車載Li-BMS單體的模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車載Li-BMS單體的模擬裝置，包括LC濾波模塊、開關(guān)調(diào)節(jié)模塊、N-MOS管、反激式變壓器和分壓模塊，LC濾波模塊的輸入端連接電源，LC濾波模塊的輸出端連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的電源輸入端，開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的MOS管驅(qū)動端連接N-MOS管的G極，N-MOS管的D極連接反激式變壓器的原邊繞組，反激式變壓器的反饋繞組連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的電壓反饋端，N-MOS管的S極分別接入開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的電流采樣輸入端和頻率調(diào)節(jié)和關(guān)斷控制端，反激式變壓器具有多個副邊繞組，所述多個副邊繞組相串聯(lián)，位于首尾的副邊繞組之間連接分壓模塊的兩端。本發(fā)明具有成本低、體積小、簡單可靠的優(yōu)點。
【專利說明】車載L1-BMS單體的模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池單體的測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種車載L1-BMS (Li—BATTERYMANAGEMENT SYSTEM，鋰電池一電池管理系統(tǒng))單體的模擬裝置。
技術(shù)背景
[0002]電池管理系統(tǒng)是電動汽車的關(guān)鍵部件。測試電池管理系統(tǒng)的難點是測試單體電壓。在電池管理系統(tǒng)下線檢測時，為了保證安全，杜絕因電路設(shè)計失誤和線束工藝誤差導(dǎo)致的電池短路，一般不直接接入電池組測試。眾所周知，每個鋰離子電池單體的標稱電壓只有3V左右，而電動汽車的電壓等級低的達到100多伏，高的達到300多伏，所以如何設(shè)計一個簡易裝置，來模擬這么多節(jié)串聯(lián)的單體，成為業(yè)界的難題。目前除了電池管理系統(tǒng)測試機柜夕卜，沒有一種成熟的測試解決方案。但是，測試機柜高昂的成本和龐大的體積，成為了推廣應(yīng)用的瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種成本低、體積小、簡單可靠的車載L1-BMS單體的模擬裝置。
[0004]為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計的車載L1-BMS單體的模擬裝置，其特征在于:它包括LC濾波模塊、開關(guān)調(diào)節(jié)模塊、N-MOS管(N-Mental-Oxide-Semiconductor，即N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體)、反激式變壓器和分壓模塊，其中，所述LC濾波模塊的輸入端連接電源，LC濾波模塊的輸出端連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的電源輸入端，開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的MOS管驅(qū)動端連接N-MOS管的G極，N-MOS管的D極連接反激式變壓器的原邊繞組，反激式變壓器的反饋繞組連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的電壓反饋端，N-MOS管的S極分別接入開關(guān)調(diào)節(jié)模塊的電流采樣輸入端和頻率調(diào)節(jié)和關(guān)斷控制端，所述反激式變壓器具有多個副邊繞組，所述多個副邊繞組相串聯(lián)，所述位于首尾的副邊繞組之間連接分壓模塊的兩端。
[0005]本發(fā)明采用了上述單端反激式開關(guān)電源設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)了多路電源輸出的集成化設(shè)計，成功的控制了車載L1-BMS單體模擬裝置的成本和體積。由反激式開關(guān)電源模塊提供一個隔離且穩(wěn)定的高壓，模擬鋰動力電池組的總電壓，經(jīng)過分壓模塊(若干電阻分壓)分壓后模擬若干串聯(lián)的L1-BMS單體。該技術(shù)的關(guān)鍵是反激式變壓器。該方案相比傳統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)測試機柜，可以在低成本和小體積下輕松實現(xiàn)300V以上的電壓等級。準確的對L1-BMS單體進行模擬。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
[0007]圖2為本發(fā)明的電路圖，
[0008]其中，I一LC濾波模塊、2—開關(guān)調(diào)節(jié)模塊、2.1一開關(guān)調(diào)節(jié)芯片、3—N-MOS管、4一反激式變壓器、4.1一原邊繞組、4.2—反饋繞組、4.3—副邊繞組、5—分壓模塊、6 —電源、7—防反保護模塊。

【具體實施方式】
[0009]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明:
[0010]如圖1所示的車載L1-BMS單體的模擬裝置，它包括LC濾波模塊1、開關(guān)調(diào)節(jié)模塊
2、N-MOS管3、反激式變壓器4和分壓模塊5，其中，所述LC濾波模塊I的輸入端連接電源6，LC濾波模塊I的輸出端連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2的電源輸入端VIN，開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2的MOS管驅(qū)動端DR連接N-MOS管3的G極，N-MOS管3的D極連接反激式變壓器4的原邊繞組4.1，反激式變壓器4的反饋繞組4.2連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2的電壓反饋端FB，N-MOS管3的S極分別接入開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2的電流采樣輸入端ISEN和頻率調(diào)節(jié)和關(guān)斷控制端FA/SD，所述反激式變壓器4具有多個副邊繞組4.3，所述多個副邊繞組4.3相串聯(lián)，所述位于首尾的副邊繞組4.3之間連接分壓模塊5的兩端。
[0011 ] 上述技術(shù)方案中，所述LC濾波模塊I的輸入端與電源6之間連接有防反保護模塊?。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述防反保護模塊7為二極管D1、所述LC濾波模塊I包括電感L、電容Cl和極性電容C2，所述二極管Dl的正極連接電源6，二極管Dl的負極連接電感L的一端，電感L的另一端連接電容Cl的一端，電容Cl的另一端接地GND，所述極性電容C2的正極連接電感L的另一端，極性電容C2的負極接地GND，所述電感L的另一端連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2的電源輸入端VIN。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2包括開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1(型號為LM3478QMM)、電阻Rl?電阻R9、電容C3?電容C7、電容C17、二極管D2、二極管D3和極性電容C8，其中，所述電阻R1、電容C3和反激式變壓器4的原邊繞組4.1的一端連接電感L的另一端，電阻Rl和電容C3的另一端連接二極管D2的負極，二極管D2的正極和反激式變壓器4的原邊繞組4.1的另一端連接N-MOS管3的D極，開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的模擬地接口AGND和功率地接口 PGND接地GND，開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的模擬地接口和開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的電源輸入端VIN之間連接電容C4，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的控制環(huán)補償接口 COMP與地GND之間串聯(lián)電容C5和電阻R3，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的MOS管驅(qū)動端DR通過電阻R2連接N-MOS管3的G極，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的電流采樣輸入端通過電阻R4連接N-MOS管3的S極，N-MOS管3的S極與地GND之間并聯(lián)電容C17和電阻R6，電阻R5的一端接地GND，電阻R5的另一端連接開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的頻率調(diào)節(jié)和關(guān)斷控制端FA/SD，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的電壓反饋端FB連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接二極管D3的負極，二極管D3的正極連接反激式變壓器4的反饋繞組4.2的一端，反激式變壓器4的反饋繞組4.2的另一端接地GND，所述極性電容C8的正極連接二極管D3的負極，極性電容C8的負極連接反激式變壓器4的反饋繞組4.2的另一端，電容C7和電阻R9并聯(lián)在二極管D3的負極與反饋繞組4.2另一端之間，電阻R8的一端連接開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的電壓反饋端FB，電阻R8的另一端接地GND，電容C6連接在開關(guān)調(diào)節(jié)芯片2.1的電壓反饋端FB與地GND之間。
[0014]上述技術(shù)方案中，它還包括二極管D4?二極管D7、極性電容C9?極性電容C12，電容C13?電容C16，電阻RlO?電阻R12，所述反激式變壓器4具有四個副邊繞組4.3，所述第一個副邊繞組4.3的一端連接二極管D4的正極，極性電容C9的正極連接二極管D4的負極，極性電容C9的負極連接第一個副邊繞組4.3的另一端，電容C13的一端連接二極管D4的負極，電容C13的另一端連接第一個副邊繞組4.3的另一端；
[0015]第二個副邊繞組4.3的一端連接二極管D5的正極，極性電容ClO的正極連接二極管D5的負極，極性電容ClO的負極連接第二個副邊繞組4.3的另一端，電容C14的一端連接二極管D5的負極，電容C14的另一端連接第二個副邊繞組4.3的另一端；
[0016]第三個副邊繞組4.3的一端連接二極管D6的正極，極性電容Cll的正極連接二極管D6的負極，極性電容Cll的負極連接第三個副邊繞組4.3的另一端，電容C15的一端連接二極管D6的負極，電容C15的另一端連接第三個副邊繞組4.3的另一端；
[0017]第四個副邊繞組4.3的一端連接二極管D7的正極，極性電容C12的正極連接二極管D7的負極，極性電容C12的負極連接第四個副邊繞組4.3的另一端，電容C16的一端連接二極管D7的負極，電容C16的另一端連接第四個副邊繞組4.3的另一端，第四個副邊繞組4.3的另一端接高壓地GNDl ；
[0018]所述電容C13的另一端通過電阻RlO連接電容C14的一端，電容C14的另一端通過電阻Rll連接電容C15的一端，電容C15的另一端通過電阻R12連接電容C16的一端；
[0019]所述電容C13的一端與電容C16的另一端之間連接分壓模塊5。
[0020]上述技術(shù)方案中，所述二極管Dl正極輸入的電壓為24V。
[0021]上述技術(shù)方案中，所述電容C13的一端與電容C16的另一端之間的電壓為312V。
[0022]上述技術(shù)方案中，所述反激式變壓器4的開關(guān)頻率為100KHZ，反激式變壓器4的輸入峰值電流為2.2k,所述反激式變壓器4的反饋繞組4.2的輸出電壓為24V，所述反激式變壓器4的第二個副邊繞組4.3?第三個副邊繞組4.3的輸出電壓均為72V，第一個副邊繞組
4.3的輸出電壓為96V。反激式變壓器4輸出的峰值電流為0.1A。
[0023]本發(fā)明電源輸出24V的電壓，經(jīng)過防反保護模塊7和LC濾波模塊I后，送入開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2，該開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2控制N-MOS管3，N-MOS管3控制反激式變壓器4的原邊繞組4.1，開關(guān)調(diào)節(jié)模塊2從反激式變壓器4的反饋繞組4.2上采樣一定比例的輸出電壓，當反饋電壓達到預(yù)定輸出點時，N-MOS管3截止，原邊繞組4.1截止，副邊繞組4.3導(dǎo)通，儲存在反激式變壓器4中的能量釋放出來，給電容和負載充電；當反饋電壓低于預(yù)定輸出點時，N-MOS管3重新導(dǎo)通，原邊繞組4.1導(dǎo)通，副邊繞組4.3截止，變壓器儲能。該閉環(huán)控制使輸出繞組的電壓穩(wěn)定。其中，占空比由反激式變壓器4的原副邊匝數(shù)比確定，原則上反激電源的最大占空比應(yīng)該小于0.5，否則容易工作在不穩(wěn)定狀態(tài)。本發(fā)明將所有副邊繞組4.3串聯(lián)，這樣就成功取得了 312V的高壓。然后根據(jù)實際單體數(shù)目，進行電阻分壓。需要指出的是，目前一般用專用鋰電池管理芯片來采集單體電壓，對用電阻分壓模擬信號源的方式，一般有推薦電阻值。電阻過小將導(dǎo)致反激式變壓器的功率變大，體積加大；過大會導(dǎo)致和鋰電池管理芯片的輸入電阻不匹配，采集不到正確的單體電壓。該發(fā)明還能適用于測量被動均衡功能。在測量某個通道被動均衡時，均衡電阻將與分壓電阻并聯(lián)，由于均衡電阻小得多，將導(dǎo)致該通道采樣的單體電壓明顯下降。
[0024]本說明書未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種車載L1-BMS單體的模擬裝置，其特征在于:它包括LC濾波模塊(I)、開關(guān)調(diào)節(jié)模塊(2)、N-MOS管(3)、反激式變壓器(4)和分壓模塊(5)，其中，所述LC濾波模塊(I)的輸入端連接電源出)，LC濾波模塊(I)的輸出端連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊(2)的電源輸入端，開關(guān)調(diào)節(jié)模塊⑵的MOS管驅(qū)動端連接N-MOS管(3)的G極，N-MOS管(3)的D極連接反激式變壓器(4)的原邊繞組(4.1)，反激式變壓器(4)的反饋繞組(4.2)連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊(2)的電壓反饋端，N-MOS管(3)的S極分別接入開關(guān)調(diào)節(jié)模塊(2)的電流采樣輸入端和頻率調(diào)節(jié)和關(guān)斷控制端，所述反激式變壓器(4)具有多個副邊繞組(4.3)，所述多個副邊繞組(4.3)相串聯(lián)，所述位于首尾的副邊繞組(4.3)之間連接分壓模塊(5)的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載L1-BMS單體的模擬裝置，其特征在于:所述LC濾波模塊(I)的輸入端與電源(6)之間連接有防反保護模塊(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車載L1-BMS單體的模擬裝置，其特征在于:所述防反保護模塊(7)為二極管D1、所述LC濾波模塊⑴包括電感L、電容Cl和極性電容C2，所述二極管Dl的正極連接電源(6)，二極管Dl的負極連接電感L的一端，電感L的另一端連接電容Cl的一端，電容Cl的另一端接地GND，所述極性電容C2的正極連接電感L的另一端，極性電容C2的負極接地GND，所述電感L的另一端連接開關(guān)調(diào)節(jié)模塊(2)的電源輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載L1-BMS單體的模擬裝置，其特征在于:所述開關(guān)調(diào)節(jié)模塊(2)包括開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)、電阻Rl?電阻R9、電容C3?電容C7、電容C17、二極管D2、二極管D3和極性電容C8，其中，所述電阻R1、電容C3和反激式變壓器(4)的原邊繞組(4.1)的一端連接電感L的另一端，電阻Rl和電容C3的另一端連接二極管D2的負極，二極管D2的正極和反激式變壓器⑷的原邊繞組(4.1)的另一端連接N-MOS管(3)的D極，開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的模擬地接口和功率地接口接地GND，開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的模擬地接口和開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的電源輸入端之間連接電容C4，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的控制環(huán)補償接口與地GND之間串聯(lián)電容C5和電阻R3，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的MOS管驅(qū)動端通過電阻R2連接N-MOS管(3)的G極，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的電流采樣輸入端通過電阻R4連接N-MOS管(3)的S極，N-MOS管(3)的S極與地GND之間并聯(lián)電容C17和電阻R6，電阻R5的一端接地GND，電阻R5的另一端連接開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的頻率調(diào)節(jié)和關(guān)斷控制端，所述開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的電壓反饋端連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端連接二極管D3的負極，二極管D3的正極連接反激式變壓器(4)的反饋繞組(4.2)的一端，反激式變壓器(4)的反饋繞組(4.2)的另一端接地GND，所述極性電容CS的正極連接二極管D3的負極，極性電容CS的負極連接反激式變壓器(4)的反饋繞組(4.2)的另一端，電容C7和電阻R9并聯(lián)在二極管D3的負極與反饋繞組(4.2)另一端之間，電阻R8的一端連接開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的電壓反饋端，電阻R8的另一端接地GND，電容C6連接在開關(guān)調(diào)節(jié)芯片(2.1)的電壓反饋端與地GND之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任意一項所述的車載L1-BMS單體的模擬裝置，其特征在于:它還包括二極管D4?二極管D7、極性電容C9?極性電容C12，電容C13?電容C16，電阻RlO?電阻R12，所述反激式變壓器(4)具有四個副邊繞組(4.3)，所述第一個副邊繞組(4.3)的一端連接二極管D4的正極，極性電容C9的正極連接二極管D4的負極，極性電容C9的負極連接第一個副邊繞組(4.3)的另一端，電容C13的一端連接二極管D4的負極，電容C13的另一端連接第一個副邊繞組(4.3)的另一端； 第二個副邊繞組(4.3)的一端連接二極管05的正極，極性電容010的正極連接二極管05的負極，極性電容010的負極連接第二個副邊繞組(4.3)的另一端，電容014的一端連接二極管05的負極，電容014的另一端連接第二個副邊繞組(4.3)的另一端； 第三個副邊繞組(4.3)的一端連接二極管06的正極，極性電容011的正極連接二極管06的負極，極性電容011的負極連接第三個副邊繞組(4.3)的另一端，電容015的一端連接二極管06的負極，電容015的另一端連接第三個副邊繞組(4.3)的另一端； 第四個副邊繞組(4.3)的一端連接二極管07的正極，極性電容012的正極連接二極管07的負極，極性電容012的負極連接第四個副邊繞組(4.3)的另一端，電容016的一端連接二極管07的負極，電容016的另一端連接第四個副邊繞組(4.3)的另一端，第四個副邊繞組(4.3)的另一端接高壓地(^01 ； 所述電容013的另一端通過電阻810連接電容014的一端，電容014的另一端通過電阻尺11連接電容015的一端，電容015的另一端通過電阻812連接電容016的一端； 所述電容013的一端與電容016的另一端之間連接分壓模塊(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車載11-813單體的模擬裝置，其特征在于:所述二極管01正極輸入的電壓為24乂。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車載11-813單體的模擬裝置，其特征在于:所述電容013的一端與電容016的另一端之間的電壓為312乂。
【文檔編號】G01R31/36GK104483632SQ201410808229
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】常云萍, 張紅霞, 何葵 申請人:東風(fēng)汽車公司