CN114089076A

CN114089076A - 一种动力电池的模拟电路

Info

Publication number: CN114089076A
Application number: CN202111433295.8A
Authority: CN
Inventors: 赵宇彤; 金渊; 陈平; 刘秀兰; 关宇; 陈熙; 程林; 张倩; 迟忠君
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Priority date: 2021-11-29
Filing date: 2021-11-29
Publication date: 2022-02-25

Abstract

本发明公开了一种动力电池的模拟电路。该发明包括：模拟电压源，一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的第一特性，其中，第一特性至少包括以下内容：电压、负荷、电池能量、运行时间特性；内阻模拟回路，一端与模拟电压源连接，另一端与RC模拟回路连接，用于模拟动力电池的内阻变化；RC模拟回路，一端与供电电源的正极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的动态响应特性。通过本发明，解决了相关技术中对充电设备的测试模式无法对充电设备的暂态性进行研究和测试的问题。

Description

一种动力电池的模拟电路

技术领域

本发明涉及新能源电动汽车领域，具体而言，涉及一种动力电池的模拟电路。

背景技术

相关技术中，在电动汽车对充电设备的测试中，一般采用电阻负载或电子负载配合电池电压模拟装置进行，其中电阻负载模拟动力电池的负荷，电池电压模拟装置模拟动力电池的电压。这种方式只能模拟动力电池的部分特性。随着电动汽车及充电设备技术的发展和进步，对充电设备的测试提出了更严格的要求。

根据当前对动力电池模型的研究以及不同的研究侧重点，主要将其分为电化学模型、热模型、耦合模型、电气模型和性能模型。电化学模型主要研究动力电池内部电化学反应过程；热模型主要研究动力电池的发热和热传导过程，研究热量与电池之间的相互作用关系；耦合模型主要分析电化学反应与温度等多种因素对动力电池的综合影响；电气模型主要利用电气元件组成电路描述电池外特性；性能模型通过不同方法研究动力电池的外特性，是对动力电池研究最简单、最常用的模型。

针对相关技术中存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动力电池的模拟电路，以解决相关技术中对充电设备的测试模式无法对充电设备的暂态性进行研究和测试的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种动力电池的模拟电路。该发明包括：模拟电压源，一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的第一特性，其中，第一特性至少包括以下内容：电压、负荷、电池能量、运行时间特性；内阻模拟回路，一端与模拟电压源连接，另一端与RC模拟回路连接，用于模拟动力电池的内阻变化；RC模拟回路，一端与供电电源的正极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的动态响应特性。

进一步地，模拟电压源包括：第一电容回路，包括第一电容、二极管以及开关，第一电容的一端与二极管的负极连接，第一电容的另一端与供电电源的负极连接，二极管的另一端与内阻模拟回路的一端连接，开关与二极管并联；电阻回路，包括第一电阻，第一电阻的一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路的一端连接；电流源回路，包括可控直流电流源，可控直流电流源的一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路的一端连接。

进一步地，RC模拟回路包括：第二电阻与第二电容，第二电阻与第二电容并联。

进一步地，内阻模拟回路包括第三电阻。

进一步地，第一电容为电容阵列，电容阵列的可调范围为1000-4500μF。

进一步地，第一电阻为电阻阵列，电阻阵列可调范围为0.1-2Ω。

进一步地，可控直流电流源的电流可调整，电流的调整范围为0-250A。

进一步地，第二电容为电容阵列，电容阵列的可调范围为0-4μF。

进一步地，第二电阻为电阻阵列，电阻阵列的可调范围为0-2Ω。

进一步地，第三电阻为电阻阵列，电阻阵列的可调范围为0-1Ω。

通过本发明，采用以下步骤：模拟电压源，一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的第一特性，其中，第一特性至少包括以下内容：电压、负荷、电池能量、运行时间特性；内阻模拟回路，一端与模拟电压源连接，另一端与RC模拟回路连接，用于模拟动力电池的内阻变化；RC模拟回路，一端与供电电源的正极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的动态响应特性。，解决了相关技术中对充电设备的测试模式无法对充电设备的暂态性进行研究和测试的问题。进而达到了模拟动力电池负载，开展充电设备测试的效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例提供的一种动力电池的模拟电路的拓扑结构图；

其中，包括以下附图标记：

10，模拟电压源；20，内阻模拟回路；30，RC模拟回路。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明的实施例，提供了一种动力电池的模拟电路。

图1是根据本发明实施例提供的一种动力电池的模拟电路的拓扑结构图。如图1所示，该发明包括以下步骤：

具体地，模拟电压源10，一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路20连接，用于模拟动力电池的第一特性，其中，第一特性至少包括以下内容：电压、负荷、电池能量、运行时间特性。

具体地，内阻模拟回路20，一端与模拟电压源10连接，另一端与RC模拟回路30连接，用于模拟动力电池的内阻变化。

具体地，RC模拟回路30，一端与供电电源的正极连接，另一端与内阻模拟回路20连接，用于模拟动力电池的动态响应特性。

通过上述方法，本申请应用于电动汽车测试工作，用于测试电动汽车车载充电机、直流充电设备等。本申请的模拟电路既能模拟动力电池暂态特性，也能模拟动力电池稳态特性，可以对上述充电设备的暂态和稳态特性进行测试。

在一种可选的实例中，模拟电压源10包括：第一电容回路，包括第一电容、二极管以及开关，第一电容的一端与二极管的负极连接，第一电容的另一端与供电电源的负极连接，二极管的另一端与内阻模拟回路20的一端连接，开关与二极管并联；电阻回路，包括第一电阻，第一电阻的一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路20的一端连接；电流源回路，包括可控直流电流源，可控直流电流源的一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路20的一端连接。

在一种可选的实例中，RC模拟回路30包括：第二电阻与第二电容，第二电阻与第二电容并联。

在一种可选的实例中，内阻模拟回路20包括第三电阻。

在一种可选的实例中，第一电容为电容阵列，电容阵列的可调范围为1000-4500μF。

在一种可选的实例中，第一电阻为电阻阵列，电阻阵列可调范围为0.1-2Ω。

在一种可选的实例中，可控直流电流源的电流可调整，电流的调整范围为0-250A。

在一种可选的实例中，第二电容为电容阵列，电容阵列的可调范围为0-4μF。

在一种可选的实例中，第二电阻为电阻阵列，电阻阵列的可调范围为0-2Ω。

在一种可选的实例中，第三电阻为电阻阵列，电阻阵列的可调范围为0-1Ω。

本申请提供了一种动力电池的模拟电路，第一电容回路、电阻回路和电流源回路输出具有与模拟动力电池相同的电压、电流端口特征，采用范围在1000-4500μF的电容阵列模拟充电设备给电动汽车充电时的冲击性负荷，采用范围在0.1-2Ω的电阻阵列模拟动力电池的充电负荷。

该模拟电路工作时，电流源回路先给第一电容回路进行充电，模拟了动力的电池的电压特性，输出范围为0-1000VDC。第一电容回路的电压达到指定电压后，电流源回路停止充电，放电开关处于分位。将模拟负载投入充电设备输出端，开始测试。测试时，第一电容回路模拟动力电池与充电设备电压差造成的冲击过程，电阻回路模拟动力电池的负荷。

测试前，调整RC模拟回路30、电容阵列、内阻模拟回路20的值，模拟不同特性的动力电池的暂态特性。

本发明实施例提供的一种动力电池的模拟电路，通过模拟电压源10，一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路20连接，用于模拟动力电池的第一特性，其中，第一特性至少包括以下内容：电压、负荷、电池能量、运行时间特性；内阻模拟回路20，一端与模拟电压源10连接，另一端与RC模拟回路30连接，用于模拟动力电池的内阻变化；RC模拟回路30，一端与供电电源的正极连接，另一端与内阻模拟回路20连接，用于模拟动力电池的动态响应特性，解决了相关技术中对充电设备的测试模式无法对充电设备的暂态性进行研究和测试的问题。进而达到了模拟动力电池负载，开展充电设备测试的效果。

还需要说明的是，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、商品或者设备不仅包括那些要素，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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims

1.一种动力电池的模拟电路，其特征在于，包括：

模拟电压源，一端与供电电源的负极连接，另一端与内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的第一特性，其中，所述第一特性至少包括以下内容：电压、负荷、电池能量、运行时间特性；

内阻模拟回路，一端与所述模拟电压源连接，另一端与RC模拟回路连接，用于模拟动力电池的内阻变化；

RC模拟回路，一端与所述供电电源的正极连接，另一端与所述内阻模拟回路连接，用于模拟动力电池的动态响应特性。

2.根据权利要求1所述的模拟电路，其特征在于，所述模拟电压源包括：

第一电容回路，包括第一电容、二极管以及开关，所述第一电容的一端与所述二极管的负极连接，所述第一电容的另一端与所述供电电源的负极连接，所述二极管的另一端与所述内阻模拟回路的一端连接，所述开关与所述二极管并联；

电阻回路，包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述供电电源的负极连接，另一端与所述内阻模拟回路的一端连接；

电流源回路，包括可控直流电流源，所述可控直流电流源的一端与所述供电电源的负极连接，另一端与所述内阻模拟回路的一端连接。

3.根据权利要求1所述的模拟电路，其特征在于，所述RC模拟回路包括：

第二电阻与第二电容，所述第二电阻与所述第二电容并联。

4.根据权利要求1所述的模拟电路，其特征在于，所述内阻模拟回路包括第三电阻。

5.根据权利要求2所述的模拟电路，其特征在于，所述第一电容为电容阵列，所述电容阵列的可调范围为1000-4500μF。

6.根据权利要求2所述的模拟电路，其特征在于，所述第一电阻为电阻阵列，所述电阻阵列可调范围为0.1-2Ω。

7.根据权利要求2所述的模拟电路，其特征在于，所述可控直流电流源的电流可调整，所述电流的调整范围为0-250A。

8.根据权利要求3所述的模拟电路，其特征在于，所述第二电容为电容阵列，所述电容阵列的可调范围为0-4μF。

9.根据权利要求3所述的模拟电路，其特征在于，所述第二电阻为电阻阵列，所述电阻阵列的可调范围为0-2Ω。

10.根据权利要求4所述的模拟电路，其特征在于，所述第三电阻为电阻阵列，所述电阻阵列的可调范围为0-1Ω。