CN107478927B - 一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备 - Google Patents

一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备 Download PDF

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

Abstract

一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备，包括电池管理检测系统，电池管理检测系统包括n个串联的模块化模拟电池单体，电源与每个电池模拟单体、主控制器连接；模块化电池模拟单体包括信号隔离，信号隔离和主、从控制器连接，隔离DC/DC连接从控制器，从控制器连接程控隔离DC/DC，控制程控隔离DC/DC输出需要模拟的电压值，同时从控制器采集程控隔离DC/DC输出的电压和电流信号并通过信号隔离传输给主控制器，主控制器处理相关信息并实时显示在人机接口上；每个模块化模拟电池单体对应一个单体正极和一个单体负极，这些电极在对电池管理系统BMS进行测试时连接相应控制电压监测线路；本发明具有成本低、准确度高等优点。

Description

一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备
技术领域
本发明涉及电池管理领域，特别涉及一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备。
背景技术
随着能源危机的发展和环境问题的日益突出，作为绿色能源的一大重要组成部分的电动汽车，已引起世界各国的广泛关注。电池作为电动汽车核心部件之一，是电动汽车的驱动能源。电池的性能很复杂，在汽车的正常运行中，在不损伤电池使用寿命的前提下，保证电池正常高效的工作，已成为目前电动汽车研究的一大重难点。
电池管理系统主要是为了提高电池的利用率，防止电池出现过度充电、过度放电、各电池单体电量不均衡等状况，监控电池的状态，保证电池安全稳定，延长电池的使用寿命。电池管理系统的精确度和实时性是评价电池管理系统的两个主要指标。
目前有很多厂家研发了电池管理系统产品，这些产品的性能参差不齐。在电池管理系统投入使用前，为了保证电池管理系统在汽车上可靠运行，在产品设计成型后，必须对电池管理系统进行全面的测试。但是在测试时，由于真实的电池单体各种性能指标有很大的差异，而且不能快速实现对电池各种参数的改变，测试成本较高，且具有一定的危险性，故使用真实的电池测试电池管理系统的性能不太可行。综上所述，需要一个可以模拟电池的设备对电池管理系统进行诊断。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备，可以模拟不同电池的特性，检测电池管理系统的性能。
为了达到上述目的，本发明采用的方案是：
一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备，包括电池管理检测系统，电池管理检测系统包括n个模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)，n个模块化模拟电池单体Ci串联，模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n-1)负极与其相邻模块化模拟电池单体Ci+1正极连接，第一个模块化模拟电池单体C1的单体正极P1作为电池组正极P，而最后一个模块化模拟电池单体Cn的单体正极Nn作为电池组负极N，电源1与每个电池模拟单体Ci、主控制器2连接，为其提供能源；
所述的模块化电池模拟单体Ci包括信号隔离4、从控制器5、隔离DC/DC6和程控隔离DC/DC7，信号隔离4和主控制器2双向连接，信号隔离4和从控制器5通过通信总线连接，将主控制器2发送的命令传到从控制器5，信号隔离4将相应模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)与其他模块化模拟电池单体Cj(j＝0,1,2…,n,j≠i)隔离，使模块化模拟电池单体Ci之间串联；隔离DC/DC6连接从控制器5的电力输入端，从控制器5通过控制线连接程控隔离DC/DC7，控制程控隔离DC/DC7输出需要模拟的电压值，同时从控制器5采集程控隔离DC/DC7输出的电压和电流信号并通过信号隔离4传输给主控制器2，主控制器2处理相关信息并实时显示在人机接口3上；每个模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)对应一个单体正极Pi(i＝0,1,2…,n)和一个单体负极Ni(i＝0,1,2…,n)，这些电极在对电池管理系统BMS进行测试时连接相应控制电压监测线路。
一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备的检测方法，包括以下步骤：
第一步，将电池管理系统与电池管理检测系统连接；
第二步，操纵者通过人机接口3向主控制器2下达控制命令，控制模块化电池模拟单体Ci模拟出真实化学电池的相关特性参数；
第三步，主控制器2接收到人机接口3下达的命令后，通过通信总线向各个模块化模拟电池单体Ci发送设置单个模拟电池单体电压的命令；
第四步，各个模块化模拟电池单体Ci的从控制器5接收到命令后，对命令进行解析，经过控制线控制程控隔离DC/DC7；
第五步，程控隔离DC/DC7根据从控制器5的控制命令模拟出相应的电压；
第六步，程控隔离DC/DC7输出的电压信号和电流信号经模数转换采集回从控制器5，通过通信总线将采集到的信号发送到主控制器2，实时显示在人机接口3上。
所述的第三步通信总线为CAN总线或485串口总线。
本发明的有益效果为：
每个模块化模拟电池单体Ci都包括一个从控制器5，所有的从控制器5都和主控制器2连接，便于主控制器2独立控制每个模块化模拟电池单体Ci，根据实际情况模拟不同数量的电池单体，增加了使用的灵活性。隔离DC/DC6和程控隔离DC/DC7将电池管理检测系统和电源1隔离，信号隔离4将信号隔离，这样可以有效消除电路中由于参考地不同而存在的较高共模电压的问题，保证系统的正常工作。本发明可以像真实的电池一样输出电压和电流，可带实际负载，可更好模拟电池，实现对电池管理系统的测试。采用模块化的设计，结构简单，易于实现，可靠性高，使用和维修更加方便，便于进行批量化生产。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
图2为本发明的硬件连接图。
图3为本发明实施例的检测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。
如图1所示，一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备，包括电池管理检测系统，电池管理检测系统包括n个模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)，n个模块化模拟电池单体Ci串联，模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n-1)负极与其相邻模块化模拟电池单体Ci+1正极连接，第一个模块化模拟电池单体C1的单体正极P1作为电池组正极P，而最后一个模块化模拟电池单体Cn的单体正极Nn作为电池组负极N，电源1与每个电池模拟单体Ci的主控制器2连接，为其提供能源；
所述的模块化电池模拟单体Ci包括信号隔离4、从控制器5、隔离DC/DC6和程控隔离DC/DC7，信号隔离4和主控制器2双向连接，信号隔离4和从控制器5通过通信总线连接，将主控制器2发送的命令传到从控制器5，信号隔离4将相应模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)与其他模块化模拟电池单体Cj(j＝0,1,2…,n,j≠i)隔离，使模块化模拟电池单体Ci之间串联；隔离DC/DC6连接从控制器5的电力输入端，为从控制器5提供电源，并实现电隔离；从控制器5通过控制线连接程控隔离DC/DC7，控制程控隔离DC/DC7输出需要模拟的电压值；同时，从控制器5采集程控隔离DC/DC7输出的电压和电流信号并通过信号隔离4传输给主控制器2，主控制器2处理相关信息并实时显示在人机接口3上；每个模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)对应一个单体正极Pi(i＝0,1,2…,n)和一个单体负极Ni(i＝0,1,2…,n)，这些电极在对电池管理系统BMS进行测试时连接相应控制电压监测线路。
参照图2和图3，一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备的检测方法，包括以下步骤：
第一步，将电池管理系统与电池管理检测系统连接；
第二步，操纵者通过人机接口3向主控制器2下达控制命令，控制模块化电池模拟单体Ci模拟出真实化学电池的相关特性参数；
第三步，主控制器2接收到人机接口3下达的命令后，通过通信总线向各个模块化模拟电池单体Ci发送设置单个模拟电池单体电压的命令；
第四步，各个模块化模拟电池单体Ci的从控制器5接收到命令后，对命令进行解析，经过控制线控制程控隔离DC/DC7；
第五步，程控隔离DC/DC7根据从控制器5的控制命令模拟出相应的电压；
第六步，程控隔离DC/DC7输出的电压信号和电流信号经模数转换采集回从控制器5，通过通信总线将采集到的信号发送到主控制器2，实时显示在人机接口3上。
所述的第三步通信总线为CAN总线或485串口总线等。

Claims (3)

1.一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备，其特征在于：包括电池管理检测系统，电池管理检测系统包括n个模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)，n个模块化模拟电池单体Ci串联，模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n-1)负极与其相邻模块化模拟电池单体Ci+1正极连接，第一个模块化模拟电池单体C1的单体正极P1作为电池组正极P，而最后一个模块化模拟电池单体Cn的单体正极Nn作为电池组负极N，电源(1)与每个电池模拟单体Ci、主控制器(2)连接；
所述的模块化电池模拟单体Ci包括信号隔离(4)、从控制器(5)、隔离DC/DC(6)和程控隔离DC/DC(7)，信号隔离(4)和主控制器(2)双向连接，信号隔离(4)和从控制器(5)通过通信总线连接，将主控制器(2)发送的命令传到从控制器(5)，信号隔离(4)将相应模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)与其他模块化模拟电池单体Cj(j＝0,1,2…,n,j≠i)隔离，使模块化模拟电池单体Ci之间串联；隔离DC/DC(6)连接从控制器(5)的电力输入端，从控制器(5)通过控制线连接程控隔离DC/DC(7)，控制程控隔离DC/DC(7)输出需要模拟的电压值，同时从控制器(5)采集程控隔离DC/DC(7)输出的电压和电流信号并通过信号隔离(4)传输给主控制器(2)，主控制器(2)处理相关信息并实时显示在人机接口(3)上；每个模块化模拟电池单体Ci(i＝0,1,2…,n)对应一个单体正极Pi(i＝0,1,2…,n)和一个单体负极Ni(i＝0,1,2…,n)，这些电极在对电池管理系统BMS进行测试时连接相应控制电压监测线路。
2.根据权利要求1所述的一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，将电池管理系统与电池管理检测系统连接；
第二步，操纵者通过人机接口(3)向主控制器(2)下达控制命令，控制模块化电池模拟单体Ci模拟出真实化学电池的相关特性参数；
第三步，主控制器(2)接收到人机接口(3)下达的命令后，通过通信总线向各个模块化模拟电池单体Ci发送设置单个模拟电池单体电压的命令；
第四步，各个模块化模拟电池单体Ci的从控制器(5)接收到命令后，对命令进行解析，经过控制线控制程控隔离DC/DC(7)；
第五步，程控隔离DC/DC(7)根据从控制器(5)的控制命令模拟出相应的电压；
第六步，程控隔离DC/DC(7)输出的电压信号和电流信号经模数转换采集回从控制器(5)，通过通信总线将采集到的信号发送到主控制器(2)，实时显示在人机接口(3)上。
3.根据权利要求2所述的一种基于模块化模拟电池单体的电池管理系统检测设备的检测方法，其特征在于：所述的第三步通信总线为CAN总线或485串口总线。
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