电池包连接盒的模拟装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电池包连接盒的模拟装置及其控制方法，装置包括动力电池包模拟模块，整车负载直流输出模拟模块，直流充电模拟模块，开关控制模块，高压采样模块，该电池包连接盒的模拟装置连接到测试台架，开关控制模块接收电压控制信号和开关控制信号，根据收到的电压控制信号和开关控制信号控制相应开关的断开与闭合以调节输出电压和开关的断开与闭合，高压采样模块采集对应的电压信号，基于采集到的电压信号做出电路故障诊断。本发明专利技术提供的一种电池包连接盒的模拟装置及其控制方法，能够更全面的模拟电池包连接盒的功能并模拟各种故障模式，保证了试验能够不间断进行，提高了试验经济性和试验效率。

The Simulator of Battery Pack Connecting Box and Its Control Method

The invention discloses a battery pack connection box simulation device and its control method. The device includes power battery pack simulation module, vehicle load DC output simulation module, DC charging simulation module, switch control module and high voltage sampling module. The battery pack connection box simulation device is connected to the test bench, and the switch control module receives voltage control signal and switch control signal. No. 3, according to the received voltage control signal and switch control signal, the switch is controlled to open and close to adjust the output voltage and switch. The high-voltage sampling module collects the corresponding voltage signal, and makes circuit fault diagnosis based on the collected voltage signal. The simulation device and control method of the battery pack connection box provided by the invention can more comprehensively simulate the function of the battery pack connection box and simulate various failure modes, ensure that the test can be carried out uninterruptedly, and improve the test economy and test efficiency.

【技术实现步骤摘要】
电池包连接盒的模拟装置及其控制方法
本专利技术涉及电池包连接盒领域，更具体的说，涉及一种电池包连接盒的模拟装置及控制方法。
技术介绍
电动汽车动力电池包中的电池包连接盒(E-box)是动力电池包的一个重要安全部件，主要包括主继电器、负继电器、预充电路(包括预充继电器、预充电阻等)及高压采样点等。图1是现有技术的电池包连接盒示意图。如图1所示，电池包连接盒11包括主正继电器MCP，主负继电器MCN，预充继电器PCC，预充电阻R，直流充电正继电器DCP，直流充电负继电器DCN，保险丝FUSE，高压采样点101～107。电池包连接盒11的前端连接动力电池包U_BAT，后端连接整车负载12和直流充电接口13。整车负载12为整车后端用电器端，如驱动电机等的等效负载。其中，高压采样点101为动力电池包负端采样基准点，高压采样点102为动力电池包正端采样基准点，高压采样点103为整车负载直流输出负端采样基准点，高压采样点104为保险丝后端采样基准点，高压采样点105为整车负载直流输出正端采样基准点，高压采样点106为直流充电接口DC正端采样基准点，高压采样点107为直流充电接口DC负端采样基准点。预充电路中预充电阻R与等效电容的参数匹配非常重要，如果匹配不合适将引起预充超时或者预充短路导致电流较大等问题。预充电阻R的选型要结合预充时间、等效电容负载大小等因素来决定。此外，主正继电器MCP、主负继电器MCN及预充继电器PCC也易发生短路、断路及粘连等故障，高压采样点101～107也可能发生传感器故障，导致误报后端电压过高等问题。BMS电池管理系统(BATTERYMANAGEMENTSYSTEM)需要对这些重要器件进行故障检测和诊断，以保证电池包能够安全工作。为了在电池包连接盒开发设计初期就能对预充电路参数进行快速匹配优化、验证BMS电池管理系统的状态机切换和对主要继电器控制，全面检测主要继电器及高压采样点等故障，需要在开发设计初期就能在台架上进行快速全面功能及故障模拟，但现阶段缺少完成上述完整功能的现成台架测试系统。中国专利技术专利CN105137377A公开了一种电池包继电器故障模拟注入测试电路。继电器故障注入盒中第四继电器与电池包连接盒的正极相连，另一端与第六继电器相连接；电池包连接盒的正极高压引出接口与第六继电器相连；MCU控制板与台架有四路线束连接，CAN_H、CAN_L、12V以及GND，与模拟盒内部的5个继电器相连接的是各自的控制线的正负接线。它能很方便的模拟出继电器的突然断路、粘连等故障，并且还包含整车模拟电容及主动放电电阻，从而保证使用安全。但是，该专利技术主要有以下的缺点：1)不能参数化进行模拟预充过程、主被动放电过程和DC充电握手过程等，需要更换电器元件进行模拟，其中，预充过程包括预充电阻/电容参数快速匹配优化，主被动放电过程包括时间等参数快速匹配优化等；2)不能全面参数化模拟继电器粘连断开等故障，高压采样点的传感器故障，不能测试故障的判断阈值和判断条件；3)存在高压电容回路，频繁预充/放电以及由此引发的误操作，可能导致元器件件温度过高的问题，存在安全隐患；4)当等效电阻较小和等效电容较大时，对高压电源功率有较高要求，试验经济性和效率不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种电池包连接盒的模拟装置及控制方法，解决现有测试装置难以在电池包连接盒设计初期进行全面功能验证及故障模拟的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种电池包连接盒的模拟装置，包括动力电池包模拟模块，整车负载直流输出模拟模块，直流充电模拟模块，开关控制模块，高压采样模块，动力电池包模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；整车负载直流输出模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；直流充电模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；开关控制模块，包括分别连接上述各个模块的开关，开关控制模块控制相应开关的断开与闭合，高压采样模块采集不同状态对应的电压；其中该电池包连接盒的模拟装置连接到测试台架，开关控制模块接收电压控制信号和开关控制信号，根据收到的电压控制信号和开关控制信号控制相应开关的断开与闭合以调节输出电压和开关的断开与闭合，高压采样模块采集对应的电压信号，基于采集到的电压信号做出电路故障诊断。在一个实施例中，所述动力电池包模拟模块，为第一高压直流电源；所述整车负载直流输出模拟模块，为第二高压直流电源；所述直流充电模拟模块，为第三高压直流电源。在一个实施例中，所述高压采样模块包括第一采样点～第七采样点，第一采样点模拟动力电池包负端采样基准点；第二采样点模拟动力电池包正端采样基准点；第三采样点模拟整车负载直流输出负端采样基准点；第四采样点模拟保险丝后端采样基准点；第五采样点模拟整车负载直流输出正端采样基准点；第六采样点模拟直流充电接口DC正端采样基准点；第七采样点模拟直流充电接口DC负端采样基准点。在一个实施例中，所述开关控制模块由第一高压电源安全开关～第三高压电源安全开关、第一电控开关～第十三电控开关、第一保护电阻～第七保护电阻以及整车负载等效电阻组成。在一个实施例中，所述第一高压电源安全开关一端与第一高压直流电源相连，另一端与第一采样点和第二采样点相连；所述第二高压电源安全开关一端与第二高压直流电源相连，另一端与第三采样点和第五采样点相连；所述第三高压电源安全开关一端与第三高压直流电源相连。在一个实施例中，所述第一电控开关与第一高压电源安全开关的正极后端相连，第二电控开关与第一高压电源安全开关的负极后端相连，第四采样点与第一电控开关另一端相连以模拟正极保险丝，第四采样点与第二电控开关另一端相连以模拟负极保险丝；所述第三电控开关一端与第二高压电源安全开关的正极后端相连，另一端串联第一保护电阻之后与第一电控开关的后端相连；所述第四电控开关一端串联第二保护电阻之后与第二高压电源安全开关的负极后端相连，另一端与第七采样点相连；所述第五电控开关一端串联第三保护电阻之后与第二高压电源安全开关的正极后端相连，另一端与第六采样点相连；所述第六电控开关和第七电控开关串联在第一高压电源安全开关的负极后端和第二高压电源安全开关的负极后端的端点之间；所述第七电控开关和第八电控开关串联在第二高压电源安全开关的负极后端和第三高压电源安全开关的负极后端的端点之间；所述第九电控开关一端串联第四保护电阻之后与第二高压电源安全开关的负极后端相连，另一端与第三高压电源安全开关的正极后端相连；所述第十电控开关一端串联第五保护电阻之后与第二高压电源安全开关的正极后端相连，另一端与第三高压电源安全开关的正极后端相连；所述第十一电控开关一端串联第六保护电阻之后与第六采样点相连，另一端与第三高压电源安全开关的正极后端相连；所述第十二电控开关一端串联第七保护电阻之后与第七采样点相连，另一端与第三高压电源安全开关的正极后端相连；所述第十三电控开关一端串联整车负载等效电阻之后与第二高压电源安全开关的负极后端相连，另一端与第二高压电源安全开关的正极后端相连。在一个实施例中，电池包连接盒模拟装置，根据收到的电压控制信号和开关控制信号，第一高压电源安全开关(KS1)～第三高压电源安全开关(KS3)、第一电控开关(K1)～第十三电控开关(K13)进行相应的断开与闭合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池包连接盒的模拟装置，其特征在于，包括动力电池包模拟模块，整车负载直流输出模拟模块，直流充电模拟模块，开关控制模块，高压采样模块，动力电池包模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；整车负载直流输出模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；直流充电模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；开关控制模块，包括分别连接上述各个模块的开关，开关控制模块控制相应开关的断开与闭合，高压采样模块采集不同状态对应的电压；其中该电池包连接盒的模拟装置连接到测试台架，开关控制模块接收电压控制信号和开关控制信号，根据收到的电压控制信号和开关控制信号控制相应开关的断开与闭合以调节输出电压和开关的断开与闭合，高压采样模块采集对应的电压信号，基于采集到的电压信号做出电路故障诊断。

【技术特征摘要】
1.一种电池包连接盒的模拟装置，其特征在于，包括动力电池包模拟模块，整车负载直流输出模拟模块，直流充电模拟模块，开关控制模块，高压采样模块，动力电池包模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；整车负载直流输出模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；直流充电模拟模块，与开关控制模块连接后，与高压采样模块连接；开关控制模块，包括分别连接上述各个模块的开关，开关控制模块控制相应开关的断开与闭合，高压采样模块采集不同状态对应的电压；其中该电池包连接盒的模拟装置连接到测试台架，开关控制模块接收电压控制信号和开关控制信号，根据收到的电压控制信号和开关控制信号控制相应开关的断开与闭合以调节输出电压和开关的断开与闭合，高压采样模块采集对应的电压信号，基于采集到的电压信号做出电路故障诊断。2.根据权利要求1所述的电池包连接盒的模拟装置，其特征在于，所述动力电池包模拟模块，为第一高压直流电源(HV1)；所述整车负载直流输出模拟模块，为第二高压直流电源(HV2)；所述直流充电模拟模块，为第三高压直流电源(HV3)。3.根据权利要求2所述的电池包连接盒的模拟装置，其特征在于，所述高压采样模块包括第一采样点～第七采样点，第一采样点(BAT_N)模拟动力电池包负端采样基准点；第二采样点(BAT_P)模拟动力电池包正端采样基准点；第三采样点(VEH_N)模拟整车负载直流输出负端采样基准点；第四采样点(FUSE_P\FUSE_N)模拟保险丝后端采样基准点；第五采样点(VEH_P)模拟整车负载直流输出正端采样基准点；第六采样点(DC_P)模拟直流充电接口DC正端采样基准点；第七采样点(DC_N)模拟直流充电接口DC负端采样基准点。4.根据权利要求3所述的电池包连接盒的模拟装置，其特征在于，所述开关控制模块由第一高压电源安全开关(KS1)～第三高压电源安全开关(KS3)、第一电控开关(K1)～第十三电控开关(K13)、第一保护电阻(Rs1)～第七保护电阻(Rs7)以及整车负载等效电阻(R_Veh)组成。5.根据权利要求4所述的电池包连接盒的模拟装置，其特征在于，所述第一高压电源安全开关(KS1)一端与第一高压直流电源(HV1)相连，另一端与第一采样点(BAT_N)和第二采样点(BAT_P)相连；所述第二高压电源安全开关(KS2)一端与第二高压直流电源(HV2)相连，另一端与第三采样点(VEH_N)和第五采样点(VEH_P)相连；所述第三高压电源安全开关(KS3)一端与第三高压直流电源(HV3)相连。6.根据权利要求5所述的电池包连接盒的模拟装置，其特征在于：所述第一电控开关(K1)与第一高压电源安全开关(KS1)的正极后端相连，第二电控开关(K2)与第一高压电源安全开关(KS1)的负极后端相连，第四采样点(FUSE_P\FUSE_N)与第一电控开关(K1)另一端相连以模拟正极保险丝，第四采样点(FUSE_P\FUSE_N)与第二电控开关(K2)另一端相连以模拟负极保险丝；所述第三电控开关(K3)一端与第二高压电源安全开关(KS2)的正极后端相连，另一端串联第一保护电阻(Rs1)之后与第一电控开关(K1)的后端相连；所述第四电控开关(K4)一端串联第二保护电阻(Rs2)之后与第二高压电源安全开关(KS2)的负极后端相连，另一端与第七采样点(DC_N)相连；所述第五电控开关(K5)一端串联第三保护电阻(Rs3)之后与第二高压电源安全开关(KS2)的正极后端相连，另一端与第六采样点(DC_P)相连；所述第六电控开关(K...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天翼，印凯，李多晴，徐宁，李雨恒，袁兼宗，于旭东，王珂，谢旺，
申请(专利权)人：上汽大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31