CN115712067A - 可调内阻的电芯模拟装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电芯模拟领域，具体涉及了一种可调内阻的电芯模拟装置及其使用方法。本发明包括：DC‑DC直流电压转换器的输出正极连接LDO的输入正极；LDO的输出正极经过第一电位器连接至电芯模拟输出正极；LDO的输出负极连接至电芯模拟输出负极；LDO的输出正极和LDO的输出负极还经过反馈调节电路连接至LDO的FB端；本发明通过设置可调的反馈调节电路和可调的第一电位器，能够模拟出锂离子电芯的电器特性，并实现快速模拟电芯的输出电压与内阻的快速工况转换，在BMS系统的测试中，不需要在对不同工况进行测试时进行多余等待，省去了电芯漫长的充放电时间。

Description

可调内阻的电芯模拟装置及其使用方法

技术领域

本发明属于电芯模拟领域，具体涉及了一种可调内阻的电芯模拟装置及其使用方法。

背景技术

在电动汽车的电池管理（BMS）系统测试过程中，需要用动力电池包作为测试的负载对象。动力电池包是有若干个锂离子电芯串并联组成的，这些串并联的电芯内阻的变化对于测试结果的影响至关重要。

目前，对于BMS系统的测试，使用实际的动力电池包作为负载对象。但是，实际的动力电池包中的电芯由于自身物理的特性，不能在短时间内实现各种工况的转换，比如电压的变化和内阻的变化等，因此会产生不必要的等待时间，减缓新产品的研发速度，造成科研成本的增加。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有技术中动力电池包中的电芯不能短时间内实现不同工况之间的转换，延长测试时间拖慢研发进度的问题。基于此，本发明提供了一种可调内阻的电芯模拟装置：

所述装置包括：DC-DC直流电压转换器、LDO、反馈调节电路和第一电位器；

DC-DC直流电压转换器的输出正极连接LDO的输入正极；

LDO的输出正极经过第一电位器连接至电芯模拟输出正极；LDO的输出负极连接至电芯模拟输出负极；

LDO的输出正极和LDO的输出负极还经过反馈调节电路连接至LDO的FB端。

在一些优选的实施方式中，所述反馈调节电路，具体包括：

LDO的输出正极经过两个串联的电阻R2和电阻R3连接至LDO的输出负极，电阻R2和电阻R3之间的节点连接至LDO的FB端；电阻R2和电阻R3中至少一个为第二电位器。

在一些优选的实施方式中，所述电芯模拟装置还包括通信隔离模块，通过控制总线与第一电位器和反馈调节电路分别连接，并通过控制总线与上位机连接。

本发明的另一方面，还提供一种可调内阻的电芯模拟装置的使用方法，基于上述的可调内阻的电芯模拟装置实施，所述方法包括：

向上位机输入目标电压和目标内阻，生成第一电位器参数和第二电位器参数；

通信隔离模块根据所述第一电位器参数和第二电位器参数分别控制第一电位器的电阻和反馈调节电路的各电阻；

DC-DC直流电压转换器将外部电源的输入电压转化为稳定直流电压；

LDO将所述稳定直流电压转化为LDO输出电压，LDO输出电压还受到反馈电压的调控；

反馈调节电路基于所述LDO输出电压，生成反馈电压并传输至LDO的FB端；

基于所述LDO输出电压，经由第一电位器输出为模拟电芯输出电压，获得具有目标内阻且输出目标电压的模拟电芯。

在一些优选的实施方式中，所述方法还包括改变LDO输出电压的步骤，具体为：

向上位机输入新的目标电压和新的目标内阻，通过调整反馈调节电路中电阻R2和电阻R3的比值，使所述反馈电压改变为新的反馈电压；

LDO基于新的反馈电压，根据反馈调节电路中电阻R2和电阻R3的比值生成新的LDO 输出电压：

其中，

表示LDO输出电压，

表示电阻R2的阻值，

表示电阻R3的阻值，

表 示为恒定的LDO内部的反馈参考电压。在一些优选的实施方式中，所述方法还包括将电芯模 拟装置应用于BMS系统的步骤，具体包括：将DC-DC直流电压转换器连接外部直流电压源；

将所述电芯模拟输出正极与BMS系统电芯正极采集端连接；

将所述电芯模拟输出负极与BMS系统电芯负极采集端连接；

通过上位机输入目标电压和目标内阻，实时响应上位机指令并调整第一电位器参数和第二电位器参数，获得具有目标电压和目标内阻的模拟电芯；

通过具有目标电压和目标内阻的模拟电芯测试BMS系统的性能参数。

本发明的有益效果：

（1）本发明的装置通过设置可调的反馈调节电路和可调的第一电位器，能够模拟出锂离子电芯的电器特性，并实现快速模拟电芯的输出电压与内阻的快速工况转换，在BMS系统的测试中，不需要在对不同工况进行测试时进行多余等待，省去了电芯漫长的充放电时间，提高了研发效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施可调内阻的电芯模拟装置的链接结构示意图；

图2是本发明实施例中可调内阻的电芯模拟装置的使用方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中将本发明的施可调内阻的电芯模拟装置用于BMS测试的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请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申请。

本发明的一种带内阻调节的电芯模拟装置主要包括：DC-DC直流电压转换器、LDO、反馈调节电路和第一电位器；

DC-DC直流电压转换器的输出正极连接LDO的输入正极；

LDO的输出正极经过第一电位器连接至电芯模拟输出正极；LDO的输出负极连接至电芯模拟输出负极；

LDO的输出正极和LDO的输出负极还经过反馈调节电路连接至LDO的FB端。

本发明通过设置可调的反馈调节电路和可调的第一电位器，实现快速模拟电芯的输出电压与内阻的快速工况转换，在BMS系统的测试中，不需要在对不同工况进行测试时进行多余等待，省去了电芯漫长的充放电时间，提高了研发效率。

为了更清晰地对本发明可调内阻的电芯模拟装置进行说明，下面结合图1对本发明实施例中各组件展开详述。

本发明第一实施例的可调内阻的电芯模拟装置，包括DC-DC直流电压转换器、LDO、反馈调节电路和第一电位器，各步骤详细描述如下：

DC-DC直流电压转换器的输出正极连接LDO的输入正极；

LDO的输出正极经过第一电位器连接至电芯模拟输出正极；LDO的输出负极连接至电芯模拟输出负极；第一电位器为可调电位器；

LDO的输出正极和LDO的输出负极还经过反馈调节电路连接至LDO的FB端。

在本实施例中，所述反馈调节电路，具体包括：

LDO的输出正极经过两个串联的电阻R2和电阻R3连接至LDO的输出负极，电阻R2和电阻R3之间的节点连接至LDO的FB端；电阻R2和电阻R3中至少一个为第二电位器。

本实施例中所提到的电位器均采用数字电位器，数字电位器可根据上位机发出的控制指令直接地提供所需要的阻值，模拟出锂离子电芯的电器特性，可通过与上位机的联动实现快速的改变模拟电芯的工况。

在本实施例中，所述电芯模拟还包括通信隔离模块，通过控制总线与第一电位器和反馈调节电路分别连接，并通过控制总线与上位机连接。

通过改变两个第二电位器的比例即可实现调整LDO的反馈电压进而调整LDO的输出电压。

本发明的第二实施例，提供一种可调内阻的电芯模拟装置的使用方法，通过上述的可调内阻的电芯模拟装置实施，所述方法如图2所示，包括：

S100，向上位机输入目标电压和目标内阻，生成第一电位器参数和第二电位器参数；

S200，通信隔离模块根据所述第一电位器参数和第二电位器参数分别控制第一电位器的电阻和反馈调节电路的各电阻；

S300，DC-DC直流电压转换器将外部电源的输入电压转化为稳定直流电压；该稳定直流电压作为LDO的输入电压；

S400，LDO将所述稳定直流电压转化为LDO输出电压，LDO输出电压还受到反馈电压的调控；

S500，反馈调节电路基于所述LDO输出电压，生成反馈电压并传输至LDO的FB端；通过改变两个第二电位器的比例，即可改变LDO的输出电压，在如图1所示的电路中，R2为可变电位器，可通过数字电位器实现，仅通过改变R1的阻值即可改变LDO的输出电压为新的目标电压。

S600，基于所述LDO输出电压，经由第一电位器输出为模拟电芯输出电压，获得具有目标内阻且输出目标电压的模拟电芯。需要调整模拟电芯的内阻时，仅需向上位机输入目标内阻，自动生成第一电位器参数，根据第一电位器参数调整第一电位器的电阻获得具有新的目标内阻的电芯模拟装置。

在本实施例中，所述方法还包括改变LDO输出电压的步骤，具体为：

S700，向上位机输入新的目标电压和新的目标内阻，通过调整反馈调节电路中电阻R2和电阻R3的比值，使所述反馈电压改变为新的反馈电压；

LDO基于新的反馈电压，根据反馈调节电路中电阻R2和电阻R3的比值生成新的LDO 输出电压：

其中，

表示LDO输出电压，

表示电阻R2的阻值，

表示电阻R3的阻值，

表 示为恒定的LDO内部的反馈参考电压。

S800，LDO基于新的反馈电压，生成新的LDO输出电压。

如果用电芯实物做实验，当需要比较低电压的时候，只能把电芯放电至所需电压，非常耗时，当需要高电压时，需要将电芯充电至所需电压，耗时耗电。电芯的内阻随使用寿命时间的长短会有变化，如果用实际电芯，这个时间更长。本装置可以通过上位机下发相应的目标值，可立即实现相应的电压输出和内阻调整。

在本实施例中，所述方法还包括将电芯模拟装置应用于BMS系统的步骤，如图3所示；具体包括：将DC-DC直流电压转换器连接外部直流电压源；

将所述电芯模拟输出正极与BMS系统电芯正极采集端连接；

将所述电芯模拟输出负极与BMS系统电芯负极采集端连接；

通过上位机输入目标电压和目标内阻，实时响应上位机指令并调整第一电位器参数和第二电位器参数，获得具有目标电压和目标内阻的模拟电芯；

通过具有目标电压和目标内阻的模拟电芯测试BMS系统的性能参数。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨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、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可调内阻的电芯模拟装置，其特征在于，所述装置包括：DC-DC直流电压转换器、LDO、反馈调节电路和第一电位器；

DC-DC直流电压转换器的输出正极连接LDO的输入正极；

LDO的输出正极经过第一电位器连接至电芯模拟输出正极；LDO的输出负极连接至电芯模拟输出负极；

LDO的输出正极和LDO的输出负极还经过反馈调节电路连接至LDO的FB端。

2.根据权利要求1所述的可调内阻的电芯模拟装置，其特征在于，所述反馈调节电路，具体包括：

LDO的输出正极经过两个串联的电阻R2和电阻R3连接至LDO的输出负极，电阻R2和电阻R3之间的节点连接至LDO的FB端；电阻R2和电阻R3中至少一个为第二电位器。

3.根据权利要求2所述的可调内阻的电芯模拟装置，其特征在于，所述电芯模拟装置还包括通信隔离模块，通过控制总线与第一电位器和反馈调节电路分别连接，并通过控制总线与上位机连接。

4.一种可调内阻的电芯模拟装置的使用方法，其特征在于，所述方法通过如权利要求3所述的可调内阻的电芯模拟装置实施，所述方法包括：

向上位机输入目标电压和目标内阻，生成第一电位器参数和第二电位器参数；

通信隔离模块根据所述第一电位器参数和第二电位器参数分别控制第一电位器的电阻和反馈调节电路的各电阻；

DC-DC直流电压转换器将外部电源的输入电压转化为稳定直流电压；

LDO将所述稳定直流电压转化为LDO输出电压，LDO输出电压还受到反馈电压的调控；

反馈调节电路基于所述LDO输出电压，生成反馈电压并传输至LDO的FB端；

基于所述LDO输出电压，经由第一电位器输出为模拟电芯输出电压，获得具有目标内阻且输出目标电压的模拟电芯。

5.根据权利要求4所述的可调内阻的电芯模拟装置的使用方法，其特征在于，所述方法还包括改变LDO输出电压的步骤，具体为：

向上位机输入新的目标电压和新的目标内阻，通过调整反馈调节电路中电阻R2和电阻R3的比值，使所述反馈电压改变为新的反馈电压；

LDO基于新的反馈电压，根据反馈调节电路中电阻R2和电阻R3的比值生成新的LDO输出 电压：

其中，

表示LDO输出电压，

表示电阻R2的阻值，

表示电阻R3的阻值，

表示为恒定的LDO内部的反馈参考电压。

6.根据权利要求4所述的可调内阻的电芯模拟装置的使用方法，其特征在于，所述方法还包括将电芯模拟装置应用于BMS系统的步骤，具体包括：

将DC-DC直流电压转换器连接外部直流电压源；

将所述电芯模拟输出正极与BMS系统电芯正极采集端连接；

将所述电芯模拟输出负极与BMS系统电芯负极采集端连接；

通过上位机输入目标电压和目标内阻，实时响应上位机指令并调整第一电位器参数和第二电位器参数，获得具有目标电压和目标内阻的模拟电芯；

通过具有目标电压和目标内阻的模拟电芯测试BMS系统的性能参数。

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