专利名称：具有故障仿真的电池仿真系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在测试电池控制装置时对故障状态进行仿真的装置和方法。技术领域混合动力汽车或电动汽车的高压电池往往由串联连接的单电池单元 (Einzelzelle)构成。这些电池单元基于例如镍金属氢化物(Ni-MH)、铅、锂离子而生产。对于锂离子电池单元，例如标称电压为大约3. 6V，充电终止电压为4. 2V。通过串联连接产生超过600V的电压。单电池单元的串联连接导致发生故障的或弱的电池单元会影响整个电池组。为了监测这样的高电压的且因此对安全至关重要的电池，在混合动力汽车和电动汽车中使用电池控制装置，该电池控制装置应当保护各个电池单元以防止过量充电、过放电和热过载，还以便延长其寿命。为此力求将所有电池单元均衡到相同充电状态。此外，电池控制装置必须根据所提供的参数评估剩余的作用范围，并且将所计算的值提供给上级混合控制装置。通常经由汽车CAN总线进行通信。电池控制装置分为实际的电池管理系统(BMS)和电池单元模块(ZM)。这两者经由一个单独的CAN总线相互连接。各个ZM分别被分配给一个电池单元组(电池的所有单电池单元的一个子集)，并且既负责测量电池单元电压也负责对各个电池单元有针对性的放电。为此，在ZM中对于每个电池单元存在一个开关(晶体管)，该开关在闭合状态下通过一个电阻对该电池单元加载。控制装置通过激活相应的开关总是对电压高于其他电池单元的那些电池单元加载。这种电池单元充电平衡机制导致电池的所有电池单元保持在相同的充电水平。电池单元特性的不同因此被平衡。为了一般地确保控制装置的正确运行，在不同开发阶段执行不同类型的测试。如果控制装置的硬件和软件已经存在，则通常执行所谓的硬件在环(HIL)测试，其中为待测试的控制单元模拟-仿真调节对象以及可能的其他环境部件或其他控制装置的存在。调节对象例如在发动机控制的情况下是发动机，或者在这里所关注的电池控制的情况下是电池。环境部件例如可以是经由总线与待测试的控制装置连接并且经由消息与其进行通信的其他控制装置。这样的控制装置经常通过所谓的剩余总线仿真(Restbussimulation)来仿真，其中在总线上只模拟待测试的控制装置所期待的消息。一般来说，HIL仿真在不同层面上进行 在信号层面上，只有数字信号在合适的计算单元(例如支持实时功能的处理器) 上在仿真模型中被计算并被传输到控制装置的计算单元。为此需要对相应信号接口的存取。经常，尤其是在测试电动机的控制装置的情况下，为此必须打开待测试的控制装置。这样的测试能相对简单地执行，只要信号点(Signalstelle)是暴露出的。但是不可能通过其验证功率电子元件(Leistungselektronik)的功能作用。 在所谓的“功率层面”上，根据仿真模型生成真实的电流和/或电压，该真实的电流和/或电流直接经由控制装置的功率电子元件被传输到控制装置。这些电压和电流的生成也被称为模拟。在该测试层面上，不仅控制装置的调节算法、而且其功率电子元件也被测
4试。通过只对调节对象仿真，其能容易地更换，并且测试可以灵活地适配于不同情形。·对于机械层面的仿真，由控制装置和物理存在的调节对象构成的完整单元在例如具有电动机或节气门的机械试验台上被测试。该测试非常昂贵、非常不灵活、并且有时甚至还是安全关键的，但是其使得能够测试实际的负载条件。硬件在环(HIL)测试的另一重要组成部分是故障仿真，以便测试在故障情形下控制装置的反应。为了对电缆断裂或类似故障进行仿真，通常可使用用于HIL系统的附加插件板，所谓的故障引入单元(FIU)。其包括具有能远程并自动控制的开关的开关电路，该开关用于对电缆断裂、短路和/或所有连接控制装置端子的互换连接进行仿真。不仅对于传感器、而且对于执行器也存在FIU板卡，其对于执行器还可以与负载板卡(Lastkarte)组
I=I ο在下面仅仅还关注电池控制装置的测试。如果其中只需要检查BMS的调节策略， 则只测试BMS就足够了。ZM在这种情况下在信号层面被仿真。但是，为了在功率层面测试整个电池控制装置，所有ZM或至少一个ZM必须被集成到HIL系统中。作为调节对象，不仅需要支持实时功能的电池仿真模型，而且需要电池单元电压模拟器，以输出模拟的端电压。 电池仿真樽型可以例如在市场上获得，如能从http://www. dspace. de/shared/data/bkm/ ElectricalDrive en/blaetterkatalog/中获得。电池单元电压模拟器也可以在市场上获得，如能从以下链接获得:www. scienlab. de/hosts/275/f iles/28765/404. pdf。上述用于测试电池控制装置的电池仿真模型模拟由多个单电池单元联接构成的电池的行为。其中，电池单元模型描绘电池单元的电池单元电压和充电状态。可以考虑不同电池单元技术(如锂离子，Ni-MH或铅)的典型的电池单元行为。其中包括充电和放电中的差异以及负荷跳变时的动态特性和例如由于起泡效应(Gasimgseffekte)导致的漏泄电流。通常，电池仿真模型还提供一个或多个温度值，该温度值对控制装置而被模仿，例如也通过电池单元电压模拟器的硬件单元来实现。电池的模型于是由各个电池单元模型组成。其中支持电池单元的串联连接以达到所要求的电压水平，也支持并联连接以及由此产生的电流。其中，各个电池单元参数和状态(如内电阻或初始充电状态)保持为能分别调节，并且所得到的电池单元电压也可以逐个地提供给电池控制装置。同样还考虑然后由电池控制装置为了电池单元充电平衡而调节的电流。其中参数化可以通过图形用户接口而被操控。这样的图形用户接口的一个例子是在http://www. dspace. de/shared/data/bkm/ cataloR2010/blaetterkataloR/ 中提及的 Programm ModeIDesk。电池单元电压模拟器通常由各个可控电压源构成，其额定电压值由电池模型预给定。电池单元电压模拟器的构造经常模块化地通过连接多个模拟单元而实现，这些模拟单元分别包括一组各自具有一个可控电压源的电池单元模拟通道。模拟单元的能量供应经由电源单元实现，该电源单元的电压借助于直流/直流变换器为每个电池单元模拟通道分配，以模拟单电池单元。通道相互之间电隔离，并且既可以串联连接也可以并联连接。目前， 在串联连接的情况下可以达到大约1000V的总电压。并联连接使得能够产生更高的电流。单个模拟通道除了具有几伏的电压供应之外还具有用于根据预给定的额定值调节电池单元电压的放大器单元。单个模拟通道相对更宽的电压范围就允许对有缺陷的电池单元的模拟。例如利用OV的输出来模拟短路的电池单元。而比标称电压高的电压模拟在充电过程中电池单元的提高的内电阻。为了真实地模仿电池，必须快速地调平额定值跳变(Sollwertsprunge)。对此的要求目前是少于500 μ S。电压源的所要求的快速调节大多通过一个控制单元、即一个快速计算单元实现。 为此例如设置可以提供多个模拟单元的通道的FPGA。经由(例如通过光电耦合器)与到这些通道的电隔离的接口的总线连接来数字地传输额定电压值到放大器单元。控制单元与上级计算单元交换数据，在该上级计算单元上执行电池仿真模型，根据该电池仿真模型为电池模拟预给定额定电压值。如在真实电池中那样，所模拟的电池单元电压在模拟中也串联连接。控制装置中(即ZM)中的电压测量准确性高地进行，因为电池单元经常具有非常平坦的放电特性曲线。因此，在电池单元电压的模拟中要求高的准确性。通常，超过2mV的偏差就是不能容忍的。电池单元充电平衡功能对所模拟的电压源加载以几百mA。电压的准确性在加载中必须保持，因此，从模拟到控制装置的线路上的电压降必须被补偿。为此，每个电池单元模拟通道配备有测量线路，该测量线路为放大器单元测量ZM输入端上的准确的电压值。此外，在每个电池单元模拟通道中检测平衡电流(Ausgleichsstrom)，将其提供给控制单元，并且被考虑以正确仿真充电状态。借助于另一测量线路检验在电池单元或通道串联连接的情况下由上游连接的(vorschalten)电压源的电势所给出的基准电势的电压值是否与控制装置对于这个上游连接的电压源检测到的电压值一致。但是，现有技术中所公开的电池仿真系统具有以下缺点其没有提供对诸如电缆断裂等这样的故障的仿真的可能性，因为一般在硬件在环仿真中所使用的故障仿真卡(FIU 卡)由于高电压以及附加的测量线路而不能在电池模拟系统中使用。
发明内容
本发明的任务在于尽可能地降低现有技术的缺点。这个任务通过权利要求1和12的特征来实现。从属权利要求中给出了有利的实施方式。 根据本发明提供了一种电池模拟设备，具有控制单元以及至少一个用于根据由控制单元经由电隔离的接口所预给定的额定值在电池控制装置一个端子上模拟电池单元电压的模拟通道。模拟通道包括具有用于调节输出电压的放大器单元的电压源、用于连接该模拟通道(尤其是将该模拟通道与基准电势、电池控制装置一个端子以及与下游连接的 (nachschalten)模拟通道连接)的连接线路以及测量线路。其中设置测量线路以检测控制装置另一端子上的基准电势以及控制装置该端子上模拟通道的输出电压，并且测量线路用于传输测量值到放大器单元，放大器单元使用该测量值来根据预给定的额定值来调节输出电压。根据本发明，模拟通道具有用于对故障状态、尤其是电缆断裂进行仿真的装置。优选地，第一连接线路具有用于将可控电压源与基准电势(尤其是上游连接的模拟通道的输出端子)连接的输入端子，第二连接线路具有用于将该可控电压源的输出电压与电池控制装置的相应端子连接的分接端子，第三连接线路具有用于将该可控电压源的输出电压与负载(尤其是与下游连接的模拟通道的输入端子)连接的输出端子。此外，优选地，第一测量线路用于检测基准电势的值(如其在控制装置的第一端子上存在的那样)，第二测量线路用于检测输出电压的值(如其在控制装置的第二端子上那样)。
用于仿真故障状态的装置在这里首先应当是指任意适当的开关装置，以下也称为开关。优选地，在根据本发明的电池模拟设备的模拟通道的第一和第二连接线路中设置用于仿真故障状态的开关，尤其是用于仿真两个电池单元之间电池单元连接器电缆断裂的第一开关以及用于仿真控制装置与电池单元之间连接中电缆断裂的第二开关，其中开关能由控制单元经由电隔离的接口控制。优选地，第一连接线路以及第一和第二测量线路与放大器单元的输入端毗连 (anliegen)，第二和第三连接线路优选与放大器单元的输出端毗连。这里用测量线路来称呼高欧姆耦接的线路，该线路通常只用于执行测量(优选是电压测量)，其中，但是没有较大的电流流经该这些线路。相反，连接线路是指电流传导的连接。在一种特别有利的实施方式中，为了抑制可能经由测量线路到达模拟通道的放大器的可能的干扰信号，还在测量线路中安装可控开关。在第一开关状态中接通第一测量线路的第三开关在第二开关状态中将放大器单元中第一测量线路的输入端与放大器单元中第一连接线路的输入端相连，使得经由第一测量线路引入的值与放大器单元检测作为基准电势的值相同，并且在第一开关状态中接通第二测量线路的第四开关在第二开关状态中将放大器单元中第二测量线路的输入端与放大器单元的输出端相连，使得经由第二测量线路引入的值与放大器单元的输出电压值相同。因此，在利用根据本发明的电池模拟设备的故障仿真方法中，在连接线路中的开关被断开以仿真电缆断裂时，相应测量线路中的开关同时从第一开关状态切换到第二开关状态中，使得测量线路的测量值不是在控制装置的端子上、而是在被仿真的电缆断裂前相应连接线路上被测量。因此，放大器单元中第一测量线路的输入端与放大器单元中第一连接线路的输入端连接，或者放大器单元中第二测量线路的输入端与放大器单元中第二连接线路的输出端相连。也就是说，第一测量线路中的第三开关与用于仿真电池单元连接器电缆断裂的第一开关同时进行开关操作，和/或第二测量线路中第四开关与用于仿真控制装置与电池单元之间连接中电缆断裂的第二开关同时进行开关操作。优选地，这些开关由继电器构成。电池模拟设备与控制装置之间继电器开关的一个优点在于还提供了用于分隔控制装置和仿真设备的可靠切断机制。特别有利的是，平行于第三和第四开关的第二开关状态的开关位置还分别连接电容器，以便减弱切换时的超调。模拟通道与控制单元之间电隔离的数据连接例如可以借助于光电耦合器和连接到光电耦合器的扁平电缆连接来实现。数据连接优选是总线连接，并且控制单元在FPGA中实现。控制单元又与上级计算单元连接，在该上级计算单元上能执行电池仿真模型。计算单元例如由处理器构成。控制单元从在计算单元上执行的电池仿真模型获得电池单元电压的额定值。优选地，多个模拟通道在插接卡上组合为一个模拟单元。根据本发明，模拟单元的电压供应由电源电压(Netzspanrumg)提供，其中模拟通道的供电借助于直流/直流变换器实现。优选地，电源单元(Netzteil)的24V被转换为+IOV到-IOV的电压。电源电压是恒定的。用于模拟电池单元电压的放大器单元的输出电压由控制单元根据电池仿真模型的规定来调节。有利地，模拟通道具有优选集成到放大器单元中的电流测量单元，用于测量由控制装置控制的平衡电流。通过电流测量所确定的值经由电隔离的数据连接传送到控制单元，该测量值从该控制单元被转发到具有电池仿真模型的上级计算单元。根据本发明，故障仿真开关的控制同样经由模拟通道与控制单元的电隔离的数据总线连接根据电池仿真模型的规定而进行。在一种优选实施方式中，模拟单元实现在插接卡上，并且包括多个模拟通道(优选为四个)。各个模拟通道优选彼此之间电隔离。模拟单元6内各个模拟通道8、8'之间的电隔离不必设计得如模拟单元6与环境之间(即模拟单元与其他环境之间)的电隔离那么高。对于模拟单元6内各个模拟通道8、8'之间的电隔离，优选大于IOV的隔离就足够了，而对于模拟单元6与环境之间的电隔离，隔离优选对于电压设计为直至lkV。根据本发明，模拟通道既可以串联连接也可以并联连接，以便提高模拟单元的输出电流，即模拟更高的电池单元电流。单个通道例如也可以用于仿真温度传感器。有利地，控制单元实现在一个单独的插接卡上，并且包括控制计算单元(例如 FPGA)和用于经由总线连接与模拟单元或模拟通道进行数据交换的总线驱动器。总线连接优选可以通过扁平电缆生成。这使得能够以简单的方式将控制单元与多个模拟单元连接。 经由该总线连接，不仅传输用于模拟电池单元的数据和指令而且还传输用于故障仿真的数据和指令。因为每个模拟通道上用于数据总线的接口电隔离，所以确保了用于故障仿真的开关的电隔离的操控。优选地，在模拟单元插接卡的端部安装所要求的端子，即用于将电池模拟与控制装置连接的屏蔽的Sub-D插头以及用于能量供应(优选为MV)的端子。该结构使得如果插接卡被插入到19" /3HU部件支架中时能够容易地操作。
以下借助于实施例结合附图描述根据本发明的电池模拟设备以及用于仿真故障状态的方法。其中功能相同的电路部分具有相同的附图标记。附图中图1显示了连接到电池的电池控制装置，图2示出了结合电池控制装置的电池单元模块的电池模拟设备的示意图，图3示出了模拟通道，图4示出了具有根据本发明的模拟电路的模拟通道。
具体实施例方式图1显示了连接到电池的电池控制装置1的简化电路图，如其在现有技术中例如在电动汽车中存在的那样。电池控制装置1由BMS控制装置2和多个ZM控制装置3构成， 其中ZM和BMS经由隔离的CAN总线相互连接。ZM 3分别被分配给一个电池单元组，即电池的所有单电池单元的一个子集(在图1中未示出)。ZM 3还监视各个电池单元或电池单元组的电压。
图2显示了根据现有技术的电池模拟设备的示意图，该电池模拟设备与上级计算单元4并且与电池控制装置1的电池单元模块(ZM) 3连接，其中在上级计算单元4上能运行电池仿真模型(未显示)。电池模拟设备5包括控制单元7、具有模拟通道8、8'、8〃的多个模拟单元6、6'， 其中这些模拟通道具有连接线路lla、llb、llc、lla〃以及测量线路9a、9a'、9b、9b'。模拟通道与电池控制装置1的输入端IOcUlOd'(电池控制装置1的正好一个ZM 3)相连。在电池仿真模型中为每个电池单元计算电池单元的电池单元电压和充电状态，其中可以考虑不同电池单元技术如锂离子、Ni-MH或铅)的典型电池单元特性。优选地，通过只考虑基准电池单元和另一电池单元相对于该基准电池单元的电压差，为结构相同的电池单元进行计算。所计算的电池单元电压作为额定值要么经由铜缆线要么经由光电缆线被传输到控制单元7。优选使用数字的数据接口，例如LVDS接口。计算单元4与控制单元7之间的这种连接确保了电隔离的数据传输，以便保护仿真计算机。控制单元7又与模拟单元6、6'连接，优选经由数据总线连接21进行连接。控制单元7包括控制逻辑单元Gf^BFPGA)和用于数据总线连接21的总线驱动器。借助于预给定的额定值，控制单元7控制用于模拟电池单元电压的模拟通道8、8'、8"，但是还将仿真相关数据传送到计算单元4，例如在模拟单元6、6'中采集的电流值或者所仿真的温度值。模拟通道8、8'、8"分别包括可控电压源15和放大器单元13 (参见图3和4)。模拟通道8、8'、8"为与其连接的ZM 3模仿各个电池单元的电池单元电压。它们相互电隔离，但是可以如真实电池的电池单元那样串联连接。如果需要较高的电流，则它们也可并联连接，从而多个模拟通道8、8'、8"模拟一个电压电池单元或者模仿另一电流。图2显示了模拟通道8、8'、8"的串联连接，以测试ZM 3或整个电池控制装置1。经由连接线路11实现互连。在模拟通道8上，第一连接线路Ila具有输入端子10a，用于将模拟通道8与基准电势(尤其是与上游连接的模拟通道8')连接。此外，第二连接线路lib具有分接端子 10b，用于将模拟通道8的输出电压与电池控制装置3的端子IOd连接，并且第三连接线路 Ilc具有输出端子10c，用于连接模拟通道8的输出电压，尤其是将模拟通道8与下游连接的模拟通道8"的输入端子IOa"连接。如果模拟通道8是一个电池模拟的最后一个模拟通道，则不需要端子10c，即连接线路Ilc保持开路。本领域技术人员明白，连接线路lib和Ilc可以部分地由同一连接线路构成，或者连接线路lib可以在模拟通道之间连接线路Ilc的任意点分接，反之亦然。同样明白的是， 根据图2，由于对称的原因，模拟通道8'方面的端子IOa可以被称为IOc'，或者模拟通道 8〃的端子IOc可以被称为端子IOa"。在实践中，这些端子可以由各种可能类型的端子构成，从而也可以存在多个端子， 例如不仅端子IOc而且端子IOa"，或者端子可以通过连接线路中电隔离的开关实现，从而例如连接线路Ilc和Ila"可以由这样的开关连接或分隔。端子IOb和IOd之间的连接可以通过非常长的缆线22实现。由于为了检验电池控制装置特别重要的是要知道控制装置3的端子IldUld'上准确的电压值，所以每个模拟通道8、8'、8〃还具有两条测量线路9a、9a'、9a〃、9b、9b'、9b〃。例如，模拟通道8的第一测量线路9a用于检测基准电势(尤其是模拟通道8'的输出电压)的值，如其在控制装置3的端子IOd'上那样。第二测量线路9b检测模拟通道8的什么输出电压施加于控制装置3的端子IOd'上。有利地，测量线路9a还可以在模拟通道8"的相应测量线路9b' 上检测基准电势的值，如其在端子IOd'上施加给控制装置3那样。图3示意性地显示了模拟通道8的根据本发明的构造。其包括用于为模拟通道8 供应能量的具有基准地电势17的电压源16、可控电压源15以及放大器单元13。可控电压源15包含基准电压源和经由到控制单元7的总线连接接口 14被操控的数模转换器。为了防止高电压，在总线连接接口 14之前设置隔离阻挡装置(ls0lati0nsbarriere)23。可控电压源15与放大器单元13、功率放大器相连。为了将信息从模拟通道8传输到控制单元7， 在模拟通道8中还设置模数变换器25，其将所测得的电流值同样电隔离地传送到控制单元 7，所测得的电流值从那里被传送给计算单元4上的仿真模型。控制单元7可以经由数据总线连接21与多个模拟通道通信。放大器单元具有连接线路lla、llb、llc和测量线路9a、9b。放大器单元同样由控制单元控制，并且被设计为使得其调节线路lib或lie上的电压输出以使得在测量线路9a、 9b之间设置根据额定电压值的电压差。在图3中，在线路lib和Ilc中还没有示出分支点。同样示意性简要地示出了用于故障仿真的开关12。该开关的操控同样由控制单元7进行，即经由总线连接接口 14和隔离阻挡装置23。因此确保了故障仿真开关12的电隔离的操控。在图4中更详细地示出了根据本发明的故障仿真电路。其示出了放大器单元13， 放大器单元13的输入端19a经由连接线路Ila与电压源15连接，电压源15涉及模拟通道 8的基准地电势17。从输出模拟通道8的输出电压的放大器单元13的输出端19b延伸出一连接线路，从该连接线路的节点16，连接线路lib延伸到分接端子IOb并且连接线路Ilc 延伸到端子10c，在端子IOc上例如可以连接另一模拟通道8"。此外，测量线路9a延伸到放大器单元的输入端19c，并且测量线路9b延伸到放大器单元的输入端19d。端子IOe和 IOf与ZM3的输入端IOd'和IOd相连，以便在那里测量电压测量值并且将其馈送给放大器单元13，放大器单元13调节放大器单元13的输出端19b上的电压使得作为实际电压的测量值的差电压对应于来自电池仿真模型的额定电压。线路Ila和lib具有可控开关1 和12b，借助于可控开关1 和12b，可以通过断开开关1 来对电池单元连接器中的电缆断裂进行仿真、或者通过断开开关12b来对控制装置和电池之间的连接中的电缆断裂进行仿真、或者对这二者进行仿真。开关1 设置在基准地电势17和端子IOa之间。开关1 设置在放大器单元的输出端19b和端子IOb之间。其可以位于节点16之前或之后。后一种变体用节点16'和连接线Ilc'来表示。在这种情况下，通过断开开关12b不仅会仿真到控制装置的连接线路 lib中的电缆断裂，而且还仿真到下游连接的模拟通道的连接Ilc'中的电缆断裂。连接线 Ilc在节点16之前分接，因此其具有以下优点所述电缆断裂可以分开地被仿真。到下一电池按的电池单元连接器中的电缆断裂在下游连接的模拟通道8"相同构造的情况下通过对应于开关1 地断开设置在那里的开关12a"而被仿真。同样地，在实际转换中可以规定， 节点16位于端子IOb后面，从而模拟通道8只具有四个端子。为了在开关1 或12b断开的情况下阻止电流经由测量线路9a或9b在ZM和电池模拟设备之间流动，在电缆断裂的故障仿真的情况下还必须中断相应的测量线路9a或％。因此，在测量线路9a、9b中同样设置可控开关，即在测量线路9a中设置第三开关12c，在测量线路9b中设置第四开关12d。这些开关12c或12d必须与连接线路中的相应开关1 或 12b同时地被操纵。但是如果测量线路9a、9b完全(Iediglich)中断，则在输入端19c或19d上没有电压，这会导致放大器单元13中的运算放大器会进入极限并且由此，在反馈的情况下会导致不现实的过调。为了克服该问题，开关12c、12d在测量线路9a、9b中被设置为使得在断开控制装置3与电池模拟设备5之间的测量线路9a、9b的情况下，测量线路9a、9b的与放大器单元13相连的部分同样也与相应的连接线路11a、lib相连，由此，放大器单元13的输入端19a或放大器单元13的输入端19b与放大器单元13的测量输入端19c或与放大器单元13的测量输入端19d相连。具体地这意味着在第三开关12c的第一开关位置中，测量线路9a接通。通过转换到第二开关位置，第一测量线路9a被中断，并且同时，与第一连接线路Ila的连接27a被接通，从而为了测量输入端19c上的基准电势，现在直接测量可控电压源15上的基准电势。类似地，在第四开关12d的第一开关位置中，测量线路9b接通，并且通过将开关 12d转换到第二开关位置中，测量线路9b被中断，其中同时接通到第二连接线路lib的连接 27b，从而作为测量值，现在对应于放大器单元13的输出电压的值位于输入端19d上。为了降低在转换时的过调，与连接线路9a或9b及相应连接27a或27b并联地为开关12c和12d设置电容器18a、18b。
权利要求
1.一种电池模拟设备(5)，具有:控制单元(7)，和至少一个模拟通道(8)，用于根据由所述控制单元(7)经由电隔离的接口(14)预给定的额定值在电池控制装置⑶的端子(IOd)上模拟电池单元电压，其中所述模拟通道(8)具有电压源(1 、放大器单元(1 、用于连接所述模拟通道(8) 的连接线路(11a，11b，11c)、以及测量线路(9a，9b)和用于对故障状态、尤其是对电缆断裂进行仿真的装置(12)。
2.根据权利要求1所述的电池模拟设备，其中所述模拟通道(8)具有用于将所述模拟通道(8)与基准电势相连的第一连接线路(Ila)、用于将所述模拟通道(8)与所述电池控制装置(3)的端子(IOd)连接的第二连接线路(lib)以及用于将所述模拟通道(8)与下游连接的模拟通道(8")相连的第三连接线路(11c)，并且第一连接线路(Ila)与所述放大器单元(1 的输入端(19a)毗连，第二连接线路(lib)和第三连接线路(Ilc)与所述放大器单元(13)的输出端(19b)毗连。
3.根据前述权利要求之一所述的电池模拟设备(5)，其中所述模拟通道(8)具有用于在所述控制装置(3)的另一端子(IOd')上检测基准电势的第一测量线路(9a)和用于在所述控制装置(3)的所述端子(IOd)上检测所述模拟通道的输出电压的第二测量线路 (%)，其中这些测量线路(9a，9b)与所述放大器单元(13)的输入端(19c，19d)毗连以便将测量值传输到所述放大器单元(13)。
4.根据前述权利要求之一所述的电池模拟设备(5)，其中作为用于对故障状态进行仿真的装置(12)，在所述模拟通道(8)的第一连接线路(Ila)和第二连接通道(lib)中设置可控开关(12a，12b)，其中第一连接线路(Ila)中的第一可控开关(12a)用于对两个电池单元之间的电池单元连接器的电缆断裂进行仿真，和/或第二连接线路(lib)中的第二可控开关(12b)用于对控制装置和电池单元之间的连接中的电缆断裂进行仿真。
5.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，在第一测量线路(9a)中设置第三可控开关(12c)和/或在第二测量线路(9b)中设置第四可控开关(12d)。
6.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，所述电压源(1 是具有基准电压源和数模转换器的可控电压源。
7.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，所述控制单元(7)和模拟单元(6)经由数据总线连接连接。
8.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，所述可控开关(1 ， 12b，12c，12d)能借助于所述控制单元(7)经由所述数据总线连接和电隔离的接口 (14)来操控。
9.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，所述可控开关(1 ， 12b，12c，12d)由继电器构造。
10.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，一个模拟单元(6，6'， 6")具有多个模拟通道(8，8'，8")、尤其是四个模拟通道，并且实现在一个插接卡上。
11.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，所述控制单元(7)实现在一个单独的插接卡上，其中这个单独的插接卡能与多个插接卡连接、尤其是经由扁平电缆连接能与多个插接卡连接。
12.根据前述权利要求之一所述的电池仿真设备，其特征在于，模拟单元(6，6'，6") 的端子分别设置在一个插接卡的后端部上。
13.一种用于借助于电池模拟设备(5)检查电池控制装置(1)的方法，所述电池模拟设备(5)具有控制单元(7)，和至少一个模拟通道(8)，用于根据由所述控制单元(7)经由电隔离的接口(14)预给定的额定值在电池控制装置⑶的端子(IOd)上模拟电池单元电压，其中所述模拟通道(8)具有电压源(1 、放大器单元(1 、用于连接所述模拟通道(8) 的连接线路(11a，11b，11c)、以及测量线路(9a，9b)，并且为了对故障状态、尤其是对电缆断裂进行仿真，通过所述控制单元(7)操控设置在所述模拟通道(8)的连接线路(11a，11b，lie)中的开关装置(12a，12b)。
全文摘要
一种电池模拟设备(5)，具有控制单元(7)和用于根据由控制单元(7)经电隔离的接口(14)预给定的额定值在电池控制装置(3)的端子(10d)上模拟电池单元电压的至少一个模拟通道(8)，其中模拟通道(8)具有电压源(15)、放大器单元(13)、用于连接模拟通道(8)的连接线路(11a，11b，11c)、及测量线路(9a，9b)和用于对故障状态、尤其是对电缆断裂进行仿真的装置(12)。
文档编号G05B17/02GK102467091SQ20111004339
公开日2012年5月23日 申请日期2011年2月23日 优先权日2010年11月11日
发明者J·布拉克, J·德里森 申请人:帝斯贝思数字信号处理和控制工程有限公司