專利名稱：一種仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)力電池仿真試驗(yàn)，具體涉及一種仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車越來越多的采用將多個(gè)單體電池并串聯(lián)后組成的電池組作為其儲(chǔ)能單元替代或部分替代汽油和內(nèi)燃機(jī)。為了使電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車接近、達(dá)到或超過傳統(tǒng)汽車，須要通過電池管理系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行管理。而電池管理系統(tǒng)中智能控制程序正是當(dāng)前發(fā)展的重要領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)和優(yōu)化都須要通過大量的仿真試驗(yàn)和試驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將帶有電池管理系統(tǒng)的電池組直接連接于電動(dòng)汽車(含混合動(dòng)力汽車)進(jìn)行試驗(yàn)，成本高、周期長、效率低，這在設(shè)計(jì)前期行不通。另一種方法，將電池組連接至電池仿真系統(tǒng)，模擬汽車實(shí)際運(yùn)行的電池工作，通過仿真試驗(yàn)獲取有用數(shù)據(jù)，成本相對(duì)低、效率相對(duì)較高，但是電池組一般容量大、放電/充電電流大，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備要求高，成本高、效率差、占用空間大，同時(shí)也不靈活和節(jié)能環(huán)保。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置及其方法，在滿足電池仿真試驗(yàn)的基礎(chǔ)上成本更低、效率更高且節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明的第一個(gè)技術(shù)問題這樣解決構(gòu)建一種仿真試驗(yàn)中電池組替代方法，包括以下步驟
將η個(gè)組成被測(cè)電池組的同批次單體電池串接成電池模塊；
將被測(cè)電池組的電池管理系統(tǒng)中電壓采樣電路的放大倍數(shù)調(diào)整至
t倍，并將電池模塊的功率電線在該電池管理系統(tǒng)中電流傳感器上同方向纏繞a圈，改造
后作為所述電池模塊對(duì)應(yīng)的電池管理模塊；
所述被測(cè)電池組包括a個(gè)并聯(lián)模塊、每個(gè)并聯(lián)模塊由b個(gè)單體電池串接而成，或者所述被測(cè)電池組包括b個(gè)串聯(lián)模塊、每個(gè)串聯(lián)模塊由a個(gè)單體電池并聯(lián)而成，a、b、η為自然數(shù)。按照本發(fā)明提供的替代方法，所述電池模塊放電或充電電流是！/‘，電壓是=P ,
ab
11是被測(cè)電池組對(duì)應(yīng)的等效放電或充電電流，V'是被測(cè)電池組對(duì)應(yīng)的等效電壓。按照本發(fā)明提供的替代方法，根據(jù)被測(cè)電池組的充放電模型=KSOCJ)獲得
所述電池模塊的充放電模型Ziy = I厶力，其中t是工作時(shí)間，SOC是被測(cè)電池
a a
組或所述電池模塊的剩余電量。按照本發(fā)明提供的替代方法，所述改造還包括屏蔽掉所述電池管理系統(tǒng)中單體電池替代部分。本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問題這樣解決構(gòu)建一種仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置，包括
電池模塊，由η個(gè)組成被測(cè)電池組的同批次單體電池串接成；
電池管理模塊，控制連接所述電池模塊，由被測(cè)電池組的電池管理系統(tǒng)改造而成其電
壓采樣電路的放大倍數(shù)是原來的t倍，所述電池模塊的功率電線在該電池管理系統(tǒng)中電流
η
傳感器上同方向纏繞a圈；
所述被測(cè)電池組包括a個(gè)并聯(lián)模塊、每個(gè)并聯(lián)模塊由b個(gè)單體電池串接而成，或者所述被測(cè)電池組包括b個(gè)串聯(lián)模塊、每個(gè)串聯(lián)模塊由a個(gè)單體電池并聯(lián)而成，a、b、η為自然數(shù)。按照本發(fā)明提供的替代裝置，η優(yōu)選為2-9。本發(fā)明提供的仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置及其方法，采用η個(gè)組成被測(cè)電池組的同批次單體電池、改造的被測(cè)電池組電池管理系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)等效算法替代被測(cè)電池組，這樣
對(duì)應(yīng)的充放電模塊的額定工作電流可以是原來的1倍，設(shè)備要求低、適應(yīng)范圍廣，測(cè)試靈
a
活，進(jìn)一步節(jié)能、高效、環(huán)保。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明 圖1是一種本發(fā)明電池組替代裝置應(yīng)用系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中控制替代模塊的充放電控制程序流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合本發(fā)明電池組替代裝置在SOC計(jì)算精度檢測(cè)方面的具體應(yīng)用說明本發(fā)明
如圖1所示，這種具體應(yīng)用是電池組SOC計(jì)算精度檢測(cè)，該系統(tǒng)包括㈠電池模塊、㈡電池管理模塊、曰溫控裝置、(四)放電模塊、⑴充電模塊、(六)控制檢測(cè)模塊和(七)上位機(jī)，其中 ㈠電池模塊
由選擇組成被測(cè)電池組的同批次單體電池η個(gè)(n<10)串聯(lián)組成，η值受到電池管理模塊ECU電源電壓以及電池組電壓采樣電路影響。η值越小，則試驗(yàn)所需功率越??； ㈡電池管理模塊
是將被測(cè)電池組的電池管理系統(tǒng)做如下修改后獲得，所述被測(cè)電池組包括a個(gè)并聯(lián)模塊，每個(gè)并聯(lián)模塊由b個(gè)單體電池串接而成，(所述被測(cè)電池組或者由b個(gè)模塊串聯(lián)組成，每個(gè)模塊由a個(gè)單體電池并聯(lián)而成)
①屏蔽掉單體電池檢測(cè)部分；
②將原有的電壓采樣電路的放大倍數(shù)乘以t倍；
η
例被測(cè)電池組電壓為Vi，經(jīng)原有電壓采樣電路后輸出到微處理器AD接口的電壓為Vo，則原有電壓采樣電路的放大倍數(shù)為& ；對(duì)采樣電路修改后，當(dāng)電池模塊的電壓為！G
^ b
時(shí)，經(jīng)新的電壓采樣電路后輸出到微處理器AD接口的電壓還是為Vo ；
③將電池模塊的功率電線在電池管理系統(tǒng)的電流傳感器上同方向纏繞a圈； ㈢溫控裝置
用于控制電池模塊和電池管理模塊的環(huán)境溫度，以檢測(cè)不同溫度下電池管理系統(tǒng)對(duì)于電池組SOC計(jì)算的精度； _充電模塊
用于電池模塊的充電，充電電流大小可通過通訊總線進(jìn)行控制，和放電模塊一起用以模擬實(shí)際汽車行駛工況下電池的充放電情況； 放電模塊
用于電池模塊的放電，放電電流大小可通過通訊總線進(jìn)行控制，和充電模塊一起用以模擬實(shí)際汽車行駛工況下電池的充放電情況； (六)控制檢測(cè)模塊
進(jìn)行充放電控制和獲取電池管理模塊的信息； ㈦上位機(jī)
用于顯示、存儲(chǔ)、處理數(shù)據(jù)； 備注㈥控制檢測(cè)模塊和㈦上位機(jī)可合并到一起。
進(jìn)一步，該系統(tǒng)工作原理和具體SOC檢測(cè)方法包括
101)通過模擬仿真或?qū)嶋H工況下測(cè)量得到電池組的充放電模型4=/(SOC,l)，在相
同的汽車循環(huán)行駛工況下，為了保證電池電量的平衡，不同的電池組SOC值可能會(huì)導(dǎo)致不同的電池組充放電電流；
102)確定電池模塊的充放電電流=丄4=Kf(SOCJ),將其建立好模型輸入到控制
a a
檢測(cè)模塊中，用以控制充電模塊和放電模塊(電池模塊放電4為正，充電4為負(fù))；
103)在控制檢測(cè)模塊中設(shè)置總的模擬運(yùn)行時(shí)間J電池組額定容量Cq,電池組標(biāo)準(zhǔn)放
電電流,電池組標(biāo)準(zhǔn)放電截止電壓Cirt (即在室溫下，電池組以標(biāo)準(zhǔn)放電電流放電至標(biāo)準(zhǔn)放電截止電壓時(shí)，電池組SOC為0%)；
104)按照檢測(cè)需求調(diào)節(jié)溫控裝置使電池模塊環(huán)境溫度恒定于期望值冗；
105)啟動(dòng)系統(tǒng)，開始檢測(cè)流程；電池管理模塊初始化，根據(jù)協(xié)議輸出電池模塊電壓、電流、溫度、SOC等信息，控制檢測(cè)模塊根據(jù)電池模塊信息和內(nèi)部建立的充放電模型對(duì)充電模塊和放電模塊輸出充放電電流控制信息，充電模塊根據(jù)接收到的控制信息調(diào)節(jié)電源輸出電池充電電流，放電模塊根據(jù)接收到的控制信息調(diào)節(jié)負(fù)載輸出電池放電電流；
106)當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間到達(dá)設(shè)置時(shí)間^后，控制檢測(cè)模塊控制充電模塊和放電模塊停止充放電，記錄此時(shí)電池管理模塊輸出的SOC值為c% ；
107)將溫控裝置關(guān)閉，靜置電池一段時(shí)間，使其回復(fù)到室溫；108)控制檢測(cè)模塊控制放電模塊以恒流放電至電池模塊電壓為^,記錄此恒
ab
流放電時(shí)間#，則恒流放電前電池模塊的真實(shí)SOC值為^,電池管理模塊對(duì)SOC值計(jì)算誤差為#400)% ；
cO
109)重復(fù)步驟10廣108)，即可獲得多組電池管理模塊對(duì)電池模塊SOC值計(jì)算誤差值， 取其中最大值為SOC值的計(jì)算精度，即等效為被測(cè)電池組電池管理系統(tǒng)在環(huán)境溫度為T0，
電池組在循環(huán)工況下運(yùn)行&情況下，對(duì)電池組SOC值的計(jì)算精度；
110)設(shè)置不同的環(huán)境溫度和電池組工作時(shí)間，重復(fù)步驟10廣109)，即可取得電池管理系統(tǒng)在不同溫度和不同時(shí)間下的SOC值計(jì)算精度。在這個(gè)系統(tǒng)中，充放電控制由(六)控制檢測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)，具體計(jì)算由(七)上位機(jī)實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，控制檢測(cè)模塊中充放電控制程序具體包括以下步驟
201)累積計(jì)時(shí)，記錄本循環(huán)當(dāng)前時(shí)間t；
202)接收獲取電池管理模塊內(nèi)電池模塊電流/電壓/SOC等數(shù)據(jù)；
203)判斷t< 0 ,則進(jìn)入下一步，否則進(jìn)入步驟208)；
204)電池模塊電壓V>最低限制電壓Vmin，則進(jìn)入下一步，否則進(jìn)入步驟208)；
205)電池模塊電壓V<最高限制電壓Vmax，則進(jìn)入下一步，否則進(jìn)入步驟208)；
206)計(jì)算電池模塊電流/ =丄厶二；
a a
207)Im為正,則控制充電模塊關(guān)閉，放電模塊以Zm恒流放電，否則控制放電模塊關(guān)
閉，充電模塊以-恒流放電，返回步驟201)；
208)本次充放電結(jié)束。最后，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種仿真試驗(yàn)中電池組替代方法，其特征在于，包括以下步驟 將η個(gè)組成被測(cè)電池組的同批次單體電池串接成電池模塊；將被測(cè)電池組的電池管理系統(tǒng)中電壓采樣電路的放大倍數(shù)調(diào)整至1倍，并將電池模塊的功率電線在該電池管理系統(tǒng)中電流傳感器上同方向纏繞a圈，改造 η后作為所述電池模塊對(duì)應(yīng)的電池管理模塊；所述被測(cè)電池組包括a個(gè)并聯(lián)模塊、每個(gè)并聯(lián)模塊由b個(gè)單體電池串接而成，或者所述被測(cè)電池組包括b個(gè)串聯(lián)模塊、每個(gè)串聯(lián)模塊由a個(gè)單體電池并聯(lián)而成，a、b、n為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述替代方法，其特征在于，所述電池模塊放電或充電電流是I/'， 電壓是=F,”是被測(cè)電池組對(duì)應(yīng)的等效放電或充電電流，『是被測(cè)電池組對(duì)應(yīng)的等效電 b ΓV壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述替代方法，其特征在于，根據(jù)被測(cè)電池組的充放電模型 Jj = f{、S0Cj)獲得所述電池模塊的充放電模型& =丨4,其中t是工作時(shí)間，SOC是被測(cè)電池組或所述電池模塊的剩余電量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述替代方法，其特征在于，所述改造還包括屏蔽掉所述電池管理系統(tǒng)中單體電池替代部分。
5.一種仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置，其特征在于，還包括 電池模塊，由η個(gè)組成被測(cè)電池組的同批次單體電池串接成；電池管理模塊，控制連接所述電池模塊，由被測(cè)電池組的電池管理系統(tǒng)改造而成其電壓采樣電路的放大倍數(shù)是原來的t倍，所述電池模塊的功率電線在該電池管理系統(tǒng)中電流 傳感器上同方向纏繞a圈；所述被測(cè)電池組包括a個(gè)并聯(lián)模塊、每個(gè)并聯(lián)模塊由b個(gè)單體電池串接而成，或者所述被測(cè)電池組包括b個(gè)串聯(lián)模塊、每個(gè)串聯(lián)模塊由a個(gè)單體電池并聯(lián)而成，a、b、η為自然數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述替代裝置，其特征在于，η為2-9。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種仿真試驗(yàn)中電池組替代裝置及其方法，其中裝置包括電池模塊和對(duì)應(yīng)電池管理模塊方法包括將n個(gè)組成被測(cè)電池組的同批次單體電池串接成電池模塊；將被測(cè)電池組的電池管理系統(tǒng)中電壓采樣電路的放大倍數(shù)調(diào)整至倍，并將電池模塊的功率電線在該電池管理系統(tǒng)中電流傳感器上同方向纏繞a圈，改造后作為所述電池管理模塊；所述被測(cè)電池組包括a個(gè)并聯(lián)模塊、每個(gè)并聯(lián)模塊由b個(gè)單體電池串接而成，或者所述被測(cè)電池組包括b個(gè)串聯(lián)模塊、每個(gè)串聯(lián)模塊由a個(gè)單體電池并聯(lián)而成，a、b、n為自然數(shù)。這種替代裝置及其方法，結(jié)合對(duì)應(yīng)等效算法能靈活、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、高效地替代在仿真試驗(yàn)中的被測(cè)電池組，設(shè)備要求低、適應(yīng)范圍廣且節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102169166SQ20111003131
公開日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者劉洋成, 洛志宏, 黎威 申請(qǐng)人:深圳市佳華利道新技術(shù)開發(fā)有限公司