具有可变电流容量的电池模拟器的制造方法
【技术领域】
[0001]各个实施例涉及一种用于模拟电池的系统和方法，具体地讲，涉及一种用于对具有可变电流容量的电池或电池组进行模拟的系统和方法，所述模拟可用于测试混合动力电动车辆的组件和设计。
【背景技术】
[0002]移动装置中使用的电池可经历宽范围的使用，例如，负载、充电、荷电状态、环境、寿命等。因此，电池在很多不同的情形下被测试，以证明电池及其控制装置和相关方法提供足够的性能。具体地讲，在车辆中使用的电池的用途广泛。电池模拟器可用于测试电池设计和控制器设计，以证明这些设计足够用于移动装置中。
【发明内容】
[0003]电池模拟器可进行操作以提供用于测试电池控制电路的不同输出。不同的输出将不同的电池特性提供给被测试装置(例如，诸如电子控制模块(ECM)或电池能量控制模块(BECM)) ο电池模拟器可提供不同的模式，例如，高电流模式或电压随时间改变模式。
[0004]电动车辆电池模拟器可包括:控制器；模拟输出电路，被构造为由控制器控制输出测试电流和测试电压；开关电路，跨接到模拟输出电路，与开关电路连接的模拟输出电路具有第一状态和第二状态，第二状态相对于第一状态具有增加的电容，所述增加的电容抑制测试电压变化率。
[0005]在一示例中，控制器基于电流要求控制与开关电路连接的模拟输出电路处于第一状态或第二状态。
[0006]在一示例中，第二状态提供与第一状态相比更高的电流状态。
[0007]在一示例中，开关电路包括电跨接到模拟输出电路的输出端的开关和电容器。
[0008]在一示例中，多个电源被连接以在模拟输出电路中模拟牵引电池。
[0009]在一示例中，与开关电路连接的模拟输出电路被连接到混合动力电动车辆的电子控制模块，以输出测试电流和测试电压。
[0010]一种模拟混合动力电动车辆电池的方法包括:在输出端启动开关控制:响应于要求电流超过阈值，使用开关控制闭合开关以将附加电容施加到输出端；响应于要求电流小于阈值，使用开关控制断开开关以从输出端移除附加电容。
[0011]在一示例中，所述方法可包括:改变施加到输出端以及施加到与输出端连接的电子控制模块的电压信号的变化率。
[0012]在一示例中，所述方法可包括:使用开关控制闭合开关来抑制施加到输出端的电压信号的变化率。
[0013]一种电动车辆电池模拟方法可包括:控制模拟输出电路输出测试电流和测试电压；基于电流要求，将电路在第一状态和第二状态之间进行切换，其中，第一状态相对于第二状态具有使电压变化率增加的减小的电容。
[0014]在一示例中，切换操作包括:闭合开关以将电容器跨接到模拟输出电路从而从第一状态切换到第二状态。
[0015]在一示例中，切换操作包括断开开关，还包括改变测试电压的变化率以对与模拟输出电路连接的弓I擎控制模块进行测试。
[0016]在一示例中，控制操作包括:将被测试装置连接到模拟输出电路的输出端。
[0017]在一示例中，第二状态抑制测试电压的变化率。
【附图说明】
[0018]图1是电池模拟系统的示意图。
[0019]图2是根据示例的模拟系统的示意图。
[0020]图3是可以模拟的电池参数的示意图。
[0021]图4示出用于对测试装置的电池进行模拟的方法。
[0022]图5是具有电池组的混合动力电动车辆的示例。
[0023]图6是电动车辆的电池组布置的示图。
[0024]图7是可执行在此描述的方法、用作电池模拟器控制器或用作电池电子控制模块或其组合的机器的示图。
【具体实施方式】
[0025]本文档在此详细说明本发明的实施例；然而，将理解，公开的实施例仅是本发明可以以各种替代形式实施的示例。附图不必按比例绘制；一些特征可被夸大或缩小，以示出特定组件的细节。因此，在此公开的特定结构和功能性细节将不被解释为限制，而仅被解释为用于教导本领域的技术人员多样地采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照附图中的任意一幅示出和描述的各个特征可以与一个或更多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型申请提供代表性实施例。特征的各种组合和修改与本公开的教导一致，然而，可期望特征的各种组合和修改用于特定申请或实施方式。
[0026]本发明人已认识到在测试电池设计、控制器设计或车辆设计中对于改进电池模拟的需求。在电池模拟期间，会期望产生电池模拟，以对完全混合动力电动车辆(FHEV)、轻度混合动力电动车辆(MHEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和纯电动车辆(BEV或EV)或其他移动装置的控制器进行测试。然而，电池模拟器不产生如真实的电池单元所提供的推进车辆的“电池组”电流。然而，控制器(例如，电子控制模块(ECM)或电池能量控制模块(BECM))包括与电池单元平衡相关的特征，因此，为了测试控制器，需要电池模拟器提供真实电流。在示例中，潜在的电池单元平衡策略是自主电池单元平衡，自主电池单元平衡是一种要求每个电池单元达到5A的电流源容量的分散的电池单元平衡控制方法。
[0027]电池模拟器已成为通过能够传输用于模拟连接器连接/断开情形所必须的电流来识别控制器问题的工具。这种情形的示例可见于美国第14/015，335号专利申请，该申请通过引用包含于此以用于任意目的。
[0028]总体来说，存在要求电池模拟器能够传输大量电流的两种示例使用情况。第一种使用情况是电压随时间的动态改变(dV/dt)。据信，到电容性负载中的高dV/dt需要高峰值电流。第二种使用情况是电流容量。电流容量可以是模拟的电池单元能够传输的最大峰值电流或者持续电流。因此，与具有较低电流容量的测试器相比，具有高电流容量的测试器可传输较高的峰值电流和持续电流。可期望较高的dV/dt，因为较高的dV/dt提供电池单元性能的更真实的表现以及更高级的测试能力。dV/dt的定义是电池组电压的时间导数，电池组电压可以基于电池单元电平或整个电池组。高dV/dt意味着电池组电压随时间快速增长。例如，电池组电压的高dV/dt可以是140千伏每秒，这意味着由该改变所需要的电压的改变除以时间可以高达140000。dV/dt和电流容量性能指标是正相反的特征，随着dV/dt和电流容量性能指标中的一个的提高，另一个降低。例如，当添加电容以增加电流能力时，dV/dt性能变得过度衰减(over-damped)。本公开提供至少一种解决方案，以提供两种性能指标并因此提高测试能力。
[0029]图1示出电池模拟系统100，该电池模拟系统100包括控制模拟输出电路103和开关控制器105的操作的控制器101。控制器101例如通过执行从其他装置(未示出)接收到的可被内部存储的指令来运行电池模拟测试。模拟输出电路103根据控制器101的请求针对被测试装置产生特定测试所需要的电信号。这些测试可以是电流容量测试或电压改变测试。开关控制器105从控制器101接收指令，并基于这些指令设置模式电路107的状态。模式电路107可改变输出109的状态。模式电路可设置多个状态。一种状态可以是电压随时间动态改变(dV/dt)的状态。另一种状态可以是电压改变状态。另一种状态可以是电流容量状态。输出109可连接到被测试装置(例如，电子控制模块)。利用能够改变状态的模式电路107 (例如，影响输出到被测试装置的信号和被测试装置的输出特性的电路)，模拟的电池可以为正被模拟的给定测试提供输出。
[0030]这两种模式(S卩，dV/dt状态和电流容量状态)可支持各种电池测试。下面是一些示例。在dV/dt状态下，电池模拟器能够获得如通过真实车辆性能记录的那样的真实电池组的快速动态变化。例如，被正确地配置的仪表系统和数据记录器可记录电池组的电压输出的时间数据，并还可包括单独的电池单元电压。总体上，这种电池组电压呈现诸如如先前所示的140kV/秒的高dV/dt。现在，通过从数据日志文件控制电池模拟器，模拟器能够“回放”与在真实电池组上看到的曲线相同的曲线。为了能够获得这些快动态变化，将模式电路107设置为dV/dt模式是重要的。现在，我们将考虑电流容量状态。参照图2，开关SI将闭合，这会将大电容负载C2添加到模拟器输出109。存在一些针对被测试的电池能量控制模块的压力测试(诸如热插拔