专利名称：一种电池模拟系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动车电池技术领域，具体涉及一种电池模拟系统。
背景技术：
目前，以铅酸电池、镍氢电池、锂电池为动力的电动自行车、混合动力汽车、电动汽 车、燃料电池汽车等受到了市场越来越多的关注。动力电池在交通领域的应用，对于减少温 室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。但是制约电动汽车发展 的问题依然是储能电池和应用技术。如何提高电池的能量效率和运行可靠性是电动汽车产 业化必需解决的问题，研究电池管理技术及系统具有十分重大的意义。为了更好的推动和 支持电动车电池管理技术的综合研究测试工作，设计一套模拟电池电压、温度、电流等信息 的系统十分必要。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可以模拟不同电池(如铅酸电池、镍氢 电池、锂电池)的输出电压、温度、电流的电池模拟系统，为电池管理系统的调试、标定、诊 断、试验提供一个综合测试平台。根据本发明提出的电池模拟系统，包括由单片机控制的电池模拟装置，关键在于 该系统还包括电池管理系统采集电池模拟装置输出的电压、温度、电流信息并且反馈给上位 机；上位机用于设置电池模拟装置，显示电池模拟装置的工作状态和输出的信息，显 示电池管理系统反馈的电压、温度、电流信息；所述电池模拟装置还包括由DA芯片组成的电压模块、温度模块和电流模块，所述 单片机可根据上位机的电池参数设置命令和开关参数设置命令控制电压模块、温度模块和 电流模块的选通及输出；所述上位机、电池管理系统和电池模拟装置均通过CAN总线连接。本发明使用时，首先上位机对电池模拟装置发送设置命令报文，单片机收到命令 报文后根据命令控制电压模块、温度模块和电流模块的选通和输出，然后电池管理系统采 集电池模拟装置输出的电压、温度和电流信息并且反馈给上位机，上位机此时采集并显示 电池管理系统反馈的电压、温度和电流信息，为电池管理系统的调试、标定、诊断和实验提 供一个综合测试平台。所述上位机通过电池参数设置命令和开关参数设置命令对电池模拟装置进行设 置。电池参数设置命令可包括电压、温度、电流设定命令，电池单体范围选择命令，电压、温 度、电流参数，电池类型设定命令，电压点数、温度点数设定命令信息。电池模拟装置收到 电池参数设置命令后根据不同电池的不同需求模拟输出电池电压、温度、电流信息；开关参 数设置命令可包括整车点火信号、充电点火信号、环路互锁信号、漏电信号和湿度信号等信息，电池模拟装置可根据开关参数设置命令计算出各种状态下电池的电压、温度、电流并且 输出。所述电池模拟装置与电池管理系统的接触器信息模块连接，电池模拟装置采集电 池管理系统的接触器信息并反馈给上位机。电池模拟装置根据电池管理系统的接触器模块 设计有相应的接口采集电池管理系统的接触器信息，并将这些信息反馈给上位机从而在上 位机上显示，使本发明能模拟电池的各种工况，为使用者提供诊断和调试的依据。电池管理系统需要采集的电流信息为母线电流信息，所以所述电流模块模拟电流 为母线电流。使用本发明，可以通过上位机对电池模拟装置进行设置，电池模拟装置的单片机 接受到设置命令后根据不同电池的不同需要控制电压模块、温度模块、电流模块的选通，使 模拟装置输出需要模拟的电池电压、温度、电流信息，电池管理系统采集电池模拟装置的信 息并在上位机显示，为电池管理系统的调试、标定、诊断、试验提供一个综合测试平台。


本发明的上述和其他方面的优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显 和容易理解，其中图1为本发明的电池管理系统、电池模拟装置、上位机之间的通讯；图2为本发明的上位机对电池模拟装置的设定模块；图3为本发明的电池模拟装置的单片机到电压、温度、电流子板的接口 ；图4为本发明的电池模拟装置的温度和电流模块的接口 ；图5为本发明的电池模拟装置的电压模块(只列举4个)的接口；图6为本发明的上位机与电池模拟装置通讯的电池参数设置命令报文；图7为本发明的上位机与电池模拟装置通讯的开关参数设置命令报文；图8为本发明的电池管理系统与电池模拟装置关于接触器信息的接口连接；图9为本发明的电池模拟装置反馈的接触器信息报文。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例。如图1为本发明的电池管理系统、电池模拟装置、上位机之间的通讯，它们之间通 过CAN总线通讯，电池模拟系统根据不同电池的需求不同模拟输出电池的电压、温度、电流 等信息，电池管理系统采集其输出信息并在上位机系统显示，一方面可以判断其输出是否 正确，另一方面方便电池管理系统调试、标定、诊断、做实验等，为电池管理系统提供了一个 综合测试平台。电池模拟系统还可以读出接触器信息并通过CAN报文反馈给上位机，在上 位机就能够显示电池管理系统接触器输出信息。以模拟使用电池为锂电池为例，详细描述本发明的模拟系统是如何工作的。如图2，通过上位机分别发送整车点火信号、电池类型设置成锂电、温度点数设置 成11、电压点数设置108，电池编号选所有电池，电池电压设置成3200mV，输出电流设置成 20A,电池温度设置成25度，电池模拟装置就能输出锂电的108节单体电压分别为3. 2V，11 个模块分别为25度，母线电流20A。另外，也可以通过选单个电池及对应的电池编号对单个单体的电压、或单个模块的温度进行设置。其中，由于整车电池管理系统需要采集每个 单体的电压，但是并不需要采集每个单体的温度，电池管理系统只需要对每个模块或者每 个电池包的温度进行采集监测，故电池模拟装置只需要根据实际需求模拟输出几个可调的 模块温度。具体实施1到10号单体作为一个模块只需要输出一个温度，以此类推11-20、 21-30、31-40、41-50、51-60、61-70、71-80、81-90、91-100、101-110、111-120，现在的锂电只 有108个单体所以只需要模拟输出11路可调温度。图3为电池模拟装置的单片机到电压、温度、电流子板的接口，由单片机的4个I/O 口 (P1. 17B0、P0. 27BUP0. 18B3、P0. 19B4)经过4-16译码器分别控制每个模块[如图4的 温度、电流模块，图5 (只列出了其中四个模块，实际中按上述连接共有15个电压模块)的 电压模块]的选通，由另外3个I/O 口 (P0. 24A0、Pl. 19AUP0. 23A2)经过3-8译码器分别 控制电压模块(8个DA)中每个DA芯片的选通，由另外两个I/O 口 P0. 22DIN、P0. 21SCLK提 供DA芯片的输入和时钟。上位机与电池模拟装置通过CAN通讯，上位机信息以CAN报文形式发送，如图6、和 图7。电池参数设置命令可包括电压、温度、电流设定命令，电池单体范围选择命令，电压、 温度、电流参数，电池类型设定命令，电压点数、温度点数设定命令信息。电池模拟装置收到 电池参数设置命令后根据不同电池的不同需求模拟输出电池电压、温度、电流信息；开关参 数设置命令可包括整车点火信号、充电点火信号、环路互锁信号、漏电信号和湿度信号等信 息，电池模拟装置可根据开关参数设置命令计算出各种状态下电池的电压、温度、电流并且 输出。其中，CAN报文均为重复传输速率需要时发送，数据长度为8字节。单片机软件接 收到CAN报文，根据报文命令对单片机的PI. 17B0、P0. 27B1、P0. 18B3、P0. 19B4、P0. 24A0、 Pl. 19AUP0. 23A2端口设置，去控制选通相应的模块及相应的DA，另外由单片机的两个I/O 口 P0. 22DIN、P0. 2ISCLK提供DA芯片的输入和时钟，底层对电压、温度、电流值做相关计算 后通过DA 口输出。电池管理系统和电池模拟装置通过温度、电流、电压接插件连接，上位机发送整车 点火命令后电池模拟装置给电池管理系统提供12V电压，电池管理系统上电工作就能够采 集模拟装置输出的电压、温度、电流信息并通过CAN通讯反馈给上位机从而在上位机显示。 电池模拟装置为电池管理系统的调试、标定、诊断、试验提供一个综合测试平台。电池管理系统的正极接触器、负极接触器、预充接触器、充电接触器、风扇接触器 等信息通过插件接口接到电池模拟装置，如图8，通过74HC244驱动接到电池模拟装置的单 片机的 I/O 口 (P0. 12PC、P0. 1 IMA、PL 23EC、P0. 10FP、P0. 09MC)，电池模拟装置的单片机将 这些I/O 口设为输入，就能够读出接触器信息并通过CAN与上位机通讯(其CAN报文如图 9所示)，在上位机显示电池管理系统接触器信息。
权利要求
一种电池模拟系统，包括一个由单片机控制的电池模拟装置，其特征在于该系统还包括电池管理系统采集电池模拟装置输出的电压、温度、电流信息并且反馈给上位机；上位机用于设置电池模拟装置，显示电池模拟装置的工作状态和输出的信息，显示电池管理系统反馈的电压、温度、电流信息；所述电池模拟装置还包括由DA芯片组成的电压模块、温度模块和电流模块，所述单片机可根据上位机的电池参数设置命令和开关参数设置命令控制电压模块、温度模块和电流模块的选通及输出；所述上位机、电池管理系统和电池模拟装置均通过CAN总线连接。
2.根据权利要求1所述的电池模拟系统，其特征在于所述上位机的电池参数设置命令 包括电压、温度、电流设定命令，电池单体范围选择命令，电压、温度、电流参数，电池类型设 定命令，电压点数、温度点数设定命令。
3.根据权利要求1所述的电池模拟系统，其特征在于所述上位机的开关参数设置命令 包括整车点火信号、充电点火信号、环路互锁信号、漏电信号和湿度信号。
4.根据权利要求1或2或3所述的电池模拟系统，其特征在于所述电池模拟装置与电 池管理系统的接触器信息模块连接，电池模拟装置采集电池管理系统的接触器信息并反馈 给上位机。
5.根据权利要求1或2或3所述的电池模拟系统，其特征在于所述电流模块模拟电流 为母线电流。
全文摘要
本发明提供一种电池模拟系统，包括一个由单片机控制的电池模拟装置，还包括电池管理系统采集电池模拟装置输出的电压、温度、电流信息并且反馈给上位机；上位机用于设置电池模拟装置，显示电池模拟装置的工作状态和输出的信息，显示电池管理系统反馈的电压、温度、电流信息；电池模拟装置还包括由DA芯片组成的电压模块、温度模块和电流模块，单片机可根据上位机的电池参数设置命令和开关参数设置命令控制电压模块、温度模块和电流模块的选通及输出；上位机、电池管理系统和电池模拟装置均通过CAN总线连接。本发明可模拟输出电池电压、温度、电流信息，为电池管理系统调试、标定、诊断、试验提供综合测试平台。
文档编号G01R31/36GK101908657SQ20101021907
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月6日 优先权日2010年7月6日
发明者乔旗红 申请人:奇瑞汽车股份有限公司