專利名稱：蓄電池模擬供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于車用電器測試用的蓄電池模擬供電裝置。作為機(jī)動(dòng)運(yùn)輸車輛，涉及駕駛者、乘員、道路車輛和行人的安全，內(nèi)燃汽車、新能源汽車(混合動(dòng)力和純電動(dòng))、電動(dòng)搬運(yùn)車輛等的運(yùn)行安全和可靠性極為重要，這需要對(duì)車載零部件，包括車載電機(jī)、電磁開關(guān)、驅(qū)動(dòng)電控、電池組、電池管理系統(tǒng)BMS等汽車電器，進(jìn)行嚴(yán)格的生產(chǎn)質(zhì)量監(jiān)測和控制，需要對(duì)電器零部件做全面、深入和系統(tǒng)的電氣指標(biāo)性能的測試、試驗(yàn)和老化。作為一種電化學(xué)電源，鉛酸電池、鋰電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、超級(jí)電容等車載電池組，由于固有的電化學(xué)特性，其新舊程度、電壓和容量大小、制造廠家、充放電深度、環(huán)境溫度等因素影響，電池組呈現(xiàn)的端電壓、供電電流、實(shí)際內(nèi)阻、持續(xù)供電能力等參數(shù)離散性較大。直接用電池用于測試，即使輔助計(jì)算機(jī)做測試數(shù)據(jù)記錄，由于供電條件的時(shí)變性，測試數(shù)據(jù)重復(fù)性差、前后數(shù)據(jù)無法比對(duì)。測試工作量大、效率低。目前已有采用直流電源做模擬測試，當(dāng)前電池模擬技術(shù)狀況是1)采用可控硅工頻整流電源，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，不能很好適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的汽車電機(jī)測試需要，數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算失真度大；2)借助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)做模擬測試的，未能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和通信兩種方式的兼容設(shè)定和顯示，尤其是未能實(shí)現(xiàn)內(nèi)阻模式、恒功率模式的全硬件化直接設(shè)定和數(shù)字化顯示，測試不方便、顯示不直觀，在恒內(nèi)阻、恒功率模擬運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，均基于軟件方式做數(shù)據(jù)采集和運(yùn)算，時(shí)滯性較大、抗干擾性差、運(yùn)算誤差比較大；3)采用計(jì)算機(jī)通信方式、輔助電池模擬測試，現(xiàn)有裝置中沒有同時(shí)采用上位機(jī) RS232/485和驅(qū)動(dòng)電控/電池管理系統(tǒng)BMS的CAN總線通信的兩種數(shù)據(jù)設(shè)定、采集和傳輸方式；4)現(xiàn)有的電池模擬測試裝置，僅采用恒壓恒流控制方式，技術(shù)上均未同時(shí)實(shí)現(xiàn)恒電壓U、恒電流I、恒功率P (P = UX I)、恒內(nèi)阻R(U = Utl-I XR、R = AU/ Δ I)和仿真模式等五種輸出模式，不能全面滿足測試和試驗(yàn)的需要。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種蓄電池模擬供電裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，蓄電池模擬供電裝置，包括高頻開關(guān)整流器和中央控制器；中央控制器包括整流模塊均壓/均流控制電路、輸出電壓/ 電流閉環(huán)控制電路、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路、CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路、 微處理器信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)模擬運(yùn)算電路和顯示電路；高頻開關(guān)整流器與整流模塊均壓 /均流控制電路連接，整流模塊均壓/均流控制電路與輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路連接，輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路與信號(hào)模擬運(yùn)算電路連接；信號(hào)模擬運(yùn)算電路分別與模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器信號(hào)調(diào)理電路以及顯示電路連接；微處理器信號(hào)調(diào)理電路分別與RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路和CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路連接。作為優(yōu)選，高頻開關(guān)整流器由1個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)并聯(lián)的高頻開關(guān)整流模塊組成，各個(gè)高頻開關(guān)整流模塊分別與整流模塊均壓/均流控制電路連接。作為優(yōu)選，輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路和整流模塊均壓/均流控制電路，將輸出電壓或電流閉環(huán)反饋控制形成的綜合信號(hào)，通過多路隔離光耦分配成多路的電壓/電流給定信號(hào)，分別送至各個(gè)高頻開關(guān)整流模塊。作為優(yōu)選，信號(hào)模擬運(yùn)算電路包括第1模擬乘法器、第2模擬乘法器和第1運(yùn)算放大器、第2運(yùn)算放大器、第3運(yùn)算放大器和第4運(yùn)算放大器；所述第1模擬乘法器的輸出端與第1運(yùn)算放大器反相輸入端連接，第1運(yùn)算放大器接成反相放大電路，第1運(yùn)算放大器的輸出端通過電阻與第2運(yùn)算放大器正相輸入端連接，第2運(yùn)算放大器接成同相放大電路，第3運(yùn)算放大器與第2模擬乘法器構(gòu)成除法運(yùn)算電路，第3運(yùn)算放大器的輸出端通過電阻連接到第4運(yùn)算放大器反相輸入端，第4運(yùn)算放大器接成反相放大電路，第4運(yùn)算放大器輸出端經(jīng)過二極管負(fù)極到正極，再經(jīng)過開關(guān)或繼電器無源觸點(diǎn)連接到第2運(yùn)算放大器的輸出端。作為優(yōu)選，高頻開關(guān)整流器輸入端與交流市電連接；輸出端為直流輸出。作為優(yōu)選，直流輸出包括恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻和仿真模式輸出。作為優(yōu)選，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端包括兩路輸入，其中一路與手動(dòng)設(shè)定信號(hào)輸入端連接；另一路與可編程控制器PLC設(shè)定信號(hào)的輸入端連接。作為優(yōu)選，手動(dòng)設(shè)定信號(hào)包括恒電壓、恒電流、恒功率和恒內(nèi)阻，其中恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻均可單獨(dú)設(shè)定。作為優(yōu)選，可編程控制器PLC設(shè)定信號(hào)包括恒電壓、恒電流、恒功率和恒內(nèi)阻，其中恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻均可單獨(dú)設(shè)定。作為優(yōu)選，RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路用于與上位機(jī)連接；所述CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路用于與汽車驅(qū)動(dòng)電控或電池管理系統(tǒng)BMS連接。本發(fā)明的五種輸出模式的解釋如下所謂恒壓輸出模式，即內(nèi)阻為零，電池模擬電源的輸出電壓不隨輸出電流大小而變化，直至輸出電流達(dá)到上限保護(hù)值，輸出電壓才下降，以保護(hù)模擬電源和連接負(fù)載。所謂恒流輸出模式，即電池模擬電源的輸出電流不隨輸出電壓大小而變化，直至輸出電壓達(dá)到上限保護(hù)值，輸出電流才下降，以保護(hù)模擬電源和連接負(fù)載。所謂恒內(nèi)阻輸出模式，U = U0-I XR, R = AU/ΛΙ，即根據(jù)輸出電流大小，電池模擬電源不斷實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓大小，從而實(shí)現(xiàn)恒內(nèi)阻輸出，直至輸出電流達(dá)到上限保護(hù)值。所謂恒功率輸出模式，P = UXI，即電池模擬電源先運(yùn)行于恒壓或恒內(nèi)阻模式，隨著輸出電流的增大，輸出功率不斷增加，當(dāng)達(dá)到設(shè)定功率時(shí)，依據(jù)公式P = UXI約束關(guān)系，根據(jù)輸出電流大小，不斷實(shí)時(shí)調(diào)整輸出電壓大小，從而實(shí)現(xiàn)恒功率輸出，直至輸出電流達(dá)到上限保護(hù)值。所謂仿真輸出模式，即模擬負(fù)載在不斷變化中。本質(zhì)上是電池模擬電源動(dòng)態(tài)運(yùn)行于恒內(nèi)阻輸出模式，事先通過計(jì)算機(jī)連續(xù)地設(shè)定不同的電壓和內(nèi)阻值，形成一個(gè)擬合曲線，將此擬合曲線信號(hào)送給電池模擬電源，做仿真輸出模式的相應(yīng)控制。
圖2為上述模擬電源的五種輸出模式的輸出特性圖，其中，直線U3-A-B為恒壓模式，直線I2-F-D-C-B為恒流模式，直線U3-D為恒內(nèi)阻模式，曲線A-C為恒功率模式，曲線 U3-E-F為仿真模式。本發(fā)明的有益效果是1、采用全硬件模擬電路的信號(hào)模擬運(yùn)算電路僅接收外部設(shè)定信號(hào)，并進(jìn)行加、減、 乘、除、反向、比例合成運(yùn)算。較之計(jì)算機(jī)通過軟件方式同時(shí)做參數(shù)設(shè)定和合成運(yùn)算，系統(tǒng)響應(yīng)速度快、精度高、抗干擾能力強(qiáng)。2、恒電壓、恒電流、恒功率和恒內(nèi)阻設(shè)定信號(hào)，通過手動(dòng)或通信方式，四個(gè)參數(shù)均可獨(dú)立、同時(shí)、直接設(shè)定，并可數(shù)字化直接顯示。無需通過運(yùn)算、或間接設(shè)定和顯示。3、可實(shí)現(xiàn)恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻和仿真模式輸出等五種模擬狀態(tài)輸出， 以滿足測試和試驗(yàn)需要。4、在接受上位機(jī)RS232/485等通信方式設(shè)定參數(shù)同時(shí)，可將運(yùn)行數(shù)據(jù)、使能、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)狀態(tài)量通過CAN總線向汽車驅(qū)動(dòng)電控或電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)送。通過計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)測試過程自動(dòng)化，測試快速高效、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)調(diào)用便利。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明蓄電池模擬供電裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明蓄電池模擬供電裝置實(shí)施例的模擬電源輸出特性圖。圖3是本發(fā)明蓄電池模擬供電裝置實(shí)施例的信號(hào)模擬運(yùn)算電路原理圖。圖4是本發(fā)明蓄電池模擬供電裝置實(shí)施例的輸出電壓閉環(huán)及整流模塊均流控制電路原理圖。圖5是本發(fā)明蓄電池模擬供電裝置實(shí)施例的輸出電流閉環(huán)及整流模塊均壓控制電路原理圖。實(shí)施例1 本實(shí)施例為0-120V/1000A電動(dòng)車電池模擬供電裝置，主要用于電動(dòng)車輛電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電控測試。如圖1所示，電池模擬供電裝置由高頻開關(guān)整流器和中央控制器組成，高頻開關(guān)整流器由4個(gè)0-120V/250A高頻開關(guān)整流模塊并聯(lián)組成，輸入電源采用三相四線制 380VAC/50HZ 供電。信號(hào)設(shè)定包括手動(dòng)方式和自動(dòng)設(shè)定方式。設(shè)定信號(hào)為手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行切換、恒壓/恒流/恒內(nèi)阻/恒功率轉(zhuǎn)換、輸出電壓設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出電壓0-120V)、輸出電流設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出電流0-1000A)、 模擬內(nèi)阻設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出內(nèi)阻0-150毫歐)、輸出功率設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出功率0-50KW)。為方便計(jì)算機(jī)做信號(hào)調(diào)理，所有設(shè)定信號(hào)均為0-5V對(duì)應(yīng)整流模塊輸出最大值 (電壓/電流/內(nèi)阻/功率)。手動(dòng)方式為面板電位器和開關(guān)設(shè)定，即將一個(gè)基準(zhǔn)直流電壓通過電阻和電位器串聯(lián)分壓形成0-5V范圍可變電壓，分別對(duì)應(yīng)輸出電壓0-120V、輸出電流0-1000A、輸出內(nèi)阻0-150毫歐、輸出功率0-50KW的設(shè)定；通過電阻和開關(guān)串聯(lián)分壓形成0V/5V切換電平信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行切換、恒壓、恒流、恒內(nèi)阻、恒功率轉(zhuǎn)換設(shè)定。微處理器調(diào)理電路，一方面將RS232/485通信電路輸出的各種設(shè)定信號(hào)，包括輸出電流、電壓、功率、內(nèi)阻設(shè)定值、開機(jī)/關(guān)機(jī)控制、手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換、恒壓/恒流/恒功率/恒內(nèi)阻模式切換信號(hào)，經(jīng)高低電平識(shí)別、設(shè)定類型識(shí)別、設(shè)定正確與否判斷、數(shù)模D/A轉(zhuǎn)換等，處理成0-5V模擬量、0/5V開關(guān)量信號(hào)，再送至信號(hào)模擬運(yùn)算電路。另一方面將來自信號(hào)模擬運(yùn)算電路的模擬量、開關(guān)量信號(hào)，包括實(shí)際輸出電壓、電流、功率值、0N/0FF使能信號(hào)，經(jīng)過模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換、處理后，再送至CAN總線通信電路。自動(dòng)設(shè)定方式為上位計(jì)算機(jī)依據(jù)RS485通信協(xié)議模式設(shè)定，設(shè)定信號(hào)同上，各路通信設(shè)定信號(hào)通過微處理器調(diào)理電路，數(shù)/模轉(zhuǎn)換為0-5V模擬信號(hào)、0V/5V切換電平信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)輸出電壓0-120V、輸出電流0-1000A、輸出內(nèi)阻0-150毫歐、輸出功率0-50KW的設(shè)定；手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行切換、恒壓、恒流、恒內(nèi)阻、恒功率轉(zhuǎn)換設(shè)定。電池模擬電源實(shí)際帶載運(yùn)行中，微處理器調(diào)理電路通過CAN總線通信電路連接電動(dòng)車電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電控，按照CAN總線通信協(xié)議要求，向外傳送電壓、電流、功率等運(yùn)行數(shù)據(jù)信號(hào)。信號(hào)模擬運(yùn)算電路，接收來自模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和微處理器調(diào)理電路的設(shè)定/反饋信號(hào)、經(jīng)“加、減、乘、除、反向、比例”電路合成運(yùn)算，送至輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路及整流模塊均流/均壓控制電路，通過隔離光耦TLP521處理成4路整流模塊的0N/0FF使能控制、電壓/電流動(dòng)態(tài)給定信號(hào)，同時(shí)送達(dá)4個(gè)高頻開關(guān)整流模塊、并聯(lián)控制輸出，滿足電動(dòng)車電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電控等模擬測試需要。其中微處理器調(diào)理電路包括ADUC812單片機(jī)。需要做恒內(nèi)阻模式(包括恒壓模式、內(nèi)阻為零)輸出時(shí)，開關(guān)或繼電器無源觸點(diǎn)Kl斷開，在圖3中，信號(hào)模擬運(yùn)算電路主要由乘法器Ni、N5、集成運(yùn)算放大器N2、N3、N4等組成。乘法器附將內(nèi)阻設(shè)定值Rg、整流器輸出電流反饋值If進(jìn)行乘法運(yùn)算為RgX If，經(jīng)過運(yùn)算放大器N2反向比例運(yùn)算為-RgX If，再送到運(yùn)算放大器N3，與輸出電壓初始設(shè)定值Ug，做信號(hào)合成加減運(yùn)算，合成給定信號(hào)Z = Ug-IfXRg輸出，作為開關(guān)整流器輸出控制信號(hào)Vg，送至輸出電壓閉環(huán)及整流模塊均流控制電路。通過動(dòng)態(tài)控制整流模塊的逆變開關(guān)管IGBT (絕緣柵雙極性晶體管)或MOSFET (場效應(yīng)管)的PWM脈寬調(diào)制的工作占空比大小，按照恒內(nèi)阻約束關(guān)系(U = Utl-IXI^R= Δ U/Δ I)，在實(shí)際輸出電流下對(duì)應(yīng)輸出電壓，從而滿足恒內(nèi)阻模擬特性輸出的測試需要。需要做恒功率模式輸出時(shí)，受控?zé)o源節(jié)點(diǎn)Kl接通，由乘法器Ν5、運(yùn)算放大器Ν4等組成的除法運(yùn)算信號(hào)，將輸出功率設(shè)定信號(hào)1 和輸出電流反饋信號(hào)If運(yùn)算為對(duì)應(yīng)恒功率輸出所需的控制信號(hào)Y = -lOXI^g/If，再送到運(yùn)算放大器N6，做反向比例運(yùn)算為W = Pg/If，經(jīng)二極管D1、受控?zé)o源節(jié)點(diǎn)K1，再次與運(yùn)算放大器N3輸出信號(hào)Z = Ug-IfXRg合成。當(dāng)輸出功率(P = UXI)遠(yuǎn)小于設(shè)定值時(shí)，信號(hào)值W = Pg/If較大，輸出電壓控制信號(hào)Vg受控于恒內(nèi)阻(恒壓)運(yùn)算關(guān)系(U = Uq-IXR、R= Δυ/ΔΙ)的輸出信號(hào)ζ =Ug-IfXRg，模擬電源先運(yùn)行于恒內(nèi)阻(恒壓)模式；當(dāng)輸出功率(P = UXI)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，輸出電壓控制信號(hào)Vg大小將按照W = Pg/If約束關(guān)系，隨著輸出電流增大，對(duì)應(yīng)降低輸出電壓控制信號(hào)Vg，送至輸出電壓閉環(huán)及整流模塊均流控制電路，從而實(shí)現(xiàn)模擬電源運(yùn)行于恒功率模式，直至輸出電流達(dá)到最大限定值。圖4是輸出電壓閉環(huán)及整流模塊均流控制電路，是基于輸出電壓的閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)控制原理。其主要工作機(jī)理如下來自面板電位器、PLC的模擬量輸出信號(hào)、以及計(jì)算機(jī)通信信號(hào)之一者，分別經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換電路和微處理器調(diào)理電路，并經(jīng)過信號(hào)模擬運(yùn)算電路，變換為0-5V輸出電壓設(shè)定信號(hào)Vg，送至控制電路的運(yùn)算放大器N7正端，高頻開關(guān)整流器實(shí)際輸出電壓Vf經(jīng)阻容網(wǎng)絡(luò)分壓送至運(yùn)算放大器N7負(fù)端，通過運(yùn)算放大器N7的PID參數(shù)校正輸出，送至光耦N8分配成4路均流控制信號(hào)Igl、Ig2、Ig3和Ig4，送達(dá)4個(gè)整流模塊作為輸出電流動(dòng)態(tài)給定信號(hào)。各整流模塊是基于PWM脈寬調(diào)制、占空度開關(guān)狀態(tài)工作的高頻開關(guān)整流電源。各整流模塊將均流給定信號(hào)與自身輸出電流反饋信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、快速比較，再控制整流模塊進(jìn)行占空度調(diào)節(jié)，從而達(dá)到與其他模塊間動(dòng)態(tài)均流，實(shí)現(xiàn)整流模塊并聯(lián)、大功率輸出。輸出電壓閉環(huán)及整流模塊均流控制電路，實(shí)際上是多個(gè)整流模塊的一個(gè)外部集中控制器，因此在技術(shù)本質(zhì)上，屬于強(qiáng)迫式均流控制方式。圖5是輸出電流閉環(huán)及整流模塊均壓控制電路，是基于輸出電流的閉環(huán)負(fù)反饋?zhàn)詣?dòng)控制原理，其工作機(jī)理類同上述的輸出電壓閉環(huán)及整流模塊均流控制電路。當(dāng)模擬電源運(yùn)行于恒流輸出時(shí)，經(jīng)信號(hào)模擬運(yùn)算電路輸出的0-5V輸出電流設(shè)定信號(hào)Ig，送至控制電路的運(yùn)算放大器N9正端，高頻開關(guān)整流器實(shí)際輸出電流If經(jīng)阻容網(wǎng)絡(luò)分壓送至運(yùn)算放大器N9負(fù)端，通過運(yùn)算放大器N9的PID參數(shù)校正輸出，送至光耦NlO分配成4路均流控制信號(hào)Vgl、Vg2、Vg 3和Vg4，送達(dá)4個(gè)整流模塊作為輸出電壓動(dòng)態(tài)給定信號(hào)。各整流模塊是基于PWM脈寬調(diào)制、占空度開關(guān)狀態(tài)工作的高頻開關(guān)整流電源。各整流模塊將均壓給定信號(hào)與自身輸出電壓反饋信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、快速比較，再控制整流模塊進(jìn)行占空度調(diào)節(jié)，從而達(dá)到與其他模塊間動(dòng)態(tài)均壓，實(shí)現(xiàn)整流模塊并聯(lián)、大功率輸出。輸出電流閉環(huán)及整流模塊均壓控制電路，實(shí)際上是多個(gè)整流模塊的一個(gè)外部集中控制器，因此在技術(shù)本質(zhì)上，屬于強(qiáng)迫式均壓控制方式。實(shí)施例2 本實(shí)施例為0-15V/300A內(nèi)燃汽車電池模擬供電裝置，主要用于啟動(dòng)電機(jī)和電磁開關(guān)等汽車電器零部件測試。本實(shí)施例由高頻開關(guān)整流器和中央控制器組成，高頻開關(guān)整流器只使用了 1個(gè) 0-15V/400A高頻開關(guān)整流模塊，輸入電源采用單相220VAC/50HZ供電。信號(hào)設(shè)定為PLC和通信設(shè)定方式，PLC方式為可編程控制器輸出0-5V模擬/開關(guān)量設(shè)定，通信方式為上位計(jì)算機(jī)依據(jù)RS232通信協(xié)議模式設(shè)定，設(shè)定信號(hào)為PLC/通信方式切換、恒壓/恒流/恒內(nèi)阻/恒功率轉(zhuǎn)換、電壓設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出電壓0-15V)、電流設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出電流0-300A)、內(nèi)阻設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出內(nèi)阻0-30毫歐)、功率設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出功率0-3KW)。信號(hào)模擬運(yùn)算電路，來自面板電位器、PLC的模擬量輸出信號(hào)、以及計(jì)算機(jī)通信設(shè)定信號(hào)，包括電壓U/電流I/功率P/內(nèi)阻R各設(shè)定信號(hào)，分別經(jīng)模擬轉(zhuǎn)換電路和微處理器調(diào)理電路，變換為0-5V標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定信號(hào)，經(jīng)“加、減、乘、除、反向、比例”電路合成運(yùn)算，送至輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路、整流模塊均流/均壓控制電路，通過隔離光耦TLP521處理成 1路0N/0FF使能控制、電壓/電流動(dòng)態(tài)給定信號(hào)，送達(dá)高頻開關(guān)整流模塊控制輸出，滿足汽車電機(jī)等模擬測試需要。
實(shí)施例3 本實(shí)施例為0-400V/500A電動(dòng)汽車電池模擬供電裝置，主要用于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)與電控、電池管理系統(tǒng)BMS測試。本實(shí)施例由高頻開關(guān)整流器和中央控制器組成，其中高頻開關(guān)整流器由10個(gè)0-400V/50A高頻開關(guān)整流模塊并聯(lián)組成，輸入電源采用三相四線制380VAC/50HZ供電。信號(hào)設(shè)定為手動(dòng)和自動(dòng)設(shè)定方式，手動(dòng)方式為面板電位器和開關(guān)設(shè)定，自動(dòng)方式為上位計(jì)算機(jī)依據(jù)RS232通信協(xié)議模式設(shè)定，通過CAN總線連接電池管理系統(tǒng)BMS、驅(qū)動(dòng)電控和電機(jī)、傳送電壓、電流、功率等運(yùn)行數(shù)據(jù)信號(hào)，設(shè)定信號(hào)為手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行切換、恒壓/恒流/恒內(nèi)阻/恒功率轉(zhuǎn)換、電壓設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出電壓0-400V)、電流設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出電流0-500A)、內(nèi)阻設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出內(nèi)阻0-200毫歐)、功率設(shè)定信號(hào)(0-5V對(duì)應(yīng)輸出功率0-100KW)。信號(hào)模擬運(yùn)算電路，接收來自模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換和經(jīng)ADUC812微處理器調(diào)理電路的設(shè)定/反饋信號(hào)、經(jīng)“加、減、乘、除、反向、比例”電路合成運(yùn)算，送至輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路、整流模塊均流/均壓控制電路，通過隔離光耦TLP521處理成10路0N/0FF使能控制、電壓/電流動(dòng)態(tài)給定信號(hào)，同時(shí)送達(dá)10個(gè)高頻開關(guān)整流模塊、并聯(lián)控制輸出，滿足電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電控和電機(jī)、電池管理系統(tǒng)BMS等模擬測試需要。以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明如何實(shí)施所作的舉例和說明，而不是限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，所屬本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，包括高頻開關(guān)整流器和中央控制器；所述中央控制器包括整流模塊均壓/均流控制電路、輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路、CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路、微處理器信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)模擬運(yùn)算電路和顯示電路；所述的高頻開關(guān)整流器與整流模塊均壓/均流控制電路連接，整流模塊均壓/均流控制電路與輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路連接，輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路與信號(hào)模擬運(yùn)算電路連接；信號(hào)模擬運(yùn)算電路分別與模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器信號(hào)調(diào)理電路以及顯示電路連接；所述微處理器信號(hào)調(diào)理電路分別與RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路和CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述高頻開關(guān)整流器由1個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)并聯(lián)的高頻開關(guān)整流模塊組成，各個(gè)高頻開關(guān)整流模塊分別與整流模塊均壓/均流控制電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述的輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路和整流模塊均壓/均流控制電路，將輸出電壓或電流閉環(huán)反饋控制形成的綜合信號(hào)，通過多路隔離光耦分配成多路的電壓/電流給定信號(hào)，分別送至各個(gè)高頻開關(guān)整流模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述的信號(hào)模擬運(yùn)算電路包括第1模擬乘法器、第2模擬乘法器和第1運(yùn)算放大器、第2運(yùn)算放大器、第3運(yùn)算放大器和第4運(yùn)算放大器；所述第1模擬乘法器的輸出端與第1運(yùn)算放大器反相輸入端連接，第1運(yùn)算放大器接成反相放大電路，第1運(yùn)算放大器的輸出端通過電阻與第2運(yùn)算放大器正相輸入端連接，第2運(yùn)算放大器接成同相放大電路，第3運(yùn)算放大器與第2模擬乘法器構(gòu)成除法運(yùn)算電路，第3運(yùn)算放大器的輸出端通過電阻連接到第4運(yùn)算放大器反相輸入端，第4運(yùn)算放大器接成反相放大電路，第4運(yùn)算放大器輸出端經(jīng)過二極管負(fù)極到正極，再經(jīng)過開關(guān)或繼電器無源觸點(diǎn)連接到第2運(yùn)算放大器的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述高頻開關(guān)整流器輸入端與交流市電連接；輸出端為直流輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述的直流輸出包括恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻和仿真模式輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的輸入端包括兩路輸入，其中一路與手動(dòng)設(shè)定信號(hào)輸入端連接；另一路與可編程控制器PLC設(shè)定信號(hào)的輸入端連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述的手動(dòng)設(shè)定信號(hào)包括恒電壓、恒電流、恒功率和恒內(nèi)阻，其中所述的恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻均可單獨(dú)設(shè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述的可編程控制器PLC設(shè)定信號(hào)包括恒電壓、恒電流、恒功率和恒內(nèi)阻，其中所述的恒電壓、恒電流、恒功率、恒內(nèi)阻均可單獨(dú)設(shè)定。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池模擬供電裝置，其特征在于，所述的RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路用于與上位機(jī)連接；所述CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路用于與汽車驅(qū)動(dòng)電控或電池管理系統(tǒng)BMS連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓄電池模擬供電裝置，包括高頻開關(guān)整流器和中央控制器；中央控制器包括整流模塊均壓/均流控制電路、輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路、模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路、CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路、微處理器信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)模擬運(yùn)算電路和顯示電路；高頻開關(guān)整流器與整流模塊均壓/均流控制電路連接，整流模塊均壓/均流控制電路與輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路連接，輸出電壓/電流閉環(huán)控制電路與信號(hào)模擬運(yùn)算電路連接；信號(hào)模擬運(yùn)算電路分別與模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、微處理器信號(hào)調(diào)理電路和顯示電路連接；微處理器信號(hào)調(diào)理電路分別與RS232/485通信轉(zhuǎn)換電路和CAN總線通信轉(zhuǎn)換電路連接。本發(fā)明使用方便，測試數(shù)據(jù)一致性和重復(fù)性好。
文檔編號(hào)H02J7/02GK102386668SQ201110387688
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者傅志元, 周軍, 王傳新, 王昌峰, 蒲道杰, 郝隆 申請(qǐng)人:合肥東耀電子有限公司