控制器、电源管理系统、可编程充电电源以及中央控制器通过电路连接所构成的模拟多点随机失效的电路；所述电路中每个超级电容与超级电容控制器连接构成一组超级电容模拟电池组；所述整个电路中设有N组超级电容模拟电池组；所述每组超级电容模拟电池组中的超级电容端连接电池管理系统，并由可编程充电电源负责向其提供充电；所述每组超级电容模拟电池组中的超级电容控制器端连接可编程充电电源和中央控制器；所述超级电容控制器通过随机函数序列调节充电电流，将某超级电容先充满电，然后中央控制器会根据电池管理系统传来的数据，判断电池管理系统做出的响应是否正确。

上述方案中，所述超级电容控制器产生随机函数，该随机函数范围为0.1～5.0之间，每次由该超级电容控制器随机取一个小数a1，放在序列中，再取下一个小数x1，与序列中的数a1作比对，如果相同，则再取下一个作比对，直到b1！=a1，将b1放入序列，由此方法取出10个随机函数放入序列形成随机函数序列。

上述方案中，所述随机函数序列由超级电容控制器用来控制对应连接的超级电容的充放电倍率，继而达到产生多点随机失效的效果。

上述方案中，所述充放电倍率为1.0C～5.0C的不同值。以达到在整体电容组中某些电容个体处于过充状态，即满电荷状态，再也不能容纳多余电量；某些电容个体处于过放状态，即空电荷状态。

上述方案中，所述采用的超级电容规格为标称电压为4.2V，容量范围为1000F，内阻值<0.3mOhm的超级电容。通过其与电池非常接近的外特性及可以安全地快速充放电的特性来替代三元系列锂离子电池，从而测试验证电池管理系统的功能。

上述方案中，所述超级电容模拟电池组的组数N，1≤N<200。

上述方案中，所述方法在超级电容控制器产生的随机函数序列与不同规格超级电容的共同作用下，整个系统的离散性和随机性得以效果地增强，可以较为理想的模拟多点随机失效的实际工况。

与现有的基于电源与电子负载的单点失效模拟法相比，本发明方法能够极大的提高电池管理系统的测试验证范围覆盖率和可靠性，减少误判或是错判，从而降低安全隐患。且方便快捷便于制造业在线实施。能够满足大型系统和安全导向性系统的需求。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明方法在实施例中的电路环境图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明所述的基于超级电容的多点随机失效模拟法，其主要的方法工作原理是利用超级电容的一致性差，在对容值相同的电容用同样的条件充放电时，充满与放空的时间会不同，因而就可以随机的产生相当于电池过充过放的触发信号。当有多个电容时，在某一时刻可能有不只一个电容被充满或放空，这样就形成了多点失效的效果。

如图1所示，方法的具体内容步骤为：

首先，构建一个由超级电容101、超级电容控制器102、电源管理系统103、可编程充电电源104以及中央控制器105通过电路连接所构成的模拟多点随机失效的电路。

其中，电路中每个超级电容101与超级电容控制器102连接构成一组超级电容模拟电池组。整个电路中设有N(1≤N<200)组超级电容模拟电池组。每组超级电容模拟电池组中的超级电容端连接电池管理系统103，并由可编程充电电源104负责向其提供充电。每组超级电容模拟电池组中的超级电容控制器102端连接可编程充电电源104和中央控制器105。

然后，测试电路中的超级电容控制器102通过随机函数序列调节充电电流，将某超级电容101先充满电，然后中央控制器105会根据电池管理系统103传来的数据，判断电池管理系统103做出的响应是否正确。

需要指出的是，方法中的超级电容控制器102产生随机函数，该随机函数范围为0.1～5.0之间，每次由该超级电容控制器随机取一个小数a1，放在序列中，再取下一个小数x1，与序列中的数a1作比对，如果相同，则再取下一个作比对，直到b1！=a1，将b1放入序列，由此方法取出10个随机函数放入序列形成随机函数序列。

上面提到的随机函数序列由超级电容控制器102用来控制对应连接的超级电容的充放电倍率，继而达到产生多点随机失效的效果。

另外，充放电倍率为1.0C～5.0C的不同值。以达到在整体电容组中某些电容个体处于过充状态，即满电荷状态，再也不能容纳多余电量；某些电容个体处于过放状态，即空电荷状态。

当然，方法中所采用的超级电容101规格为标称电压为4.2V，容量范围为1000F，内阻值<0.3mOhm的超级电容。通过其与电池非常接近的外特性及可以安全地快速充放电的特性来替代三元系列锂离子电池，从而测试验证电池管理系统的功能。

这样一来，在超级电容控制器102产生的随机函数序列与不同规格超级电容101的共同作用下，整个系统的离散性和随机性得以效果地增强，可以较为理想的模拟多点随机失效的实际工况。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，构建一个由超级电容、超级电容控制器、电源管理系统、可编程充电电源以及中央控制器通过电路连接所构成的模拟多点随机失效的电路；所述电路中每个超级电容与超级电容控制器连接构成一组超级电容模拟电池组；所述整个电路中设有N组超级电容模拟电池组；所述每组超级电容模拟电池组中的超级电容端连接电池管理系统，并由可编程充电电源负责向其提供充电；所述每组超级电容模拟电池组中的超级电容控制器端连接可编程充电电源和中央控制器；所述超级电容控制器通过随机函数序列调节充电电流，将某超级电容先充满电，然后中央控制器会根据电池管理系统传来的数据，判断电池管理系统做出的响应是否正确。

2.根据权利要求1的基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，所述超级电容控制器产生随机函数，该随机函数范围为0.1～5.0之间，每次由该超级电容控制器随机取一个小数a1，放在序列中，再取下一个小数x1，与序列中的数a1作比对，如果相同，则再取下一个作比对，直到b1！=a1，将b1放入序列，由此方法取出10个随机函数放入序列形成随机函数序列。

3.根据权利要求2的基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，所述随机函数序列由超级电容控制器用来控制对应连接的超级电容的充放电倍率，继而达到产生多点随机失效的效果。

4.根据权利要求3的基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，所述充放电倍率为1.0C～5.0C的不同值。以达到在整体电容组中某些电容个体处于过充状态，即满电荷状态，再也不能容纳多余电量；某些电容个体处于过放状态，即空电荷状态。

5.根据权利要求1或2或3的基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，所述采用的超级电容规格为标称电压为4.2V，容量范围为1000F，内阻值<0.3mOhm的超级电容。

6.根据权利要求1或2或3的基于超级电容的多点随机失效模拟法，其特征在于，所述超级电容模拟电池组的组数N，1≤N＜200。