專利名稱：一種動力電池模擬系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于新能源汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種動力電池模擬系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在實際的電池管理系統(tǒng)應(yīng)用測試過程中，需要多路電壓輸出設(shè)備作為測試的輸入信號，即離線狀態(tài)下模擬電池系統(tǒng)。如，進(jìn)行動力電池管理系統(tǒng)功能驗證過程中，需提供動力電池的電壓信號，而在沒有動力電池的條件下，則需要使用串聯(lián)的穩(wěn)壓電源來模擬動力電池模塊電壓及總電壓信號來驗證動力電池管理系統(tǒng)的功能。在已有的技術(shù)中，大多數(shù)電池模擬系統(tǒng)采用普通的穩(wěn)壓電路及放大電路等來模擬電池的電壓輸出，這種系統(tǒng)不但精度難以符合測試的要求，同時安全及穩(wěn)定性能也不能滿足用戶的需求。而如果利用高精度電壓源來模擬動力電池成本高，難以滿足多路模塊電池電壓輸出的測試需求。在中國專利200720122169. X提出的電池模擬電路中，其采用電壓源與電流源的特點(diǎn)及放大器的精密度，可以產(chǎn)生穩(wěn)定的模擬電壓，但其通過串聯(lián)電阻的方式模擬電池，輸出電池電壓單一，不具有可調(diào)性，不能滿足電池系統(tǒng)動態(tài)功能驗證需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為彌補(bǔ)上述缺陷，提出一種能輸出不同的模擬電壓的動力電池模擬系統(tǒng)。本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案
一種動力電池模擬系統(tǒng)，包括多個電池模塊1-N、第一電源模塊、數(shù)字控制模塊和上位機(jī)。所述每一個電池模塊包括一個變壓器、一個整流濾波模塊、一個DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、 一個第二電源模塊、一個數(shù)字電源控制模塊和一個隔離模塊。所述變壓器的輸入端外接交流電源，變壓器的輸出端連接整流濾波模塊的輸入端，所述整流濾波模塊輸出端分別與DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端和第二電源模塊的輸入端連接。所述多個電池模塊I-N中的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端串聯(lián)連接，即第N_1個電池模塊N-I的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端高電位與第N個電池模塊N的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端低電位相連，第N-I個電池模塊(N-I)的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端低電位與第N-2個電池模塊 N-2的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端高電位相連，按照上述連接方式，直至第2電池模塊2的DC/ DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端的低電位連接第1電池模塊1的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端的高電位。每個電池模塊I-N中的所述第二電源模塊的輸出端與本電池模塊中的數(shù)字電源控制模塊相連，每個電池模塊I-N中的所述數(shù)字電源控制模塊的輸入端均通過本電池模塊I-N中的隔離模塊與數(shù)字控制模塊相連，所述每個電池模塊I-N中的所述數(shù)字電源控制模塊的輸出端與本電池模塊I-N中的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊相連，所述數(shù)字電源控制模塊通過SPI 通訊接受數(shù)字控制模塊的降壓比數(shù)字信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號控制DC/DC 轉(zhuǎn)換模塊的降壓比。
所述第一電源模塊輸入端與電池模塊1中的隔離模塊輸出端相連，輸出與數(shù)字控制模塊相連；第1電池模塊1中的第二電源模塊的輸出端還通過隔離模塊第一電源模塊的輸入端相連，為第一電源模塊提供隔離的電壓信號輸入。所述數(shù)字控制模塊還與上位機(jī)相連。本發(fā)明提出的電池模擬系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
利用數(shù)字電源控制模塊，可以根據(jù)用戶需要輸出不同的模擬電壓，并且能夠真實的模擬出動力電池的動態(tài)電壓輸出；
利用隔離模塊，將模擬的動力電池高壓與系統(tǒng)的低壓系統(tǒng)有效隔離，提高整個系統(tǒng)的安全與抗干擾性。


圖1為本發(fā)明提出的動力電池模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明各個電池模塊連接關(guān)系框圖。
具體實施例方式如圖1所示的動力電池模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖，包括多個電池模塊(1-N)、第一電源模塊、數(shù)字控制模塊和上位機(jī)。每一個電池模塊包括變壓器、整流濾波模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、第二電源模塊、數(shù)字電源控制模塊、隔離模塊。整流濾波模塊對變壓器輸出的交流電壓進(jìn)行整流濾波，利用二極管單向?qū)ㄌ匦詫⒔涣麟妷盒盘栟D(zhuǎn)換為直流電壓信號，再利用電容及電感的濾波特性進(jìn)行濾波處理，輸出穩(wěn)定的直流電壓信號，為DC/DC轉(zhuǎn)換模塊提供轉(zhuǎn)換電壓，同時為第二電源模塊提供電壓。數(shù)字電源控制模塊直接控制DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的降壓比例系數(shù)，通過與數(shù)字控制模塊中的單片機(jī)進(jìn)行通訊，接受用戶所需的動力電池模塊數(shù)以及模塊電壓信號，進(jìn)行計算后發(fā)送降壓比例系數(shù)給DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，從而控制DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓。DC/DC轉(zhuǎn)換模塊為本系統(tǒng)的輸出模塊，該模塊將整流濾波模塊輸出的穩(wěn)定直流高電壓進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換處理，降壓轉(zhuǎn)換比例根據(jù)用戶所需具有可調(diào)性。該模塊通過接收數(shù)字電源控制模塊發(fā)送的轉(zhuǎn)換控制信號，將整流濾波模塊輸出的穩(wěn)定直流高電壓進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)換處理，輸出用戶所需的直流穩(wěn)定電壓。第二電源模塊為各個電池模塊中的數(shù)字電源控制模塊提供工作電壓，而對于電池模塊1，第二電源模塊同時作為隔離模塊的輸入電壓，通過電源隔離芯片輸出一隔離電壓作為第一電源模塊的輸入；第一電源模塊為本發(fā)明動力電池模擬系統(tǒng)的數(shù)字控制模塊提供工作電源。隔離模塊一方面將電池模塊中的工作電壓與數(shù)字控制模塊的工作電壓隔離，另一方面對單片機(jī)與控制模塊之間的通訊進(jìn)行隔離。通過隔離模塊可以實現(xiàn)三方面的隔離
1、有效將各個電池模塊的工作電源與數(shù)字控制模塊電源隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性；
2、使電池模塊1·· · N之間相互獨(dú)立，真實有效的模擬動力電池的模塊電壓，將各個電池模塊串聯(lián)便可實現(xiàn)一種模擬的動力電池系統(tǒng)；
3、將數(shù)字控制模塊中的單片機(jī)與電池模塊中的數(shù)字電源控制模塊之間的通訊進(jìn)行隔離，防止系統(tǒng)工作時通訊受到干擾，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾及可靠性。
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數(shù)字控制模塊為本系統(tǒng)的核心控制模塊，通過編程實現(xiàn)本發(fā)明動力電池模擬系統(tǒng)與PC上位機(jī)進(jìn)行通訊，用戶可通過PC上位機(jī)輸入各個電池模塊的數(shù)字電源控制模塊參數(shù)， 定義用戶所需的電池模塊數(shù)量、各個模塊的電壓以及動力電池的總電壓，從而實現(xiàn)模擬輸出電壓的可調(diào)性。如圖2所示為本系統(tǒng)輸出各個模塊電壓的連接關(guān)系，本發(fā)明提出的動力電池模擬系統(tǒng)中，電池模塊1· · · N模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同，但是完全獨(dú)立工作，因此，需將各個模塊合理的連接才能模擬出完整的動力電池組。DC/DC轉(zhuǎn)換模塊作為每個電池模塊的輸出，其輸出設(shè)有高電位和低電位兩個極柱， 電池模塊1輸出的高電位與電池模塊2輸出的低電位相連，電池模塊2輸出的高電位與電池模塊3輸出的低電位相連，依次類推，電池模塊N-I輸出的高電位與電池模塊N輸出的低電位相連，如此便可以真實的模擬出完整的動力電池組，電池模塊1輸出的低電位極柱為模擬動力電池組的總負(fù)極，電池模塊N輸出的高電位極柱為模擬動力電池組的總正極。
權(quán)利要求
1.一種動力電池模擬系統(tǒng)，包括多個電池模塊(1-N)、第一電源模塊、數(shù)字控制模塊和上位機(jī)；其特征在于所述每一個電池模塊包括一個變壓器、一個整流濾波模塊、一個DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、一個第二電源模塊、一個數(shù)字電源控制模塊和一個隔離模塊；所述變壓器的輸入端外接交流電源，變壓器的輸出端連接整流濾波模塊的輸入端，所述整流濾波模塊輸出端分別與DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸入端和第二電源模塊的輸入端連接； 所述多個電池模塊(I-N)中的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端串聯(lián)連接； 每個電池模塊(I-N)中的所述第二電源模塊的輸出端與本電池模塊中的數(shù)字電源控制模塊相連，每個電池模塊(I-N)中的所述數(shù)字電源控制模塊的輸入端均通過本電池模塊 (I-N)中的隔離模塊與數(shù)字控制模塊相連，所述每個電池模塊(I-N)中的所述數(shù)字電源控制模塊的輸出端與本電池模塊(I-N)中的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊相連，所述數(shù)字電源控制模塊通過SPI通訊接受數(shù)字控制模塊的降壓比數(shù)字信號，并將該信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號控制 DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的降壓比；所述第一電源模塊輸入端與電池模塊1中的隔離模塊輸出端相連，輸出與數(shù)字控制模塊相連；第1電池模塊(1)中的第二電源模塊的輸出端還通過隔離模塊與第一電源模塊的輸入端相連，為第一電源模塊提供隔離的電壓信號輸入； 所述數(shù)字控制模塊還與上位機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力電池模擬系統(tǒng)，其特征在于所述多個電池模塊(I-N)中的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊的輸出端串聯(lián)連接是指第N-I個電池模塊(N-I)的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端高電位與第N個電池模塊(N)的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端低電位相連，第N-I個電池模塊(N-I)的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端低電位與第N-2個電池模塊(N-2)的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端高電位相連，按照上述連接方式，直至第2電池模塊(2) 的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端的低電位連接第1電池模塊(1)的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊輸出端的高電位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的動力電池模擬系統(tǒng)，其特征在于所述第二電源模塊為本電池模塊(1-N)中的數(shù)字電源控制模塊提供工作電壓，第一電源模塊為所述數(shù)字控制模塊提供工作電源。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種動力電池模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個電池模塊(1-N)、第一電源模塊、數(shù)字控制模塊和上位機(jī)。每一個電池模塊包括變壓器、整流濾波模塊、DC/DC轉(zhuǎn)換模塊、第二電源模塊、數(shù)字電源控制模塊、隔離模塊。本發(fā)明能夠利用常用220V交流電模擬輸出動力電池組的模塊電壓以及動力電池的總電壓。結(jié)合隔離模塊和數(shù)字控制模塊的特性，本系統(tǒng)能夠隨用戶的意愿輸出穩(wěn)定的電壓，同時也可以模擬出動力電池工作時的動態(tài)電壓，可用于進(jìn)行動力電池管理系統(tǒng)的靜態(tài)、動態(tài)功能驗證。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、精度高，能夠模擬輸出多個具有可調(diào)性的電池模塊電壓。
文檔編號G05F1/46GK102183984SQ20111007260
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者張友群, 樸昌浩, 楊輝前, 王進(jìn), 肖利華 申請人:重慶郵電大學(xué), 重慶長安新能源汽車有限公司, 重慶長安汽車股份有限公司