基于双向直流转换器的蓄电池模拟器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及蓄电池模拟器，并且更具体地涉及设计用于模拟电气化车辆(EV)的牵引蓄电池的操作的蓄电池模拟器。
【背景技术】
[0002]在电气化车辆中，高储能装置为驾驶操作提供牵引动力。在许多情况下，储能装置是以高压蓄电池的形式一一例如锂离子蓄电池一一由多个电耦接能量单元组成。典型地，蓄电池控制模块耦接到牵引蓄电池以监测蓄电池单元荷电。为了减少测试和评估成本，蓄电池模拟器，而不是实际的牵引蓄电池，常常用来测试蓄电池控制模块。蓄电池模拟器是由多个设计用来模拟多个蓄电池单元的活动的电子设备组成。为了测试36单元蓄电池的蓄电池控制模块，使用了设计用来模拟36单元的蓄电池模拟器或蓄电池测试器。基于实际车辆行驶周期记录的脚本可以用来使模拟器和控制模块经受强加于实际的EV蓄电池上的波动的能量需求。
[0003]在现有技术中，在各种操作条件下，蓄电池模拟器测试蓄电池控制模块的容量在某种程度上受设计约束的限制。例如，许多模拟器采用低压电源，低压电源只提供大约4-5安培的电流，比通常由实际牵引蓄电池提供的电流低得多。依靠非常大的尺寸的电容器来模拟储能容量的一些模拟器当受到快速、随机顺序测试时可能具有缓慢的响应时间。当优化以更好地模拟车辆动力学和响应时间时，模拟器可能不能代表真实的蓄电池单元的储能容量。例如，模拟器常常提供比由实际蓄电池提供的更低的能量脉冲至蓄电池控制模块，降低了它们用于蓄电池控制模块的热插拔测试的有效性。其结果是，成功地通过蓄电池模拟器进行的测试的蓄电池控制模块当连接到车辆的实际牵引蓄电池时常常被涌流损坏。最后，蓄电池模拟器通常包括配置用于从模拟器提供能量至控制模块的单向直流(DC)转换器，在单向DC转换器中，能量通常作为热量耗散。当代的EV蓄电池控制模块可以设计用于主动自平衡(active self-balancing)，在主动自平衡中来自一个蓄电池单元的能量可以提供给不同的蓄电池单元。为了测试配置用于主动自平衡的蓄电池控制模块，理想的是蓄电池模拟器配置用于模拟荷电平衡过程。用设计用于只从模拟的单元传递能量至蓄电池控制模块的现有技术的模拟器模拟蓄电池单元之间的能量传递是不可能的。
【发明内容】
[0004]示例系统包括配置用于监测电气化车辆的牵引蓄电池的一个或多个单元的荷电的蓄电池控制模块(BCM)，以及配置用于与所述BCM双向能量交换、配置用于模拟牵引蓄电池的操作的蓄电池模拟器。因为蓄电池模拟器配置用于与BCM双向能量交换，它可以用于测试BCM主动自平衡能力。
[0005]根据本发明的一个实施例，其中所述模拟器包含双向DC/DC转换器。
[0006]根据本发明的一个实施例，其中所述模拟器包含放电电容器，放电电容器配置用于存储从所述双向DC/DC转换器接收的能量且在热插拔测试期间释放所述存储的能量至所述BCM。
[0007]根据本发明的一个实施例，进一步包含大容量存储电容器。
[0008]根据本发明的一个实施例，其中所述BCM和所述模拟器配置用于执行主动单元平衡。
[0009]示例蓄电池模拟器可以包括耦接到电源的多个单元模拟器(cellsim)，每个cellsim配置用于模拟电气化车辆(EV)牵引蓄电池的单元。至少一个cellsim配置用于与BCM双向能量交换。在示例实施例中，每个cel I sim包含配置用于与BCM能量交换的双向DC/DC转换器且配置用于与BCM配合以执行主动单元平衡。
[0010]在示例实施例中，蓄电池模拟器包含多个cellsim，每个cellsim包含可切换地耦接至cellsim和BCM之间的输出链路的放电电容器。当放电电容器接通时，它耦接到输出链路。存储在放电电容器中的能量可以释放到蓄电池控制模块，模拟当蓄电池控制模块插入到蓄电池组中时会发生的高能量脉冲的释放。提供这样的脉冲的能力使本模拟器适合用于蓄电池控制模块的热插拔测试。当放电电容器被关断时，即从输出链路断开时，蓄电池模拟器可以在车辆行驶周期期间提供牵引蓄电池的动态响应。因此，本发明的蓄电池模拟器可以表示蓄电池单元的储能特性，并且在随机顺序测试期间提供快速响应。
[0011]根据本发明，提供一种蓄电池模拟器，包含:
[0012]电源；
[0013]—个或多个单元模拟器(cellsim)，其親接到所述电源，每个所述cellsim配置用于模拟电气化车辆(EV)牵引蓄电池的单元；以及
[0014]其中所述cellsim中的至少一个配置用于与配置用于监测所述牵引蓄电池荷电的蓄电池控制模块(BCM)进行双向能量交换。
[0015]根据本发明的一个实施例，其中每个所述cellsim包含双向DC/DC转换器。
[0016]根据本发明的一个实施例，蓄电池模拟器进一步包含至少一个cellsim控制模块(CCM)，每个所述CCM配置用于控制所述cellsim中的至少一个的操作。
[0017]根据本发明的一个实施例，其中所述CCM配置用于监测所述cellsim和所述BCM之间的电流。
[0018]根据本发明的一个实施例，配置用于与所述BCM配合以执行主动单元平衡。
[0019]根据本发明的一个实施例，其中所述主动单元平衡包含提供能量至所述BCM的供体cellsim，以及从所述BCM接收所述能量的受体cellsim。
[0020]根据本发明的一个实施例，配置用于存储从大容量电容器处的所述BCM接收到的會ti。
[0021]根据本发明的一个实施例，其中至少一个所述cellsim包含可切换地親接到双向DC转换器的放电电容器，所述放电电容器配置用于可控地释放能量至耦接所述cellsim和所述BCM的链路。
[0022]根据本发明，提供一种蓄电池模拟器，包含:
[0023]电源；以及
[0024]至少一个单元模拟器(cellsim)，所述cellsim配置用于模拟电气化车辆(EV)牵引蓄电池的能量单元，所述cellsim包含可切换地控制以提供能量至所述牵引蓄电池的蓄电池控制模块(BCM)的放电电容器。
[0025]根据本发明的一个实施例，其中所述放电电容器親接到所述cellsim和所述BCM之间的链路以热插拔测试所述BCM，且从所述链接断开以模拟所述牵引蓄电池的电动车辆行驶模式条件。
[0026]根据本发明的一个实施例，蓄电池模拟器进一步包含配置用于控制所述cellsim中的至少一个的操作的至少一个cellsim控制模块(CCM)。
[0027]根据本发明的一个实施例，其中所述cellsim包含配置用于与所述BCM双向能量传递的DC/DC转换器。
[0028]根据本发明的一个实施例，其中所述放电电容器可切换地耦接到DC/DC转换器。
[0029]根据本发明的一个实施例，其中所述放电电容器可切换地耦接到配置用于耦接所述DC/DC转换器至所述BCM的电压总线。
[0030]根据本发明的一个实施例，其中所述模拟器配置用于监测所述cellsim输出，并当所述cellsim输出表明故障条件时提供故障响应。
【附图说明】
[0031 ] 图1示出了本发明的示例系统。
[0032]图2示出了示例蓄电池模拟器。
[0033]图3示出了示例蓄电池模拟器电路。
[0034]图4示出了用于热插拔测试蓄电池控制模块的示例方法的流程图。
[0035]图5示出了用于在车辆行驶模式条件下测试蓄电池控制模块的示例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0036]在此呈现了本发明的示例实施例；然而，本发明可以体现为各种替代形