一种模块化模拟电池系统技术方案

本发明专利技术专利涉及模拟电池领域，公开了一种模块化模拟电池系统，可综合模拟电池状态，用于电池管理系统的研发和测试。模块化模拟电池系统同时支持多个模拟电池模块；模拟电池模块提供电池管理系统所需的模拟信号，分为电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块两种，两种模拟电池模块的数目比例可灵活配置；高精度板卡模拟电池模块可通过上位机软件精确控制各路模拟信号，支持各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供驱动电流，可实现电池管理系统关键性的均衡功能的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化模拟电池系统
本专利技术专利涉及模拟电池领域，公开了一种模块化模拟电池系统，可综合模拟电池状态，用于电池管理系统的研发和测试。
技术介绍
电池成组技术，是目前电池为实现应用而常用的一种技术。成组技术是将多个电池单体通过串联或并联的方式连接成为一个电池模组，再由多个电池模组通过串联或并联的方式连接为一个电池包。成组技术可以克服电池单体的缺陷。电池单体在电压、功率和容量等方面均较有限。而多个电池单体组合为电池包后，汇聚了全部单体电池的能量，通过组合效应，在电压、功率和容量等各项指标上，能够满足各方面的应用要求。电池包的应用范围广泛，其中最具前景的领域包括新能源汽车和储能系统等。电池管理系统是电池包中的核心零部件。电池管理系统的主要功能有：对电池包状态进行监测，包括充放电电流，电池单体的温度和电压等；估算电池的荷电状态(即StateofCharge，SOC),健康状态(即StateofHealth,SOH)等关键参数；均衡不同电压或不同容量的电池单体间的电荷，帮助电池包发挥最大作用，避免能量浪费；控制高压继电器,对电池能量的输入输出进行管控；对电池包的故障进行诊断和处理,采取应急措施，保障电池包和使用者的安全。电池管理系统对于电池包性能的发挥，对于电池包安全的保证都起到了至关重要的作用。电池管理系统需要完备的测试，验证其达到了既定的设计功能，保证其在使用过程中能够适时的发挥作用。模拟电池系统就是为电池管理系统的测试验证而研发。其主要作用是：模拟实际电池的内外在特性，包括电池的电压信号和温度信号等；模拟电池使用过程中的一些故障，包括超出正常范围、检测线开路等问题。验证电池管理系统采集功能及其精度以及故障检测和处理措施。模拟电池系统可在开发过程中代替实际电池，为电池管理系统产品研发提供便利，并克服电池的危险性，保障开发人员的安全。现有电池管理系统主要通过电阻分压式模拟电池系统或实际电池进行测试。在电阻分压式模拟电池系统中，模拟的电池单体电压信号，即对应于电池管理系统各个通道的输入信号，是由供电电源经电阻电路分压而来。电阻分压式模拟电池系统的优点是：电路系统简单，成本较低。电阻分压式模拟电池系统的缺陷是：模拟的电池单体电压由电源电压和电阻比例固定，单体电压在测试过程中只能通过调节供电电源来统一调整，无法提供差异化的电压信号，更无法测试电池管理系统关键性的均衡功能。使用这种测试设备，造成的结果是无法保证电池管理系统在研发、实验室测试、样件检测等各个环节测试的完备性，最终产品可能有一定的质量隐患。实际电池的优势是：实际电池是电池管理系统的最终使用对象，其输出的信号完整真实，可以实现测试的充分性。实际电池的缺陷是：实际电池具有危险性，需要专门的场地、设备和专业操作人员，无法在研发整个过程中得到应用，研发产品的可靠性得不到保障。同时实际电池价格昂贵而且重复利用率低，花销巨大，将会极大的提高研发和测试支出，最终带来产品成本的增加。实际电池的参数调节不便，且往往需要花费很长时间，例如如果需要将电池从无电状态(SOC＝0)调整到满电状态(SOC＝100％)，根据充电电流的不同，可能将花费数小时的充电时间，会对研发和测试进度造成不利影响。另外，由于电池具有危险性，电池相关的故障的测试将会非常困难，并且人工注入的故障将有可能直接带来电池的报废，增加研发和测试支出。专利技术专利内容本专利技术专利的目的是提供一种模块化模拟电池系统。本专利技术专利通过以下技术方案实现：模块化模拟电池系统同时支持多个模拟电池模块；模拟电池模块提供电池管理系统所需的模拟信号，分为电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块两种，两种模拟电池模块的数目比例可灵活配置；高精度板卡模拟电池模块可通过上位机软件精确控制各路模拟信号，支持各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供驱动电流，可实现电池管理系统关键性的均衡功能的测试。两种模拟电池模块，即电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块均能提供多通道的模拟电压信号以及电池过压、电池欠压、电压采集线开路等模拟故障注入。两种模拟电池模块，即电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块均能提供多通道的模拟温度信号以及温度过高、温度过低、温度采集线开路等模拟故障注入。高精度板卡模拟电池模块还可提供各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供驱动电流，支持测试电池管理系统关键性的均衡功能。高精度板卡模拟电池模块支持CAN等通讯方式，可通过上位机软件精确控制电压、电流、温度等各种信号，模拟实际电池单体的信号变化并可模拟电池故障，保证精确和全面的测试。高精度板卡模拟电池模块上位机软件界面直观便利，在使用过程中调节方便，且全程可控可记录。优选的，整套系统设计为一台19英寸4U的标准机箱，既可以放置在桌面上方便工程师调试使用，也可以放入机柜里面，作为更复杂的自动化功能测试设备中的核心组成部分。优选的，系统内部模拟电池模块的连接方式为插槽式，支持热插拔。两种模拟电池模块，即电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块可以任意组合，根据预算和需要，实现各种系统配置，满足差异化的客户需求。模块化模拟电池系统前面板的设计是为方便研发工程师使用，可对模拟电池模块参数进行快速便利的手动调整，其中包括：电压信号跳线组，连接该组对应跳线，可短路第0至15路的模拟电压信号，从而动态实现对外提供0～16路模拟电压信号；断开某个跳线，可实现对应通道的电压采集线开路的故障模拟；可调电阻，对应于6路模拟温度信号，可实现模拟温度信号的调整；温度信号跳线组，断开某个跳线，可实现对应的温度采集线开路的故障模拟；电压采集地线香蕉插座，连接电流表，可测量电池管理系统采集地线的正常电流和均衡电流；电压采集端供电地线香蕉插座，连接电流表，可测量电池管理系统电压采集端工作以及休眠电流；与现有方案相比,本专利技术专利的有益之处在于:模块化模拟电池系统采用模块化设计，即支持较经济的电阻分压式模拟电池模块，也支持高精度的板卡模拟电池模块，且模块间可自由互换，实现系统的灵活配置，满足各种成本和精确度组合下的差异化需求；相对于普通电阻分压式方案，高精度板卡模拟电池模块支持各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供驱动电流，可实现电池管理系统关键性的均衡功能的测试；高精度板卡模拟电池模块支持CAN等通讯方式，可通过上位机软件精确控制模拟电池的电压、电流、温度等各种信号，模拟实际电池单体的信号变化并可模拟电池故障，保证精确和全面的测试；高精度板卡模拟电池模块上位机软件界面直观便利，在测试过程中调节方便，且全程可控可记录；前面板的设计方便研发工程师使用，可对模拟电池模块参数进行快速便利的手动调整；整个系统采用标准机箱的形式，既可以放置在桌面上作为独立系统使用，也可以放入机柜里面，作为更复杂的自动化功能测试设备中的核心组成部分。附图说明图1为打开上盖和侧盖后的模块化模拟电池系统示意图。图2为模块化模拟电池系统单个模块的前面板示意图。具体实施方式为使本专利技术专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术专利的实施方式进行详细的阐述。如图1所示：整套系统设计为一台标准的19英寸4U的标准机箱，既可以放置在桌面上方便工程师调试使用，也可以放入机柜里面，作为更复杂的自动化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化模拟电池系统，可综合模拟电池状态，用于电池管理系统的研发和测试。其特征在于：模块化模拟电池系统同时支持多个模拟电池模块；模拟电池模块提供电池管理系统所需的模拟信号，分为电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块两种，两种模拟电池模块的数目比例可灵活配置；高精度板卡模拟电池模块可通过上位机软件精确控制各路模拟信号，支持各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供驱动电流，可实现电池管理系统关键性的均衡功能的测试。

【技术特征摘要】
1.一种模块化模拟电池系统，可综合模拟电池状态，用于电池管理系统的研发和测试。其特征在于：模块化模拟电池系统同时支持多个模拟电池模块；模拟电池模块提供电池管理系统所需的模拟信号，分为电阻分压式模拟电池模块和高精度板卡模拟电池模块两种，两种模拟电池模块的数目比例可灵活配置；高精度板卡模拟电池模块可通过上位机软件精确控制各路模拟信号，支持各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供驱动电流，可实现电池管理系统关键性的均衡功能的测试。2.根据权利要求1中所述的模拟电池模块，可综合模拟电池的内外部状态，提供多通道的模拟电池信号，包括多通道的模拟电压信号以及电池过压、电池欠压、电压采集线开路等模拟故障注入，多通道的模拟温度信号以及温度过高、温度过低、温度采集线开路等模拟故障注入。3.根据权利要求1中所述的高精度板卡模拟电池模块还可提供各通道间差异化的电压信号并且每通道均可提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢丛翔，颜云飞，
申请(专利权)人：宁波箭蚁智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33