[發明專利]虛擬電池管理系統及其應用方法

有效

• 申請號: 201110208656.9
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102411128A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 顏湘武;谷建成;李偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36;G01R31/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于新能源技術領域，特別涉及虛擬電池管理系統及其應用方法。

背景技術

在電動汽車充電設備的性能測試中，試驗用充電負載主要分為兩類，其中，一類是由真實的動力電池和電池管理系統為主構成的電池包，另一類是模擬電池的電子負載。

第一類負載為真實的動力電池包，其最突出的特點是構建了一個真實的測試環境，可以在一定程度上反應充電設備實際運行的性能和狀態，還可以了解充電設備對動力電池帶來的實際影響。但是，首先由于動力電池的多樣性，及其電池管理系統所提供的充電模式的差異性，在實際應用中，對單一的動力電池組及其電池管理系統所構成的電池包的試驗不能完全反映充電設備的充電性能和狀態。如果要考慮充電設備對不同類型動力電池組充電的性能和狀況，就需要購置多種動力電池包，這樣將大量增加費用、存放場地以及測試的工作量，事實上用所有生產廠家的動力電池組對充電設備做測試也是不現實的。

其次，在充電過程中，充電模式、充電參數以及電池狀況均受電池包中電池管理系統的決定，一定容量的電池包，其電池管理系統設定的工作模式和充電參數將是單一不變的，而且，在正常的充電過程中，動力電池組極端參數，例如：單體溫度過高，單體電壓過高，一般不會出現，難以試驗充電設備的應急和保護的能力，因此，整個測試過程是被動的，測試過程耗時長，效率低，測試范圍和測試項目有限，無法實現對充電設備的可控測試。

最后，利用實際的動力電池作為負載對充電設備進行測試時，每次測試前都必須有專門的設備給動力電池組放電，如果不能很好地利用動力電池組放出的能量，還將帶來能源的浪費。

第二類負載為模擬電池的電子負載，其最突出的特點是靈活。目前，較為先進的電子負載是采用程控的直流電子負載，這類負載可對動力電池包的端口電壓和內阻進行模擬，但還沒有建立系統、完整的動力電池模型，與實際動力電池包的特性相距甚遠；而且，電子負載尚沒有考慮電池管理系統的功能，使用這種電子負載測試充電設備時，沒有也無法測試兩者之間握手、參數配置、充電和充電結束等階段的數據通信功能及能力；并且在充電過程中也忽略了動力電池的實際狀態，例如，當電池過充、電池溫度過高或過低時，由于沒有電池管理系統的在線監測功能，電子負載不能及時給充電設備提供越限狀態信息，更談不上去測試判斷充電設備對收到的信息進行處理并做出反應的能力。

因此，為了保障充電設備的通用性、性能的一致性，在充電設備性能檢測測試環節中，一種準確模擬動力電池包參數和狀態功能信息的虛擬電池管理系統是必不可少的。

發明內容

本發明的針對上述缺陷公開了虛擬電池管理系統，它的結構如下：中央數據處理單元分別連接人機交互單元、動力電池仿真單元、CAN通信單元、測量單元和電子負載控制單元。

所述CAN通信單元通過CAN總線與待測充電設備連接，電子負載控制單元連接電子負載，測量單元分別連接待測充電設備和電子負載。

所述動力電池仿真單元存儲的數據為動力電池實驗數據庫、動力電池電路模型、動力電池熱模型和動力電池狀態參數關系圖表。

虛擬電池管理系統的應用方法分為以下步驟：

1)由人機交互單元提供動力電池模型參數配置界面，通過輸入試驗型號動力電池的參數來確定試驗型號動力電池模型，動力電池仿真單元依此為依據提供動力電池模型特性曲線；判斷動力電池模型特性曲線是否與試驗型號動力電池相符合，如果判斷結果為否，則通過人機交互單元來修正試驗型號動力電池的參數，從而微調動力電池模型特性曲線，然后繼續判斷動力電池模型特性曲線是否與試驗型號動力電池相符合；如果判斷結果為是，進入步驟2)；

2)通過人機交互單元設定虛擬電池管理系統的運行方案；設定完成后，將上述運行方案和試驗型號動力電池模型保存為一個工程文件，同時進入步驟3)；

3)調用已有的工程文件或承接步驟2)，中央數據處理單元根據上述運行方案和試驗型號動力電池模型初始化CAN通信單元和電子負載控制單元，電子負載控制單元通過以太網、RS485通訊或RS232通訊建立電子負載與電子負載控制單元的通訊連接，CAN通信單元基于虛擬電池管理系統與非車載充電機之間的通信協議，建立與待測充電設備的通訊連接；然后測試通訊連接是否正常，如果結果為否，則進入步驟5)，如果結果為是，則進入步驟4)；

4)中央數據處理單元讀取試驗型號動力電池的參數和虛擬電池管理系統的運行方案，然后通過電子負載控制單元設定電子負載的初始狀態，同時啟動測量單元；