单体电池故障模拟器和电池故障模拟系统的制作方法

本实用新型涉及电池管理系统测试技术领域，具体涉及一种单体电池故障模拟器和电池故障模拟系统。

背景技术：

随着新能源电动汽车的不断普及，电动汽车维修的业务量也不断增长。然而，目前对于汽车故障的维修人员数量较多且具有较高的水平，而对于新兴的电动汽车的电池故障的维修人员数量较少且水平较低，不能满足日益发展的电动汽车行业的需要。因此，如何快速地培养大量高水平的对电动汽车电池故障进行检修的维修人员，已经成为发展新能源汽车工业不可回避的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种单体电池故障模拟器和电池故障模拟系统，通过控制单体电池的输出电压以模拟电池处于不同故障时的电压，进而实现了电池故障模拟。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种单体电池故障模拟器，包括：

通信模块，被配置为接收控制信号，所述控制信号包括预定输出电压；

控制模块，与所述通信模块连接，被配置为接收并发送所述控制信号；

电池模拟模块，与所述控制模块连接，被配置为根据所述控制信号输出模拟电压以模拟对应的电池故障；

监测模块，分别与所述电池模拟模块、所述控制模块连接，用于向所述控制模块反馈所述模拟电压。

优选地，所述单体电池故障模拟器还包括：

供电模块，分别与所述通信模块、控制模块连接，用于向所述通信模块、控制模块供电；

地址模块，与所述控制模块连接，用于存储所述单体电池故障模拟器的地址标识。

优选地，所述控制模块还被配置为根据所述模拟电压和所述预定输出电压的比较结果修正所述模拟电压。

优选地，所述电池故障模拟器还包括：

多个光电耦合器，分别与所述通信模块和控制模块连接，被配置为将光信号转换为电信号。

优选地，所述电池故障模拟器包括三个并联连接的光电耦合器，设置于所述通信模块和所述控制模块之间。

优选地，所述供电模块包括：

供电电源；

稳压单元，与所述供电电源连接，用于稳定所述供电电源的输出电压；

隔离单元，与所述稳压单元连接；

隔离电源，与所述隔离单元连接，用于为其它模块供电。

优选地，所述通信模块为rs485通讯芯片。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池故障模拟系统，包括：

多个如第一方面所述的单体电池故障模拟器，多个所述单体电池故障模拟器串联和/或并联连接；

控制主板，分别与多个所述单体电池故障模拟器连接，用于向所述单体电池故障模拟器的通信模块发送控制信号以控制模拟对应的电池故障。

本实用新型实施例通过通信模块将接收到的控制信号发送给控制模块，控制模块根据控制信号控制电池模拟模块输出模拟电压以模拟电池处于不同故障时的电压，进而实现了电池故障模拟。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是本实用新型实施例的电池故障模拟系统的框架示意图；

图2是本实用新型实施例的单体电池故障模拟器的框架示意图一；

图3是本实用新型实施例的单体电池故障模拟器的框架示意图二。

具体实施方式

以下基于实施例对本实用新型进行描述，但是本实用新型并不仅仅限于这些实施例。在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。为了避免混淆本实用新型的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则说明书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实施例的电池故障模拟系统的框架示意图。如图1所示，电池故障模拟系统包括多个单体电池故障模拟器100和控制主板200。其中，一个单体电池故障模拟器100就相当于一块模拟电池即最小的电池单元，多个单体电池故障模拟器100串联和/或并联连接组成一个电池组，用于模拟实际电动汽车的电池。控制主板200分别与多个单体电池故障模拟器100连接。由于电池发生不同故障时，电池输出的电压不同，因此本实施例的电池故障模拟系统通过控制主板200控制每个单体电池故障模拟器100输出的模拟电压不同，进而可以达到模拟不同的电池故障的目的。也就是说，通过控制主板200控制各个单体电池故障模拟器100输出不同的模拟电压，使得多个单体电池故障模拟器100输出的模拟电压对应于不同的电池故障时电池的真实输出电压。

在实际的培训教学过程中，教学人员通过向电池故障模拟系统输入不同电池故障对应的电压指令，控制主板200根据输入的指令向不同的单体电池故障模拟器100发送控制信号，控制不同的单体电池故障模拟器100输出不同的模拟电压；维修人员可以通过检测每个单体电池故障模拟器100输出的模拟电压，判断当前电池故障模拟系统模拟的具体电池故障，从而达到教学培训的目的。例如，当电池内部短路时，控制主板200控制单体电池故障模拟器100输出的模拟电压应大于正常值。当电池断路(引出端子连接断裂)时，控制主板200控制单体电池故障模拟器100输出的模拟电压应为0等。维修人员通过检测获取到的每个单体电池故障模拟器100输出的模拟电压即可判断所述单体电池故障模拟器100所模拟的具体电池故障。

图2为本实施例的单体电池故障模拟器的框架示意图。如图2所示，单体电池故障模拟器100包括通信模块10、控制模块20、电池模拟模块30和监测模块40。其中，通信模块10与控制模块20连接，控制模块20与电池模拟模块30连接，监测模块40分别与控制模块20、电池模拟模块30连接。每个单体电池故障模拟器100的通信模块10用于与电池故障模拟系统内的控制主板200进行通信，接收并传送控制主板200发送的控制信号。通信模块10将接收到的控制信号发送给控制模块20。控制模块20将接收到的控制信号存储后，发送给电池模拟模块30，并控制电池模拟模块30根据接收到的控制信号输出相应的模拟电压。监测模块40采集获取电池模拟模块30的模拟电压，并将采集的模拟电压传输反馈给控制模块20，以便于控制模块20进行下一步地控制。在本实施例中，所述通信模块10采用rs485通讯芯片，即采用rs485通讯协议进行通信。rs485通讯协议采用差分信号传输，具有传输距离远、灵敏度高、多点通讯等优点。

在本实施例中，控制主板200发送的控制信号包括预定输出电压。所述预定输出电压用于表示接收到控制信号的单体电池故障模拟器100需要模拟的输出电压值。当单体电池故障模拟器100接收到控制信号后，根据控制信号内的预定输出电压的值控制电池模拟模块30输出模拟电压。也就是说，控制主板200通过控制对应的单体电池故障模拟器100输出的模拟电压达到预定输出电压，从而实现模拟不同电池故障对应的输出电压。具体地，电池模拟模块30根据控制信号输出模拟电压后，监测模块40采集获取模拟电压，并将采集的模拟电压传输反馈给控制模块20，以便于控制模块20可以比对所控制的电池模拟模块30输出的模拟电压是否与接收到的控制信号的预定输出电压相一致。也就是说，控制模块20可以通过比对监测模块40反馈的模拟电压判断电池模拟模块30输出的模拟电压是否为对应电池故障时的输出电压，只有当电池模拟模块30输出的模拟电压与预定输出电压一致时，单体电池故障模拟器100才能用于模拟电池故障，进而达到培训维修人员的目的。

当模拟电压与控制信号内的预定输出电压不一致时，控制模块20可以进一步地根据比对结果控制电池模拟模块30重新输出新的模拟电压。监测模块40继续采集并反馈新的模拟电压，直到控制模块20比对模拟电压与预定输出电压一致时，控制模块20完成对单体电池故障模拟器100的模拟电压的修正处理，以使得单体电池故障模拟器100可以准确地模拟电池故障。

具体地，电池模拟模块30采用pwm(脉冲宽度调制)技术实现电压模拟，脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行模拟控制，其通过对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。通过按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

在本实施例中，所述电池模拟模块30的内部采用8位的交流直流变换器进行电压的线性模拟，其输出电压范围为0-4.2伏，分辨率高。此外电池模拟模块30将输出的模拟电压输出给采样电阻，监测模块40实时采集采样电阻两端的电压，并传输给控制模块20进行监测，确保单体电池故障模拟器100运行的稳定性。也就是说，控制主板200可以控制每个单体电池故障模拟器100的模拟电压的范围为0-4.2伏。根据不同电池故障时对应的故障电压值，控制主板200可以根据多个单体电池故障模拟器100的串并联关系同时生成多个不同的控制信号以控制不同的单体电池故障模拟器100输出不同的模拟电压，进而实现对电池故障的模拟。

在本实施例中，所述单体电池故障模拟器100还包括地址模块50和供电模块60，如图3所示。所述地址模块50与控制模块20连接，用于存储所述单体电池故障模拟器100的地址标识。不同的单体电池故障模拟器100具有不同的地址标识。对应地，由于电池故障模拟系统包括多个单体电池故障模拟器100，因此控制主板200生成的控制信号还包括单体电池故障模拟器100的地址标识。控制主板200根据控制信号内的地址标识将该控制信号传输给对应的单体电池故障模拟器100，以实现控制设置相应单体电池故障模拟器100的模拟电压。

供电模块60分别与所述通信模块10、控制模块20、电池模拟模块30、监测模块40和地址模块50连接，用于向所有连接的模块供电。其中，所述供电模块60包括供电电源61、稳压单元62、隔离单元63和隔离电源64。所述供电电源61为对应单体电池故障模拟器100的供电源头，为单体电池故障模拟器100供电。稳压单元62与所述供电电源61连接，用于对供电电源61输入的电压进行稳压，避免由供电电源61波动造成电压不稳定，从而影响单体电池故障模拟器100工作。隔离单元63与所述稳压单元62连接。由于电池故障模拟系统内的多个单体电池故障模拟器100之间需要串并联，所以每个单体电池故障模拟器100都需要有独立的地，即隔离单元63将输入和输出的地隔开。隔离电源64与所述隔离单元63连接。所述隔离电源64为经过稳压以及隔离后输出稳定电压的电源，用于为通信模块10、控制模块20、电池模拟模块30、监测模块40、地址模块50等供电。

所述电池故障模拟器100还包括多个光电耦合器70，分别并联设置于所述通信模块10和控制模块20之间，与所述通信模块10和控制模块20连接。其中，通信模块10的信号接收、发送、使能分别通过多个光电耦合器70进行隔离，将光信号转换为电信号发送给控制模块20。光电耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(led)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光电耦合器的输入输出之间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

优选地，本实施例包括三个光电耦合器70。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。

在电子设备中，当多个单体电池故障模拟器100输出的模拟电压是真实电池的电压时，将单体电池故障模拟器100接到继电器常开点，通过控制继电器闭合，将多个单体电池故障模拟器100作为真实电池进行使用，为电动汽车提供电源。

本实施例通过通信模块将接收到的控制信号发送给控制模块，控制模块根据控制信号控制电池模拟模块输出模拟电压以模拟电池处于不同故障时的电压，进而实现了电池故障模拟。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有各种改动和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。