一种模拟电池组过充过放电压电路的制作方法

本实用新型属于新能源汽车行业电池管理系统技术领域，具体地说是涉及一种模拟电池组过充过放电压电路。

背景技术：

目前，新能源汽车行业电池管理系统的测试，大多是直接用若干个电池串联组成高压电池组，或者用电池模拟单元设备，又或者用HIL(硬件在环)来模拟串联单体电池电压。

前者操作复杂、依赖外部设备，效率不高，且需要直接跟电池接触，有一定的安全隐患；后者集成度高、功能齐全，但是设备造价较高，单通道采购成本在1500元以上，且通道数量有限，设备使用位置较为固定。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明通过一种基于开关切换法电路方式模拟电池组过充、过放电压。该电路通过工频变压器输出交流电压，再通过整流电路转换成直流电压，直流电压通过不同电阻值分压转换成2.5V至4.3V间可调的电压。很好的模拟出电池组单体电压、过充电压和过放电压。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是这样实现的：

一种模拟电池组过充过放电压电路，其特征在于：包括多个级联的单体电池过充过放电压模拟模块，每个所述单体电池过充过放电压模拟模块由AC/AC降压电路、AC/DC转换电路、滤波电路和电阻切换稳压电路组成；

所述AC/AC降压电路包含工频变压器组成；

AC/DC转换电路包含整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4，整流二极管D1正极接地，整流二极管D1负极与工频变压器输出正极Power+连接，整流二极管D2正极与工频变压器输出正极Power+连接，整流二极管D2负极与整流二极管D3负极连接，整流二极管D3正极与该模块工频变压器输出负极Power-连接，整流二极管D4正极接地，整流二极管D4负极与该模块工频变压器输出负极Power-连接；

所述滤波电路由前级滤波和后级滤波电路组成，所述前级滤波电路包含电阻R1、电解电容C1，所述后级滤波电路包含电容C3、电容C4，电阻R1一端与AC/DC转换电路中整流二极管D2、D3负极连接，电阻R1另一端与电容C1正极连接，电容C1负极接地，电容C3一端接电路输出脚B1+，电容C3另一端接地，电容C4一端接电路输出脚B1+，电容C4另一端接地；

所述电阻切换稳压电路包括电阻R2、电阻R3、三极管Q1、可控精密稳压源U1、电容C2、电阻R4、电阻R5、电位器R6、电位器R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、按键开关S1、按键开关S2，电阻R2一端与三极管Q1集电极连接，电阻R2另一端与滤波电路前级电阻R1一端和电容C1正极连接，电阻R3一端与滤波电路前级电阻R1一端和电容C1正极以及电阻R2一端连接，电阻R3另一端与三极管Q1基极和可控精密稳压源U1阴极、电容C2一端连接，三极管Q1发射极与电阻R4一端、电阻R5一端、电阻R9一端、滤波电路后级滤波电容C3一端、滤波电路后级滤波电容C4一端接电路输出脚B1+，可控精密稳压源U1阳极接地，可控精密稳压源U1参考端与电容C2一端、电阻R4一端、电位器R7的3脚、电位器R7的2脚、电阻R8一端、按键开关S1一端、按键开关S2一端连接，电阻R5另一端与电位器R6的1脚连接，电位器R6的2脚与电位器R6的3脚、电位器R7的1脚连接，电阻R8另一端接地，电阻R9另一端与按键开关S1另一端连接，按键开关S2另一端与电阻R10一端连接，电阻R10另一端接地。

在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：基于一种模拟电池组过充过放电压电路的模拟控制方法，其特征在于：包含以下步骤

S1：导通按键开关S1，可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为R’＝[R4//(R5+R6+R7)//R9]，可控精密稳压源U1参考端与接地端电阻值R”＝R8，电路输出脚B1+与接地端电压为过放电压，过放电压UuV＝{1+[R4//(R5+R6+R7)//R9]//R8}*2.5；

S2：导通按键开关S2，可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为R’＝[R4//(R5+R6+R7)]，可控精密稳压源U1参考端与接地端电阻值R”＝R8//R10，电路输出脚B1+与接地端电压为过充电压，过充电压UoV＝{1+[R4//(R5+R6+R7)]//(R8+R10)}*2.5；

S3：按键开关S1、按键开关S2均处于断开状态时，可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为R’＝[R4//(R5+R6+R7)]，可控精密稳压源U1参考端与接地端电阻值R”＝R8，电路输出脚B1+与接地端电压为正常电压，正常电压U＝{1+[R4//(R5+R6+R7)]//R8}*2.5。

本实用新型相比现有技术突出且有益的技术效果是：本实用新型电路主要工作原理是通过可控精密稳压源和切换不同电阻值，从而得到不同输出电压值。

通过单个独立交流变压器组成独立供电模块，交流变压器前端并联，直接由市电220V供电。各个独立模块可直接级联，可随意模拟出多个串联电池单体电压、过充电压和过放电压，其能够较快和准确的模拟单体电池电压、以及过充、过放电压，电路设计灵活，价格低廉，电路形式简单、集成度高，通过按键开关形式，操作简单。

附图说明

图1是本实用新型的电气原理图；

图2是单体电池过充过放电压模拟模块电气原理图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，

实施例一

一种基于开关切换法的模拟单体电池过充、过放电压电路，包括AC/AC降压电路、AC/DC转换电路、滤波电路、电阻切换稳压电路和级联电路。

所述AC/AC降压电路用于提供单元模块电路电压源，在接入交流电(220V/AC、50Hz)时为该单元模块电路提供稳定可靠的电源；

所述AC/DC转换电路用于单元模块电路电源变换；

所述滤波电路用于单元模块电路前级和后级电源滤波；

所述电阻切换电路用于单元模块电路得到不同电阻值，从而单元模块电路得到不同电压值；

所述级联电路用于电路可级联多个单元模块电路，模拟多个串联电池单体电压。

进一步地，所述AC/AC降压电路包括一个工频变压器，工频变压器输入220V/AC、50Hz交流电压，输出9V±0.5V/AC交流电压。所述工频变压器输入端L与交流电L接，所述工频变压器输入端N与交流电N连接，所述工频变压器输出端正极、负极与AC/DC转换电路连接。

进一步地，所述AC/DC转换电路包括整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4，所述整流二极管D1正极接地，所述整流二极管D1负极与工频变压器输出正极连接，所述整流二极管D2正极与工频变压器输出正极AC+连接，所述整流二极管D2负极与整流二极管D3负极连接，所述整流二极管D3正极与工频变压器输出负极AC-连接，所述整流二极管D4正极接地，所述整流二极管D4负极与工频变压器输出负极连接，所述整流二极管D2、D3负极与前级滤波电路连接。

进一步地，所述滤波电路包括前级滤波和后级滤波电路。前级滤波电路包括电阻R1、电解电容C1，后级滤波电路包括电容C3、电容C4，所述电阻R1一端与AC/DC转换电路中整流二极管D2、D3负极连接，所述电阻R1另一端与电容C1正极连接，所述电容C1负极接地，所述电容C3一端接模块电路输出脚B1+，所述电容C3另一端接地，所述电容C4一端接模块电路输出脚B1+，所述电容C4另一端接地。

进一步地，所述电阻切换稳压电路包括电阻R2、电阻R3、三极管Q1、可控精密稳压源U1、电容C2、电阻R4、电阻R5、电位器R6、电位器R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、按键开关S1、按键开关S2，所述电阻R2一端与三极管Q1集电极连接，所述电阻R2另一端与滤波电路前级电阻R1一端和电容C1正极连接，所述电阻R3一端与滤波电路前级电阻R1一端和电容C1正极以及电阻R2一端连接，所述电阻R3另一端与三极管Q1基极和可控精密稳压源U1阴极、所述电容C2一端连接，所述三极管Q1发射极与所述电阻R4一端、所述电阻R5一端、所述电阻R9一端、所述滤波电路后级滤波电容C3一端、所述滤波电路后级滤波电容C4一端接模块电路输出脚B1+，所述可控精密稳压源U1阳极接地，所述可控精密稳压源U1参考端与所述电容C2一端、所述电阻R4一端、所述电位器R7的3脚、所述电位器R7的2脚、所述电阻R8一端、所述按键开关S1一端、所述按键开关S2一端连接，所述电阻R5另一端与所述电位器R6的1脚连接，所述电位器R6的2脚与所述电位器R6的3脚、所述电位器R7的1脚连接，所述电阻R8另一端接地，所述电阻R9另一端与所述按键开关S1另一端连接，所述按键开关S2另一端与所述电阻R10一端连接，所述电阻R10另一端接地，所述电阻切换稳压电路。

当所述按键开关S1导通，所述单元模块电路为过放电压输出，所述可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为R1/＝[R4//(R5+R6+R7)//R9]，所述单元模块电路下端电阻值R2/＝R8，所述单元模块过放电压UuV＝{1+[R4//(R5+R6+R7)//R9]/R8}*2.5；所述电阻切换稳压电路，当所述按键开关S2导通，所述单元模块电路为过充电压输出，所述可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为R1//＝[R4//(R5+R6+R7)]，所述单元模块电路下端电阻值R2//＝R8//R10，所述单元模块过充电压UoV＝{1+[R4//(R5+R6+R7)]/(R8+R10)}*2.5；所述电阻切换稳压电路，当按键开关S1、按键开关S2均处于断开状态时，所述单元模块电路为正常电压输出，所述可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为R1＝[R4//(R5+R6+R7)]，所述单元模块电路下端电阻值R2＝R8，所述单元模块正常电压U＝{1+[R4//(R5+R6+R7)]//R8}*2.5。

进一步地，所述级联电路由多个所述AC/AC降压电路、AC/DC转换电路、滤波电路和电阻切换稳压电路组成。

进一步地，所述AC/AC变压器为9V/2W引线式骑马夹变压器。

进一步地，所述整流二极管D1、D2、D3、D4型号为1N4007。

进一步地，所述三极管Q1型号为C9014。

进一步地，所述可控精密稳压源型号为TL431。

进一步地，所述电解电容C1容值为100uF/50V。

进一步地，所述可调电位器R6阻值为10K。

进一步地，所述可调电位器R7阻值为2K。

进一步地，所述按键开关S1、所述按键开关S2为轻触式按键开关。

进一步地，所述电阻R9阻值为100R。

进一步地，所述电阻R10阻值为100K。

进一步地，所述电阻R9、所述电阻R10为匹配电阻，用于调节所述单元模块电路输出电压，电阻匹配值直接影响到单元模块电路输出电压，根据实际测试结果进行调试。

需要说明的是，可调电位器R6、可调电位器R7的三个脚分别分为1、2、3脚，其中1、2脚为固定脚，3脚为中心触头。

实施例二

如上图1所示，将实施例一中的单体电池过充过放电压模拟模块进行多级级联，组成模拟电池组过充过放电压电路。

其包括多个级联的单体电池过充过放电压模拟模块，每个所述单体电池过充过放电压模拟模块由AC/AC降压电路、AC/DC转换电路、滤波电路和电阻切换稳压电路组成，本实施例为3个单体电池过充过放电压模拟模块进行级联，下面对其做出详细具体的说明。

其采用开关切换法电路方式模拟3串串联电池组过充、过放电压电路，包括AC/AC降压电路、AC/DC转换电路、滤波电路、电阻切换稳压电路和级联电路。

模块AC/AC降压电路包括三个同型号的工频变压器，单个工频变压器输入220V/AC、50Hz交流电压，输出9V±0.5V/AC交流电压，三个工频变压器输入端L均与交流电L连接，三个工频变压器输入端N均与交流电N连接，单个工频变压器输出端正极、负极与该单元模块AC/DC转换电路连接。

模块AC/DC转换电路1包括整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3、整流二极管D4，整流二极管D1正极接地，整流二极管D1负极与该模块工频变压器输出正极连接，整流二极管D2正极与该模块工频变压器输出正极AC+连接，整流二极管D2负极与整流二极管D3负极连接，整流二极管D3正极与该模块工频变压器输出负极AC-连接，整流二极管D4正极接地，整流二极管D4负极与该模块工频变压器输出负极连接，整流二极管D2、D3负极与该模块前级滤波电路连接；

模块AC/DC转换电路2包括整流二极管D11、整流二极管D21、整流二极管D31、整流二极管D41，整流二极管D11正极接B1+，整流二极管D11负极与该模块工频变压器输出正极连接，整流二极管D21正极与该模块工频变压器输出正极AC1+连接，整流二极管D21负极与整流二极管D31负极连接，整流二极管D31正极与该模块工频变压器输出负极AC1-连接，整流二极管D41正极接B1+，整流二极管D41负极与该模块工频变压器输出负极连接，整流二极管D21、D31负极与该模块前级滤波电路连接；

模块AC/DC转换电路3包括整流二极管D12、整流二极管D22、整流二极管D32、整流二极管D42，整流二极管D12正极接B2+，整流二极管D12负极与该模块工频变压器输出正极连接，整流二极管D22正极与该模块工频变压器输出正极AC2+连接，整流二极管D22负极与整流二极管D32负极连接，整流二极管D32正极与该模块工频变压器输出负极AC2-连接，整流二极管D42正极接B2+，整流二极管D42负极与该模块工频变压器输出负极连接，整流二极管D22、D32负极与该模块前级滤波电路连接。

模块滤波电路1包括前级滤波和后级滤波电路。前级滤波电路包括电阻R1、电解电容C1，后级滤波电路包括电容C3、电容C4，电阻R1一端与模块AC/DC转换电路中整流二极管D2、D3负极连接，电阻R1另一端与电容C1正极连接，电容C1负极接地，电容C3一端接模块电路输出脚B1+，电容C3另一端接地，电容C4一端接模块电路输出脚B1+，电容C4另一端接地；

模块滤波电路2包括前级滤波和后级滤波电路。前级滤波电路包括电阻R11、电解电容C11，后级滤波电路包括电容C31、电容C41，电阻R11一端与模块AC/DC转换电路中整流二极管D21、D31负极连接，电阻R11另一端与电容C11正极连接，电容C11负极接B1+，电容C31一端接模块电路输出脚B2+，电容C31另一端接B1+，电容C41一端接模块电路输出脚B2+，电容C41另一端接B1+；

模块滤波电路3包括前级滤波和后级滤波电路。前级滤波电路包括电阻R12、电解电容C12，后级滤波电路包括电容C32、电容C42，电阻R12一端与模块AC/DC转换电路中整流二极管D22、D32负极连接，电阻R12另一端与电容C12正极连接，电容C12负极接B2+，电容C32一端接模块电路输出脚B3+，电容C32另一端接B2+，电容C42一端接模块电路输出脚B3+，电容C42另一端接B2+。

模块电阻切换稳压电路1包括电阻R2、电阻R3、三极管Q1、可控精密稳压源U1、电容C2、电阻R4、电阻R5、电位器R6、电位器R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、按键开关S1、按键开关S2，电阻R2一端与三极管Q1集电极连接，电阻R2另一端与滤波电路前级电阻R1一端和电容C1正极连接，电阻R3一端与滤波电路前级电阻R1一端和电容C1正极以及电阻R2一端连接，电阻R3另一端与三极管Q1基极和可控精密稳压源U1阴极、电容C2一端连接，三极管Q1发射极与电阻R4一端、电阻R5一端、电阻R9一端、滤波电路后级滤波电容C3一端、滤波电路后级滤波电容C4一端接模块电路输出脚B1+，可控精密稳压源U1阳极接地，可控精密稳压源U1参考端与电容C2一端、电阻R4一端、电位器R7的3脚、电位器R7的2脚、电阻R8一端、按键开关S1一端、按键开关S2一端连接，电阻R5另一端与电位器R6的1脚连接，电位器R6的2脚与电位器R6的3脚、电位器R7的1脚连接，电阻R8另一端接地，电阻R9另一端与按键开关S1另一端连接，按键开关S2另一端与电阻R10一端连接，电阻R10另一端接地，

当按键开关S1导通，该单元模块为过放电压输出，可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为[R4//(R5+R6+R7)//R9]，可控精密稳压源U1参考端与接地端电阻值R2＝R8，电路输出脚B1+与接地端电压为过放电压UuV＝{1+[R4//(R5+R6+R7)//R9]/R8}*2.5；当按键开关S2导通，该单元模块电路为过充电压输出，可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为[R4//(R5+R6+R7)]，可控精密稳压源U1参考端与接地端电阻值R2//＝R8//R10，电路输出脚B1+与接地端电压为过充电压UoV＝{1+[R4//(R5+R6+R7)]/(R8+R10)}*2.5；当按键开关S1、按键开关S2均处于断开状态时，该单元模块电路为正常电压输出，可控精密稳压源U1参考端与电路输出脚B1+电阻值为[R4//(R5+R6+R7)]，可控精密稳压源U1参考端与接地端电阻值R8，电路输出脚B1+与接地端电压为正常电压U＝{1+[R4//(R5+R6+R7)]/R8}*2.5。

模块电阻切换稳压电路2包括电阻R21、电阻R31、三极管Q11、可控精密稳压源U11、电容C21、电阻R41、电阻R51、电位器R61、电位器R71、电阻R81、电阻R91、电阻R101、按键开关S11、按键开关S21，电阻R21一端与三极管Q11集电极连接，电阻R21另一端与滤波电路前级电阻R11一端和电容C11正极连接，电阻R31一端与滤波电路前级电阻R11一端和电容C11正极以及电阻R21一端连接，电阻R31另一端与三极管Q11基极和可控精密稳压源U11阴极、电容C21一端连接，三极管Q11发射极与电阻R41一端、电阻R51一端、电阻R91一端、滤波电路后级滤波电容C31一端、滤波电路后级滤波电容C41一端接模块电路输出脚B2+，可控精密稳压源U11阳极接B1+，可控精密稳压源U11参考端与电容C21一端、电阻R41一端、电位器R71的3脚、电位器R71的2脚、电阻R81一端、按键开关S11一端、按键开关S21一端连接，电阻R51另一端与电位器R61的1脚连接，电位器R61的2脚与电位器R61的3脚、电位器R71的1脚连接，电阻R81另一端接B1+，电阻R91另一端与按键开关S11另一端连接，按键开关S21另一端与电阻R101一端连接，电阻R101另一端接B1+，当按键开关S11导通，该单元模块为过放电压输出，可控精密稳压源U11参考端与电路输出脚B2+电阻值为[R41//(R51+R61+R71)//R91]可控精密稳压源U11参考端与接地端电阻值R81，电路输出脚B2+与电路输出脚B1+电压为过放电压UuV’＝{1+[R41//(R51+R61+R71)//R91]/R81}*2.5；当按键开关S21导通，该单元模块电路为过充电压输出，可控精密稳压源U11参考端与电路输出脚B2+电阻值为[R41//(R51+R61+R71)]，可控精密稳压源U11参考端与接地端电阻值为R81//R101，电路输出脚B2+与电路输出脚B1+电压为过充电压UoV’＝{1+[R41//(R51+R61+R71)]/(R81+R101)}*2.5；当按键开关S11、按键开关S21均处于断开状态时，该单元模块电路为正常电压输出，可控精密稳压源U11参考端与电路输出脚B2+电阻值为[R41//(R51+R61+R71)]，可控精密稳压源U11参考端与接地端电阻值R81，电路输出脚B2+与电路输出脚B1+电压为正常电压U’＝{1+[R41//(R51+R61+R71)]/R81}*2.5。

模块电阻切换稳压电路3包括电阻R22、电阻R32、三极管Q12、可控精密稳压源U12、电容C22、电阻R42、电阻R52、电位器R62、电位器R72、电阻R82、电阻R92、电阻R102、按键开关S12、按键开关S22，电阻R22一端与三极管Q12集电极连接，电阻R22另一端与滤波电路前级电阻R12一端和电容C12正极连接，电阻R32一端与滤波电路前级电阻R12一端和电容C12正极以及电阻R22一端连接，电阻R32另一端与三极管Q12基极和可控精密稳压源U12阴极、电容C22一端连接，三极管Q12发射极与电阻R42一端、电阻R52一端、电阻R92一端、滤波电路后级滤波电容C32一端、滤波电路后级滤波电容C42一端接模块电路输出脚B3+，可控精密稳压源U12阳极接B2+，可控精密稳压源U12参考端与电容C22一端、电阻R42一端、电位器R72的3脚、电位器R72的2脚、电阻R82一端、按键开关S12一端、按键开关S2_2一端连接，电阻R52另一端与电位器R62的1脚连接，电位器R62的2脚与电位器R62的3脚、电位器R72的1脚连接，电阻R82另一端接B2+，电阻R92另一端与按键开关S12另一端连接，按键开关S2_2另一端与电阻R102一端连接，电阻R102另一端接B2+。

当按键开关S12导通，该单元模块为过放电压输出，可控精密稳压源U12参考端与电路输出脚B3+电阻值为[R42//(R52+R62+R72)//R92]可控精密稳压源U12参考端与接地端电阻值为R82，电路输出脚B3+与电路输出脚B2+电压为放电压UuV”＝{1+[R42//(R52+R62+R72)//R92]/R82}*2.5；当按键开关S2_2导通，该单元模块电路为过充电压输出，可控精密稳压源U12参考端与电路输出脚B3+电阻值为[R42//(R52+R62+R72)]，可控精密稳压源U12参考端与电路输出脚B2+电阻值为R82//R102，电路输出脚B3+与电路输出脚B2+电压为过充电压UoV”＝{1+[R42//(R52+R62+R72)]/(R82+R102)}*2.5；当按键开关S12、按键开关S2_2均处于断开状态时，该单元模块电路为正常电压输出，可控精密稳压源U12参考端与电路输出脚B3+电阻值为[R42//(R52+R62+R72)]，可控精密稳压源U12参考端与接地端电阻值R82，该单元模块正常电压U”＝{1+[R42//(R52+R62+R72)]/R82}*2.5。

如此，3个模块级联电路便组成模拟3串串联电池单体电压、过充电压和过放电压，类似地，12个模块级联电路就可以组成模拟12串串联电池单体电压、过充电压和过放电压。

显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。