[發明專利]一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統及方法

有效

• 申請號: 201610898546.2
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN106569053B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 朱榮明;楊小亭
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R1/28
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙) 11368
• 代理人: 仲伯煊

1.一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統，其特征在于，包括控制計算機、至少一個溫度模擬器和至少一個單體電池輸出電壓模擬器；

所述控制計算機包括含有網絡接口和三個USB接口的通用計算機、一個USB/DO轉換器和一個USB/SPI接口轉換器，所述USB/SPI接口轉換器、所述USB/DO轉換器與所述通用計算機通過USB接口相連；

所述溫度模擬器與所述控制計算機通過網絡接口通信互連，所述USB/DO轉換器的輸出端與所述溫度模擬器的輸入端相連，所述溫度模擬器用于模擬溫度傳感器測量單體電池表面溫度時溫度傳感器的輸出值，并以溫度傳感器輸出值來表征溫度傳感器放置處的溫度；

所述單體電池輸出電壓模擬器與所述控制計算機通過網絡接口通信互連，所述USB/DO轉換器的輸出端與所述單體電池輸出電壓模擬器的輸入端相連，所述單體電池輸出電壓模擬器用于模擬單體電池的輸出電壓，其中：

還包括一個分流電阻輸出電壓模擬器，所述分流電阻輸出電壓模擬器與所述控制計算機通過網絡接口通信互連，所述USB/DO轉換器的輸出端與所述分流電阻輸出電壓模擬器的輸入端相連，所述分流電阻輸出電壓模擬器用于模擬上述分流電阻兩端的輸出電壓；

所述溫度模擬器、所述單體電池輸出電壓模擬器、所述分流電阻輸出電壓模擬器結構相同；

所述溫度模擬器包括：

單片計算機；

均衡狀態檢測電路，其輸出端與所述單片計算機的模數輸入端相連；

數字電位計，其SPI接口與所述單片計算機的SPI接口相連，

數字電位計A端選擇電路，其多路選擇控制電路S與所述單片計算機的輸出端相連，所述數字電位計A端選擇電路與所述數字電位計相連，選擇連接正電壓V+、空N、空N三路之一，

數字電位計B端選擇電路，其多路選擇控制電路S與所述單片計算機的輸出端相連，所述數字電位計B端選擇電路與所述數字電位計相連，選擇連接負電壓V-、空N、地G三路之一；

輸出選擇電路，其多路選擇控制電路S與所述單片計算機的輸出端相連，所述輸出選擇電路分別與所述數字電位計、所述均衡狀態檢測電路、數字輸入輸出調理電路相連；

數字輸入輸出調理電路，分別與所述單片計算機、所述輸出選擇電路通信互連，

參考電源模塊，其輸出端分別與所述數字電位計A端選擇電路、所述數字電位計B端選擇電路相連；

網絡接口，與所述單片計算機相連，

網絡地址設置裝置，與所述單片計算機相連，

單體電池輸出電壓模擬器指示燈L1，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

分流電阻兩端電壓模擬器指示燈L2，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

溫度傳感器輸出模擬器指示燈L3，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

數字輸入模擬器指示燈L4，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

數字輸出模擬器指示燈L5，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

當前數字輸入/數字輸出狀態指示燈L6，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

充電和均衡狀態指示燈L7，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連，

放電狀態指示燈L8，其輸入端與所述單片計算機的輸出端相連。

2.根據權利要求1所述的一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統，其特征在于，均衡狀態檢測電路的輸出端與單片計算機的模數輸入端相連，

所述均衡狀態檢測電路包括電流采樣電阻R_B和均衡電流檢測電路，所述電流采樣電阻R_B與均衡電流檢測電路相連。

3.根據權利要求2所述的一種純電動汽車車載電池外特性的模擬系統，其特征在于，所述均衡電流檢測電路包括二個輸入匹配電阻R_IN、電流檢測集成電路LT6102和輸出電阻R_O，所述輸入匹配電阻R_IN和輸出電阻R_O與電流檢測集成電路LT6102相連。

4.一種純電動汽車車載電池外特性的模擬方法，采用權利要求1-3中任意一項所述純電動汽車車載電池外特性的模擬系統，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：功能選擇

若為初始化功能，則轉入步驟2；若為模擬使能功能，則轉入步驟11；若為模擬禁止功能，則轉入步驟16；

步驟2：初始化功能選擇

若為模擬器規劃功能，則轉入步驟3；若為配置模擬器功能，則轉入步驟5；若為設置模擬命令功能，則轉入步驟9；

步驟3：控制計算機根據測試需要為純電動汽車車載電池外特性的模擬系統中的每個模擬器定義該模擬器的模擬功能；并根據定義的功能，或編輯各個單體電池在充電、均衡和放電狀態下的輸出電壓模擬數據、或分流電阻兩端電壓在充電和放電狀態下的電壓模擬數據、或溫度傳感器輸出在充電和放電狀態下的輸出模擬數據、或數字輸入/數字輸出端口在充電和放電狀態下的輸入輸出模擬數據，然后進入步驟4；

步驟4：保存編輯的數據，并轉入步驟1；

步驟5：控制計算機通過網絡接口向一個模擬器發送功能設置命令、充電狀態下的模擬數據、均衡狀態下的模擬數據和放電狀態下的模擬數據，進入步驟6；

步驟6：模擬器中的單片計算機接收控制計算機發來的功能設置命令后，將模擬器設置為單體電池輸出電壓模擬器或分流電阻輸出電壓模擬器或溫度模擬器，并接收和存儲控制計算機發來的模擬數據，然后進入步驟7；

步驟7：重復步驟5～步驟6，直至模擬系統中所有模擬器的功能和模擬數據均被正確設置，進入步驟8；

步驟8：控制計算機通過USB/SPI接口轉換器與電池管理系統的測量單元1的SPI-A接口相連、純電動汽車車載電池外特性的模擬系統連接一個待測試的測量單元，配置模擬器過程結束，轉入步驟1；

步驟9：控制計算機向純電動汽車車載電池外特性的模擬系統中的所有模擬器發出將要進行的模擬過程，即通過網絡接口向所有模擬器發送模擬充電命令或模擬放電命令，然后進入步驟10；

步驟10：單片計算機接收控制計算機發來的模擬命令后，將模擬器設置為對應的充電狀態或放電狀態，轉入步驟1；

步驟11：模擬使能

若為模擬充電過程，則轉入步驟12，若為模擬放電過程，則轉入步驟15；

步驟12：監測電池當前狀態是否進入均衡狀態，若電池當前狀態為均衡狀態，則轉入步驟13，反之，轉入步驟14；

步驟13：所有模擬器依據所存儲的均衡狀態下的模擬數據定時更新模擬器輸出，轉入步驟1；

步驟14：所有模擬器依據所存儲的充電狀態下的模擬數據定時更新模擬器輸出，轉入步驟1；

步驟15：所有模擬器依據所存儲的放電狀態下的模擬數據定時更新模擬器輸出，轉入步驟1；

步驟16：所有模擬器停止更新輸出值，轉入步驟1。