專利名稱：一種蓄電池模擬系統的制作方法
技術領域：
:本發明涉及蓄電池領域，具體的說是一種蓄電池模擬系統。
背景技術：
:在電池管理系統的V模式開發過程中，為了驗證對電池模塊的控制策略，需要配置蓄電池組的多種工況，由于蓄電池充放電過程很慢，并且頻繁充放電，會增大電池內阻，影響測試效果，尤其是在均衡測試時，單體電池的電壓不容易設定，電池組很難得到不同工況，對技術人員驗證均衡策略帶來很大困難
發明內容
:為解決現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提出一種蓄電池模擬系統，其可以模擬多路蓄電池單體的串并聯聯輸出。為實現上述目的，本發明可通過以下技術方案予以實現:—種蓄電池模擬系統，該系統包括一個母板和若干個子板，母板由電源模塊、第一通訊模塊和卡槽模塊組成，第一通訊模塊與上位機進行通訊，電源模塊輸入220V交流電，通過變壓器及二極管整流裝置，輸出直流電源，作為子板的供電電源；子板由第一路電壓模擬電路、第二路電壓模擬電路、電壓電流采集電路、控制器模塊和第二通訊模塊組成，該上位機通過該第二通訊模塊與控制器進行數據通訊，用戶設定的電壓值由上位機通過該第二通訊模塊傳送至控制器，并分別經第一路電壓模擬電路和第二路電壓模擬電路輸出有電流輸出能力的電壓，同時將輸出電壓值采集，回饋至控制器，經第二通訊模塊傳送至上位機；每一個子板可以模擬兩個電池單體，一個母板和N個子板可模擬2*N路單體的串聯電路。作為本發明的進一步特征，所述子板中的第一路電壓模擬電路、第二路電壓模擬電路、電壓電流采集電路的電源隔離，不共地。作為本發明的進一步特征，所述子板中的電壓模擬電路由電源隔離模塊、通訊隔離模塊、AD轉換模塊、功率運放模塊和DA轉換模塊組成，實現電壓的模擬。作為本發明的進一步特征，所述子板中的電壓電流采集電路由電源隔離模塊、電阻采樣模塊、差分放大模塊、電流采樣模塊、運放模塊、AD模塊和通訊隔離模塊組成。作為本發明的進一步特征，所述母板的卡槽模塊設有若干固定所述子板的卡槽，同時有與子板連接的電源端子和通訊接線端子。作為本發明的進一步特征，所述每路模擬單體的輸出電壓范圍為0 5V，可模擬蓄電池或鋰離子電池或鎳鎘電池或鉛酸電池。作為本發明的進一步特征，所述整個系統采用通訊網絡為CAN或LIN或RS232。由于采用以上技術方案，本發明的一種蓄電池模擬系統，可以模擬多路蓄電池單體的串并聯聯輸出，每個單體電壓可根據需要設定，每路電壓電流可以采樣，傳送至上位機，有效的解決了電池組均衡策略驗證問題。同時，該系統通過級聯，可以模擬多個電池組的串并聯，容易擴展。
:圖1為本發明的電池模擬系統的母板功能框2為本發明的電池模擬系統的子板功能框3為本發明的子板電壓模擬電路的原理框4為本發明的子板電流采集電路的原理框圖
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明的實施方式。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。圖1為所述電池模擬系統的母板功能框圖，母板10包括電源模塊11、CAN通訊模塊12、卡槽模塊13。電源模塊11輸入為220V交流電，通過變壓器及二極管整流裝置，輸出12V直流電源，作為子板的供電電源。CAN通訊模塊12作為與上位機通訊的接口，將采集的單體電壓和單體電流等數據傳送至上位機，將用戶設定的電壓值由上位機傳送至控制器，經電壓模擬電路輸出。卡槽模塊13用于固定子板，同時通過卡槽中的端子實現子板電源和CAN通訊線的連接，子板插入卡槽，就會成為CAN網絡的一個節點，通過不同的ID就可接收和發送該子板相關的數據。每一個子板可以模擬兩個電池單體，一個母板和N個子板可模擬2*N路單體的串聯電路。所述每路模擬單體的輸出電壓范圍為0 5V，可模擬蓄電池或鋰離子電池或鎳鎘電池或鉛酸電池。本發明整個系統采用通訊網絡為CAN或LIN或RS232。圖2為所述電池模擬系統的子板功能框圖，子板20包括第一路電壓模擬電路21、第二路電壓模擬電路22、電流采集電路23、控制器24、CAN通訊模塊25，第一路電壓模擬電路21、第二路電壓模擬電路22、電壓電流采集電路23的電源隔離，不共地，該電壓模擬電路由電源隔離模塊31、32、通訊隔離模塊33、A/D轉換模塊44、功率運放模塊35和D/A轉換模塊34組成，實現電壓的模擬；電壓電流采集電路由電源隔離模塊、電阻采樣模塊46、差分放大模塊41、電流采樣模塊42、運放模塊43、A/D模塊44和通訊隔離模塊45組成。第一路電壓模擬電路21主要功能是第一路模擬電壓的輸出和采集，用戶根據需要在上位機輸入電壓設定值，通過CAN通訊模塊，輸入至控制器，經電壓模擬電路，輸出第一路有電流輸出能力的0 5V電壓，最大電流達200mA，同時將輸出電壓值采集，回饋至控制器，經CAN通訊模塊傳送至上位機。第二路電壓模擬電路22功能與第一路電壓模擬電路功能相同，用來輸出和采集模擬第二路電壓。電流采集電路23采集兩路模擬單體電壓的輸入輸出電流。控制器24負責數據的計算、分析、處理。CAN通訊模塊25把控制器輸出數據傳送至上位機，同時把上位機數據傳送至控制器。圖3為電壓模擬電路的原理圖，以第一路電壓模擬電路為例，母板20的電源模塊21輸出的12V直流電源，作為第一路電壓模擬電路21的供電電源，經電源隔離模塊31(12V轉12V)和電源隔離模塊32 (12V轉5V)，輸出穩定的獨立的5V電源，為通訊隔離模塊33、D/A模塊34和運放模塊35提供電源。電源隔離模塊31的輸出，經VREFl轉換為D/A模塊提供基準電壓。控制器根據用戶需要輸出設定值到通訊隔離模塊33，通過D/A模塊34把數字量轉換為模擬量，通過運放模塊35對信號放大，提高過流能力，在Cl+和Cl-之間輸出O 5V的直流電壓。第二路模擬電壓電路原理與第一路模擬電壓電路原理相同，在C2+和C2-兩端輸出0 5V直流電壓。圖4為電壓電流采集電路的原理圖，同樣以第一路電流采集為例，電流采集是應用分流器原理，在回路中串聯采樣電阻46來實現的。母板20的電源模塊21輸出的12V直流電源，作為第一路電壓模擬電路21的供電電源，經電源隔離，輸出穩定的獨立的5V電源。采樣電阻46兩端的電壓信號輸入至電流采集模塊42進行數據處理，傳送至運放模塊43，實現電流信號的采集；同時Cl+和Cl-兩端電壓經過差分模塊41放大，完成電壓信號的采集。電壓電流采集信號經A/D轉換模塊44和通訊隔離模塊45后，轉變為控制器可讀取的信號，輸入至控制器，再通過CAN總線傳送至上位機。以鋰離子電池組為例來說明，模擬一個由12個鋰離子電池串聯成的電池模塊，可選用I個母板和6個子板的組合，把6個子板分別插入母板的6個卡槽中，子板的CAN通訊與母板的CAN通訊模塊即可形成通訊網絡，母板電源模塊輸出的12V分別與六個子板的電源輸入端連接。將子板I的Cl-和C2+連接即可實現兩個電池單體的串聯，繼續將子板I的C2-和子板2的Cl+連接，子板2的Cl-和子板2的C2+連接，同樣的方法，將其它單體依次串聯，直到子板6的Cl-和子板6的C2+連接，完成12個單體的串聯，子板I的Cl+為電池模塊的總正端，子板6的C2-為電池模塊的總負端。通過上位機任意設定單體電壓值，通過CAN通訊讀取電壓的采樣值，對單體電壓實時監控。電池管理系統工作，驗證其均衡策略是否與設想一致。當然，上述說明并非對本技術方案的限制，任何在該技術方案的實質上的變化、修訂、延伸均落入本發明的保護范圍之列。
權利要求
1.一種蓄電池模擬系統，其特征在于:該系統包括一個母板和若干個子板，母板由電源模塊、第一通訊模塊和卡槽模塊組成，第一通訊模塊與上位機進行通訊，電源模塊輸入220V交流電，通過變壓器及二極管整流裝置，輸出直流電源，作為子板的供電電源；子板由第一路電壓模擬電路、第二路電壓模擬電路、電壓電流采集電路、控制器模塊和第二通訊模塊組成，該上位機通過該第二通訊模塊與控制器進行數據通訊，用戶設定的電壓值由上位機通過該第二通訊模塊傳送至控制器，并分別經第一路電壓模擬電路和第二路電壓模擬電路輸出有電流輸出能力的電壓，同時將輸出電壓值采集，回饋至控制器，經第二通訊模塊傳送至上位機；每一個子板可以模擬兩個電池單體，一個母板和N個子板可模擬2*N路單體的串聯電路。
2.根據權利要求1所述的蓄電池模擬系統，其特征在于:所述子板中的第一路電壓模擬電路、第二路電壓模擬電路、電壓電流采集電路的電源隔離，不共地。
3.根據權利要求2所述的蓄電池模擬系統，其特征在于:所述子板中的電壓模擬電路由電源隔離模塊、通訊隔離模塊、A/D轉換模塊、功率運放模塊和D/A轉換模塊組成，實現電壓的模擬。
4.根據權利要求2所述的蓄電池模擬系統，其特征在于:所述子板中的電壓電流采集電路由電源隔離模塊、電阻采樣模塊、差分放大模塊、電流采樣模塊、運放模塊、A/D模塊和通訊隔離模塊組成。
5.根據權利要求1所述的蓄電池模擬系統，其特征在于:母板的卡槽模塊設有若干固定所述子板的卡槽，同時有與子板連接的電源端子和通訊接線端子。
6.根據權利要求1所述的蓄電池模擬系統，其特征在于:每路模擬單體的輸出電壓范圍為O 5V，可模擬蓄電池或鋰離子電池或鎳鎘電池或鉛酸電池。
7.根據權利要求1所述的蓄電池模擬系統，其特征在于:整個系統采用通訊網絡為CAN或 LIN 或 RS232。
全文摘要
本發明公開一種蓄電池模擬系統，包括一個母板和若干個子板，母板由電源模塊、通訊模塊和卡槽模塊組成，子板由第一路電壓模擬電路、第二路電壓模擬電路、電壓電流采集電路、控制器、和通訊模塊組成，系統工作時，子板插入母板卡槽，通過母板的通訊接口與上位機連接，構成一個完整的電池模擬系統。該系統模擬電池單體電壓輸出范圍0～5V，可以模擬鋰電池、鉛酸電池、鎘鎳電池等二次電池，通過系統級聯，可以模擬多種單體電池的串并聯方式。
文檔編號G01R31/36GK103091638SQ20131000918
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者魏學哲, 陳金干, 韓豫萍, 阮繼兵, 靳國強, 陸宏斌, 曾群欣 申請人:上海恒動汽車電池有限公司