CN104850014A - 一种电池包的仿真方法及仿真电池包系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池包的仿真方法及仿真电池包系统，属于电池包仿真技术领域。方法流程包括：接入交流电源并将所述交流电源的交流电压转换为直流电压输出，并将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给电池充电，所述直流电压即为模拟储能电池的输出电压；确定所述模拟能电池的额定输出电压及仿真模式；在接收到控制单元局域网络CAN总线传送的工作指令之后，根据所述额定输出电压及所述仿真模式调整所输出电压。采用本发明，其实现的功能与电池包的功能完全一致，为检验电动车及其子系统的功能、性能提供了经济、安全、便利的测试环境。

Description

一种电池包的仿真方法及仿真电池包系统

技术领域

本发明涉及电池包仿真技术领域，尤其涉及一种电池包的仿真方法及仿真电池包系统。

背景技术

由于电动车的零排放和对化石能源的低依赖，电动车的发展十分迅速。

储能电池（如锂电池等）作为电动车的重要组成部分之一,在电动自行车使用过程中起到至关重要的作用。所以即使储能电池不在车上，在对电动车进行测试时也要需要搬运一大堆电池来测试电动车的其它系统，如电机等。这些电池体积大、重量大、高压、而且需要充电设备等，运输很危险，这给测试带来了很大麻烦。

由于上原因，现有技术在对电动车进行测试时通常使用一个手动可调的大功率稳压电源来代替储能电池。但是，采用大功率稳压电源来代替电池时，输出电压需要手动调节，操作不方便，无法动态模拟电池包的特性，更无模仿电池管理系统（BMS）的功能，因此会导致测试结果不准确的问题，这也就无法真正取代电池包来完成用户需要的测试。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种电池包的仿真方法及电池包仿真系统，旨在解决现有技术采用大功率稳压电源来代替电池时，输出电压需要手动调节，操作不方便以及测量不准确，无法真正取代电池包来完成用户需要的测试的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池包的仿真方法，包括：

接入交流电源并将所述交流电源的交流电压转换为直流电压输出，或者将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电，所述直流电压即为模拟储能电池的输出电压；

确定所述模拟能电池的额定输出电压及仿真模式；

在接收到控制单元局域网络CAN总线传送的工作指令之后，根据所述额定输出电压及所述仿真模式调整所输出电压。

提供一种如上所述的方法，所述确定所述模拟储能电池的额定输出电压及仿真模式，包括：

根据控制面板的输入或所述CAN总线传送的模式控制指令确定所述额定输出电压及所述仿真模式。

提供一种如上所述的方法，所述仿真模式包括新电池模式、老电池模式、带发电模式、不带发电模式、大内阻模式、小内阻模式、充电速率模式或故障模式中的至少一种，所述根据所述额定输出电压及当前的仿真模式控制所述仿真电池的输出电压，包括：

在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池的电能损耗减小所述输出电压的大小，或者

在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池充电改变所述输出电压的大小，并在充电完成后保持所述输出电压的大小；

所述将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电，包括：在电机发电时，将所述电机的能量逆变到所述交流电源。

提供一种如上所述的方法，所述方法还包括：对所述模拟储能电池的工作状态进行监测。

提供一种如上所述的方法，所述对所述模拟储能电池的工作状态进行监测，包括：

对所述模拟储能电池的输出电压、输出电流、对地电阻或电源柜的温度进行测量；和/或

根据所述模拟储能电池的输出电压和输出电流模拟计算系统级芯片SOC和/或电池状态SOH；和/或根据所述仿真模式选择不同的故障码输出；和/或根据监测结果显示所述模拟储能电池的工作状态。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种仿真电池包系统，其特征在于，所述仿真电池包系统包括：

整流逆变稳压器，用于接入交流电源并将所述交流电源的交流电压转换为直流电压输出，或者用于将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电，所述直流电压即为模拟储能电池的输出电压；

所述电压控制单元，用于确定所述模拟储能电池的额定输出电压和仿真模式，以及用于在接收了CAN总线传送的工作指令之后，根据所述额定输出电压及当前的仿真模式控制所述整流逆变稳压器调整所述输出电压。

提供一种如上所述的仿真电池包系统，

所述电压控制单元，还用于根据CAN总线传送的电压控制指令确定所述额定输出电压；或者

所述仿真电池包系统还包括：

控制面板，用于根据用户的选择输入当前的仿真模式及额定输出电压；

所述电压控制单元，还用于根据所述控制面板的输入确定所述额定输出电压及仿真模式。

提供一种如上所述的仿真电池包系统，所述电压控制单元，还用于在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池的电能损耗减小所述输出电压的大小或在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池充电改变所述输出电压的大小，并在充电完成后保持所述输出电压的大小，，或者还用于或者在电机发电时，将所述电机的能量逆变到所述交流电源，其中，所述仿真模式包括新电池、老电池、带发电、不带发电、大内阻、小内阻、充电速率或故障模式中的至少一种。。

提供一种如上所述的仿真电池包系统，所述仿真电池包系统还包括:

模拟电池管理单元,用于对所述模拟储能电池的工作状态进行监测，或者用于模拟不同故障模式。

提供一种如上所述的仿真电池包系统，所述仿真电池包系统，还包括显示单元：

所述模拟电池管理单元，还用于对所述储能电池的输出电压、输出电流、对地电阻或电源柜的温度进行测量，和/或根据输出电压和输出电流模拟计算系统级芯片SOC和/或电池状态SOH，和/或根据所述仿真模式选择不同的故障码输出；

所述显示单元，用于根据所述模拟电池管理单元的检测结果显示所述模拟储能电池的工作状态。

 本发明提出的一种电池包的仿真方法及仿真电池包系统，能够根据设定的额定输出电压以及不同的仿真模式提供动态可调的输出电压，模仿储能电池的电量消耗、充电等特性。还可以包含一个模拟的电池管理系统，动态提供系统级芯片、电池健康状态、故障码等供电动车主动力链系统测试，其实现功能与电池包的功能完全一致，不仅操作方便，而且为检验电动车及其子系统的功能、性能提供了经济、安全、便利的测试环境。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电池包的仿真方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种仿真电池包系统的元件连接示意图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

 本发明实施例提供了一种电池包的仿真方法。需要说明的是本实施例中将以仿真电池包系统在电动车的仿真系统中的应用为例对仿真电池包系统的实现方法进行说明，实际应用中，用于该方法也可用于电动船舶、电动摩托等任何使用储能电池的仿真系统。请参阅图1，方法流程包括如下步骤：

S110、接入交流电源并将该交流电源的交流电压转换为直流电压输出，该直流电压即为模拟储能电池的输出电压，或者将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电。

实际应用中，可以采用整流逆变稳压器实现开关式整流将交流电压变成需要的直流电压源。

S120、确定该模拟能电池的额定输出电压。

具体的，不同的电池包可能具有不同的电压幅值（即额定输出电压）。

实际应用中，可以通过电压控制单元对整流逆变稳压器的输出电压进行控制，确定该模拟能电池的额定输出电压时，需要由电压控制单元根据控制面板的输入或该CAN总线传送的电压控制指令确定该额定输出电压。

实际应用中，可在控制面板上设置电压和仿真模式的选择按键或旋钮，用户可以通过选择按键或旋钮设定仿真电池包系统的额定输出电压和仿真模式。

也可通过CAN总线传送的由外部发布的模式控制指令确定。

S130、在接收到控制单元局域网络CAN总线传送的工作指令之后，根据该额定输出电压及该仿真模式调整所输出电压。

实际应用中，当整流逆变稳压器接通交流电源后，电压控制单元即开始控制模拟储能电池的输出电压，并在收到整车控制器指令之前，输出电压为零。

当接收到等待整车控制器的工作指令之后，电压控制单元可以通过电压控制单元控制整流逆变稳压器改变斩波角度来实现输出电压的调节，具体包括如下方式中的至少一种：

一、在该额定输出电压的范围内，根据该仿真模式模拟储能电池的电能损耗减小该输出电压的大小。

首先，真正的电池包在使用过程中，其输出电压会逐渐降低。电压控制单元根据这个特性逐渐降低模拟储能电池的输出电压：使用的电能越多，输出电压的降低也越多。

其次，真正的电池包有内阻，当输出电流大时，输出电压会降低，电压控制单元根据这个特性动态调整直流输出电压值。电流越大，电压降低越多，降低的幅度和电池的健康状态也联系起来，电池越老，电压降低越多。

二、在电机发电时，将该电机的能量逆变到该交流电源。

在能量回收发电时，能量被转换为电能储存在储能电池里。电压控制单元根据这个特性动态控制整流逆变单元将电机能量逆变到电网。

三、在该额定输出电压的范围内，根据该仿真模式模拟储能电池充电改变该输出电压的大小，并在充电完成后保持该输出电压的大小。

真实电池包的电压在充电过程中较快速的上升。充电有外充电和内部能量回收发电充电。电压控制单元根据这个特性动态调整直流输出电压值。当充电到预定能量后，假设充电完成，保持电压。

实际应用中，仿真模式可以包括新电池模式、老电池模式、带发电模式、不带发电模式、大内阻模式、小内阻模式、充电速率模式或故障模式中的至少一种。

实际应用中，还可以对该储能电池的工作状态进行监测，或者模拟不同故障模式

具体的，对该模拟储能电池的工作状态进行监测包括：对该储能电池的输出电压、输出电流、对地电阻或电源柜的温度进行测量；和/或

根据该模拟储能电池的工作输出电压和输出电流模拟计算系统级芯片SOC和/或电池状态SOH；和/或

根据该仿真模式选择不同的故障码输出；和/或

根据监测结果显示该模拟储能电池的工作状态。

需要说明的是，该步骤是由模拟BMS测量到的真实的输出直流电压、输出电流、对地电阻、电源柜的温度，但是由于所测量的对象是以整流逆变稳压器输出的直流电压模拟储能电池的输出电压为基础的，所以所测量的电池单元电压和电池单元温度都是模拟的，主动和被动均衡也是模拟的。

需要说明的是，当仿真电池包系统设置了模拟BMS，则可以通过模拟BMS接收CAN总想传送的各类指令。

实际应用中，也可以由显示单元根据监测结果显示该模拟储能电池的工作状态。显示的内容可以包括：仿真模式、输出电压、输出电流等用户感兴趣的信息，另外，显示的内容也可以根据用户具体需要进行调整。

需要说明的是，电压控制单元在对输出电压进行调节时，以及模拟BMS对模拟储能电池的工作状态进行监测时，均可以通过预编程序实现。

需要说明的是，本实施例中CAN总线可以采用仿真电池包系统的通讯协议，以便于电机控制器或电动车整车控制器的真实性。可以使电机控制器和整车控制器在台架和车辆上任意互换。

本实施例的电池包的仿真方法，能够根据设定的额定输出电压以及不同的仿真模式提供动态可调的输出电压，模仿储能电池的电量消耗、充电等特性。还可以包含一个模拟的电池管理系统，动态提供系统级芯片、电池健康状态、故障码等供电动车主动力链系统测试，其实现功能与电池包的功能完全一致，这为检验电动车及其子系统的功能、性能提供经济、安全、便利的测试环境。

在上述实施例的基础上，本发明还提供了一种仿真电池包系统。请参阅图2，该仿真电池包系统包括：

整流逆变稳压器211，其通过交流输入端子2111接入交流电源，并在将该交流电源的交流电压转换为直流电压之后通过电压输出端口2112输出，该直流电压即为模拟储能电池的输出电压，输出电压根据用电多少、电流大小进行实时降低以模仿电池的真实变化；

电压控制单元212，与该整流逆变稳压器211建立通讯连接，用于确定该模拟储能电池的额定输出电压和仿真模式，以及用于接收CAN总线220传送的工作指令之后，根据该额定输出电压及当前的仿真模式控制该整流逆变稳压器211调整该输出电压。

具体的，该电压控制单元212可以根据CAN总线220传送的电压控制指令确定该额定输出电压。

具体的，电压控制单元212，还用于在该额定输出电压的范围内，根据该仿真模式模拟储能电池的电能损耗减小该输出电压的大小，或者还用于在电机发电时，将该电机的能量逆变到该交流电源，或者还用于在该额定输出电压的范围内，根据该仿真模式模拟储能电池充电改变该输出电压的大小，并在充电完成后保持该输出电压的大小，其中，该仿真模式包括新电池、老电池、带发电、不带发电、大内阻、小内阻、充电速率或故障模式中的至少一种。

该仿真电池包系统还可以包括控制面板213及模拟电池管理单元214。

控制面板213与模拟电池管理单元214建立通讯连接，模拟电池管理单元214同时还与电压控制单元212、CAN总线220建立通讯连接。需要说明的是，实际应用中模拟电池管理单元214不是必须的，控制面板213也可以直接与电压控制单元212建立通讯连接，电压控制单元212也可直接与CAN总线连接。

具体的，控制面板213上设有电压选择按键及模式选择按键，用于根据用户的选择输入当前的仿真模式及额定输出电压。具体的，也可将按键设置为旋钮。

电压控制单元212还可以根据该控制面板213的输入确定该额定输出电压。

实际应用中，该控制面板213上还可以设置启电源按键、电源指示灯、紧急停止按键、故障指示按键、故障指示灯等运行指示灯等。具体的按键设置可以根据用户需要灵活设置和增减。

该模拟电池管理单元214，用于接收CAN总线220传送的外部控制器的指令以及对该储能电池的工作状态进行监测。

该模拟电池管理单元214，还用于对该储能电池的输出电压、输出电流、对地电阻或电源柜的温度进行测量，和/或根据输出电压和输出电流模拟计算系统级芯片SOC和/或电池状态SOH，和/或根据该仿真模式选择不同的故障码输出。

该仿真电池包系统还包括与该电池管理单元214建立通讯连接的显示单元215。该显示单元215，用于根据该模拟电池管理单元的检测结果显示该模拟储能电池的工作状态。

具体的显示内容可以包括：仿真模式、输出电压、输出电流等用户感兴趣的信息，另外，显示的内容也可以根据用户具体需要进行调整。

需要说明的是，电压控制单元在对输出电压进行调节时，以及模拟BMS对模拟储能电池的工作状态进行监测时，均可以通过预编程序实现。

需要说明的是，本实施例中CAN总线可以完全采用电池包系统的通讯协议，以便于电机控制器或电动车整车控制器的真实性。可以使电机控制器和整车控制器在台架和车辆上任意互换。

在对该仿真电池包系统进行操作时，当交流电源接上时，用户先启动电源按键，电源指示灯点亮，模拟电源管理单元214开始工作并等待外部控制器的指令，此时，电压控制模块212即开始控制整流逆变稳压器211的输出电压。在收到整车控制器指令之前，输出电压为零，电源指示灯2134闪动，说明已经准备好并随时可能供电。在仿真电池包系统工作过程中，所有信息通过CAN总线220和外部控制器交流，如整车控制器或电机控制器。在紧急情况下，按紧急停止按键2135停止供电，故障灯闪动。显示器215显示控制模式、输出电压、电流等用户需要的信息。

需要说明的是，上述整流逆变稳压器211、电压控制单元212及模拟电源管理单元214可置于同一个箱体之内，将控制面板213及显示器215设置在在箱体上。

本实施例的仿真电池包系统，通过电压控制单元根据设定的额定输出电压以及不同的仿真模式控制整流逆变稳压器提供动态可调的输出电压，模仿储能电池的电量消耗、充电等特性。还可以设置一个模拟的电池管理系统，动态提供系统级芯片、电池健康状态、故障码等供电动车主动力链系统测试，其实现功能与电池包的功能完全一致，这为检验电动车及其子系统的功能、性能提供经济、安全、便利的测试环境。

 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

 以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池包的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

接入交流电源并将所述交流电源的交流电压转换为直流电压输出，或者将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电，所述直流电压即为模拟储能电池的输出电压；

确定所述模拟能电池的额定输出电压及仿真模式；

在接收到控制单元局域网络CAN总线传送的工作指令之后，根据所述额定输出电压及所述仿真模式调整所输出电压。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述模拟储能电池的额定输出电压及仿真模式，包括：

根据控制面板的输入或所述CAN总线传送的模式控制指令确定所述额定输出电压及所述仿真模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述仿真模式包括新电池模式、老电池模式、带发电模式、不带发电模式、大内阻模式、小内阻模式、充电速率模式或故障模式中的至少一种，所述根据所述额定输出电压及当前的仿真模式控制所述仿真电池的输出电压，包括：在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池的电能损耗减小所述输出电压的大小，或者在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池充电改变所述输出电压的大小，并在充电完成后保持所述输出电压的大小；

所述将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电，包括：在电机发电时，将所述电机的能量逆变到所述交流电源。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述模拟储能电池的工作状态进行监测；或者

模拟不同故障模式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述模拟储能电池的工作状态进行监测，包括：

对所述模拟储能电池的输出电压、输出电流、对地电阻或电源柜的温度进行测量；和/或

根据所述模拟储能电池的输出电压和输出电流模拟计算系统级芯片SOC和/或电池状态SOH；和/或

根据所述仿真模式选择不同的故障码输出；和/或

根据监测结果显示所述模拟储能电池的工作状态。

6.一种仿真电池包系统，其特征在于，所述仿真电池包系统：

整流逆变稳压器，用于接入交流电源并将所述交流电源的交流电压转换为直流电压输出，或者用于将电机回馈的电能返回到电网以模拟回收能量给储能电池充电，所述直流电压即为模拟储能电池的输出电压；

所述电压控制单元，用于确定所述模拟储能电池的额定输出电压和仿真模式，以及用于在接收了CAN总线传送的工作指令之后，根据所述额定输出电压及当前的仿真模式控制所述整流逆变稳压器调整所述输出电压。

7.根据权利要求6所述的仿真电池包系统，其特征在于，

所述电压控制单元，还用于根据CAN总线传送的电压控制指令确定所述额定输出电压；或者

所述仿真电池包系统还包括：

控制面板，用于根据用户的选择输入当前的仿真模式及额定输出电压；

所述电压控制单元，还用于根据所述控制面板的输入确定所述额定输出电压及仿真模式。

8.根据权利要求6所述的仿真电池包系统，其特征在于，

所述电压控制单元，还用于在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池的电能损耗减小所述输出电压的大小或在所述额定输出电压的范围内，根据所述仿真模式模拟储能电池充电改变所述输出电压的大小，并在充电完成后保持所述输出电压的大小，，或者还用于或者在电机发电时，将所述电机的能量逆变到所述交流电源，其中，所述仿真模式包括新电池、老电池、带发电、不带发电、大内阻、小内阻、充电速率或故障模式中的至少一种。

9.根据权利要求6至8所述的仿真电池包系统，其特征在于，所述仿真电池包系统还包括:

模拟电池管理单元,用于对所述模拟储能电池的工作状态进行监测，或者用于模拟不同故障模式。

10.根据权利要求9所述的仿真电池包系统，其特征在于，所述仿真电池包系统，还包括显示单元：

所述模拟电池管理单元，还用于对所述储能电池的输出电压、输出电流、对地电阻或电源柜的温度进行测量，和/或根据输出电压和输出电流模拟计算系统级芯片SOC和/或电池状态SOH，和/或根据所述仿真模式选择不同的故障码输出；

所述显示单元，用于根据所述模拟电池管理单元的检测结果显示所述模拟储能电池的工作状态。