一种多通道模拟电池装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多通道模拟电池装置及控制方法，属于电动汽车领域，包括隔离电源DCDC、线性电源LDO、二极管D1、转换器组、主/从控MCU以及模拟电池；DCDC输出端与LDO的输入端连接，二极管D1的负极与LDO的正极连接，LDO的输出端通过SPI2总线与DAC连接，DAC的输出端与从控MCU连接进行通信，从控MCU通过SPI1总线与模拟电池连接，模拟电池通过M_SPI与主控MCU连接。本发明专利技术公开的方案可对每一节电池进行独立的电压、电流调节，可很好的用于主动均衡型BMS的采集和均衡测试。

A multi-channel analog battery device and its control method

The invention discloses a multi-channel analog battery device and a control method, which belongs to the field of electric vehicle, including an isolated power supply DCDC, a linear power supply LDO, a diode D1, a converter group, a master / slave control MCU and an analog battery; the DCDC output terminal is connected with the input of LDO, the negative pole of the diode D1 is connected with the positive pole of LDO, and the output of LDO. The terminal is connected to the DAC through the SPI2 bus. The output end of the DAC is communicated with the controlled MCU connection, and the controlled MCU is connected to the analog battery through the SPI1 bus. The analog battery is connected to the master MCU through M_SPI. The scheme of the invention can independently regulate voltage and current of each battery, and can be used for the acquisition and equalization test of active equalization BMS well.

【技术实现步骤摘要】
一种多通道模拟电池装置及控制方法
本专利技术涉及电动汽车
，特别涉及一种多通道模拟电池装置及控制方法。
技术介绍
目前，电池管理系统BMS用于采集电池电压，在BMS设计/测试过程中，需要用电池来验证BMS的精度及精度。但是，在实际应用过程中电动车动力电池采用8-200节电池供电，其电压值不能方便、快速的调节。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多通道模拟电池装置及控制方法，以方便、快速的对电池电压值进行调节。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，提供一种多通道模拟电池装置，包括多个通道电池模拟单元、主控MCU、多个从控MCU以及模拟电池，其中单个通道电池模拟单元包括隔离电源DCDC、线性电源LDO、二极管D1以及转换器组；DCDC输出端与LDO的输入端连接，二极管D1的负极与LDO的正极连接，LDO的输出端通过SPI2总线与转换器组连接，转换器组中的DAC的输出端与从控MCU连接进行通信，从控MCU通过SPI1总线与模拟电池连接，模拟电池通过M_SPI与主控MCU连接。其中，所述的线性电源LDO包括三极管Q1和运算放大器U1；三极管Q1与运算放大器U1的输入端连接，运算放大器U1正极输出与二极管D1负极连接、负极输出与电阻R4串联后与DAC组中的第一DAC连接，电阻R1并联在三极管Q1的D端和运算放大器U1的正极输出之间；三极管Q1的G端与二极管D2串联后与运算放大器U1的输入端连接，三极管Q1的G端还与二极管D3串联后与从控MCU连接，且与二极管D1并联，二极管D1正极接地；三极管Q1的B端与运算放大器U2连接，运算放大器U2的正、负输入端分别与DAC组种的第一模数转换器ADC、第二模数转换器ADC连接；第一DAC、第一模数转换器ADC、第二模数转换器ADC均与从控MCU输入端连接；DCDC的输出端依次与电阻R2、电阻R3串联后接地。其中，所述DCDC、模拟电池以及从控MCU的数量为至少一个，且各从控MCU通过片选CS与所述的主控MCU连接。其中，所述的主控MCU外接显示屏和触摸屏。第二方面，本专利技术提供了一种多通道模拟电池装置的控制方法，包括如下步骤：所述ADC采集DCDC输出端的电压值和电流值，并输出至所述主控MCU；所述主控MCU根据接收到的输出端电压值和电流值，输出指令至所述从控MCU；所述从控MCU根据接收到的指令设定每节模拟电池的电压，并读取ADC的反馈值；如果ADC反馈值偏低，则从控MCU控制减少DAC的输出直到输出电压和设定值相同；如果ADC反馈值偏高，则从控MCU控制增加DAC的输出直到输出电压和设定值相同。其中，还包括：主控MCU通过控制片选信号选通对应的从控MCU，以对对应的模拟电池电压进行调节。与现有技术相比，本专利技术存在以下技术效果：本专利技术采用主/从控MCU的控制方式，可对每一节电池进行独立调节，调整精度达1mv，每一节电池可输出的电流能力可达10A，可对每一节电池的输出电流进行测量，测量精度达1mA，可用于主动均衡/被动均衡的BMS测试。同时本专利技术的模拟电池输出使用闭环控制，具有快速的瞬态响应和快速的输出调整速度，并可以模拟不同的输出曲线。附图说明下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述：图1是本专利技术中单个通道电池模拟单元的结构示意图；图2是本专利技术中一种多通道模拟电池装置的结构示意图；图3是本专利技术中一种一种多通道模拟电池装置的控制方法的流程示意图。具体实施方式为了更进一步说明本专利技术的特征，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的保护范围加以限制。如图1所示，本实施例公开了一种多通道模拟电池装置，包括多个通道电池模拟单元10、主控MCU20、多个从控MCU30以及多个模拟电池40，每个通道电池模拟单元10包括隔离电源DCDC11、线性电源LDO12、二极管D113以及转换器组14，转换器组包括两个ADC和一个DAC；DCDC11输出端与LDO12的输入端连接，二极管D113的负极与LDO12的正极连接，LDO12的输出端通过SPI2总线与转换器组14连接，转换器组14中的DAC的输出端与从控MCU30连接进行通信，从控MCU30通过SPI1总线与模拟电池40连接，模拟电池40通过M_SPI与主控MCU20连接。如图2所示，线性电源LDO12包括三极管Q1和运算放大器U1；三极管Q1与运算放大器U1的输入端连接，运算放大器U1正极输出与二极管D113负极连接、负极输出与电阻R4串联后与DAC组中的第一DAC连接，电阻R1并联在三极管Q1的D端和运算放大器U1的正极输出之间；三极管Q1的G端与二极管D2串联后与运算放大器U1的输入端连接，三极管Q1的G端还与二极管D3串联后与从控MCU30连接，且与二极管D113并联，二极管D113正极接地；三极管Q1的B端与运算放大器U2连接，运算放大器U2的正、负输入端分别与DAC组种的第一模数转换器ADC、第二模数转换器ADC连接；第一DAC、第一模数转换器ADC、第二模数转换器ADC均与从控MCU30输入端连接；DCDC11的输出端依次与电阻R2、电阻R3串联后接地。需要说明的是，通道电池模拟单元10中的D1与相邻通道电池模拟单元10中DCDC11的输出接地端连接。进一步地，如图2所示，16个独立隔离电源，从24V电源取电转换为12V，经过三极管Q1和运算放大器U1组成的线性电源LDO12，D113作为LDO12的基准，输出电流通过运算放大器U2运放放大后进入ADC进行采样，ADC对每一路模拟电池40的输出电流进行测量，DAC用于LDO12的输出电压调整。DAC对LDO12的输出电压进行调整的公式为：VREF/R3+(VREF-VOUT1)/R2+(VREF-VDAC)/R4，故从控MCU30MCU通过设定不同的DAC输出即可调整LDO12的输出电压。其中，12bitDAC可调整的LDO12输出级数为4096级，LDO12输出范围0-12V，则输出调整精度可达5mv，使用14bitDAC可调整的LDO12输出级数为16384级，则输出调整精度可达1.5mv，使用16bitDAC可调整的LDO12输出级数为65536级，则输出调整精度可达0.5mv。具体地，输入电源使用隔离DCDC11，从控MCU30的供电来自隔离DCDC11的输出，使用5VLDO12，从控MCU30接收磁隔离芯片/光耦隔离的SPI信号，使此模拟电池40完全隔离，故可以把同样的模拟电池40串联使用。需要说明的是，二极管D2用于三极管Q1输出过流、过温的保护，当过流发生时，从控MCU30检测到后通过GPIO输出低电平，控制Q1截止，保护Q1。进一步地，所述DCDC11、模拟电池40以及从控MCU30的数量为至少一个，且各从控MCU30通过片选CS与所述的主控MCU20连接。其中，DCDC11、模拟电池40以及从控MCU30的数量相同，具有一一对应关系。本实施例中采用主MCU+从MCU的通讯架构，主MCU通过SPI总线跟从MCU进行通讯，主MCU通过不同的CS(片选)信号选通对应的从MCU，通过CLK，MISO，MOSI信号进行通讯。进一步地，主控MCU20外接显示屏和触摸屏。其中，主MCU外接LCD（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多通道模拟电池装置，其特征在于：包括多个通道电池模拟单元、主控MCU、多个从控MCU以及模拟电池，其中单个通道电池模拟单元包括隔离电源DCDC、线性电源LDO、二极管D1以及转换器组；DCDC输出端与LDO的输入端连接，二极管D1的负极与LDO的正极连接，LDO的输出端通过SPI2总线与转换器组连接，转换器组中的DAC的输出端与从控MCU连接进行通信，从控MCU通过SPI1总线与模拟电池连接，模拟电池通过M_SPI与主控MCU连接。

【技术特征摘要】
1.一种多通道模拟电池装置，其特征在于：包括多个通道电池模拟单元、主控MCU、多个从控MCU以及模拟电池，其中单个通道电池模拟单元包括隔离电源DCDC、线性电源LDO、二极管D1以及转换器组；DCDC输出端与LDO的输入端连接，二极管D1的负极与LDO的正极连接，LDO的输出端通过SPI2总线与转换器组连接，转换器组中的DAC的输出端与从控MCU连接进行通信，从控MCU通过SPI1总线与模拟电池连接，模拟电池通过M_SPI与主控MCU连接。2.如权利要求1所述的多通道模拟电池装置，其特征在于：所述的线性电源LDO包括三极管Q1和运算放大器U1；三极管Q1与运算放大器U1的输入端连接，运算放大器U1正极输出与二极管D1负极连接、负极输出与电阻R4串联后与转换器组中的数模转换器DAC连接，电阻R1并联在三极管Q1的D端和运算放大器U1的正极输出之间；三极管Q1的G端与二极管D2串联后与运算放大器U1的输入端连接，三极管Q1的G端还与二极管D3串联后与从控MCU连接，且与二极管D1并联，二极管D1正极接地；三极管Q1的B端与运算放大器U2连接，运算放大器U2的正、负输入端分别与DAC组种的第一模数转换器ADC、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，
申请(专利权)人：安徽优旦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34