[发明专利]虚拟电池管理系统及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，特别涉及虚拟电池管理系统及其应用方法。

背景技术

在电动汽车充电设备的性能测试中，试验用充电负载主要分为两类，其中，一类是由真实的动力电池和电池管理系统为主构成的电池包，另一类是模拟电池的电子负载。

第一类负载为真实的动力电池包，其最突出的特点是构建了一个真实的测试环境，可以在一定程度上反应充电设备实际运行的性能和状态，还可以了解充电设备对动力电池带来的实际影响。但是，首先由于动力电池的多样性，及其电池管理系统所提供的充电模式的差异性，在实际应用中，对单一的动力电池组及其电池管理系统所构成的电池包的试验不能完全反映充电设备的充电性能和状态。如果要考虑充电设备对不同类型动力电池组充电的性能和状况，就需要购置多种动力电池包，这样将大量增加费用、存放场地以及测试的工作量，事实上用所有生产厂家的动力电池组对充电设备做测试也是不现实的。

其次，在充电过程中，充电模式、充电参数以及电池状况均受电池包中电池管理系统的决定，一定容量的电池包，其电池管理系统设定的工作模式和充电参数将是单一不变的，而且，在正常的充电过程中，动力电池组极端参数，例如：单体温度过高，单体电压过高，一般不会出现，难以试验充电设备的应急和保护的能力，因此，整个测试过程是被动的，测试过程耗时长，效率低，测试范围和测试项目有限，无法实现对充电设备的可控测试。

最后，利用实际的动力电池作为负载对充电设备进行测试时，每次测试前都必须有专门的设备给动力电池组放电，如果不能很好地利用动力电池组放出的能量，还将带来能源的浪费。

第二类负载为模拟电池的电子负载，其最突出的特点是灵活。目前，较为先进的电子负载是采用程控的直流电子负载，这类负载可对动力电池包的端口电压和内阻进行模拟，但还没有建立系统、完整的动力电池模型，与实际动力电池包的特性相距甚远；而且，电子负载尚没有考虑电池管理系统的功能，使用这种电子负载测试充电设备时，没有也无法测试两者之间握手、参数配置、充电和充电结束等阶段的数据通信功能及能力；并且在充电过程中也忽略了动力电池的实际状态，例如，当电池过充、电池温度过高或过低时，由于没有电池管理系统的在线监测功能，电子负载不能及时给充电设备提供越限状态信息，更谈不上去测试判断充电设备对收到的信息进行处理并做出反应的能力。

因此，为了保障充电设备的通用性、性能的一致性，在充电设备性能检测测试环节中，一种准确模拟动力电池包参数和状态功能信息的虚拟电池管理系统是必不可少的。

发明内容

本发明的针对上述缺陷公开了虚拟电池管理系统，它的结构如下：中央数据处理单元分别连接人机交互单元、动力电池仿真单元、CAN通信单元、测量单元和电子负载控制单元。

所述CAN通信单元通过CAN总线与待测充电设备连接，电子负载控制单元连接电子负载，测量单元分别连接待测充电设备和电子负载。

所述动力电池仿真单元存储的数据为动力电池实验数据库、动力电池电路模型、动力电池热模型和动力电池状态参数关系图表。

虚拟电池管理系统的应用方法分为以下步骤：

1)由人机交互单元提供动力电池模型参数配置界面，通过输入试验型号动力电池的参数来确定试验型号动力电池模型，动力电池仿真单元依此为依据提供动力电池模型特性曲线；判断动力电池模型特性曲线是否与试验型号动力电池相符合，如果判断结果为否，则通过人机交互单元来修正试验型号动力电池的参数，从而微调动力电池模型特性曲线，然后继续判断动力电池模型特性曲线是否与试验型号动力电池相符合；如果判断结果为是，进入步骤2)；

2)通过人机交互单元设定虚拟电池管理系统的运行方案；设定完成后，将上述运行方案和试验型号动力电池模型保存为一个工程文件，同时进入步骤3)；

3)调用已有的工程文件或承接步骤2)，中央数据处理单元根据上述运行方案和试验型号动力电池模型初始化CAN通信单元和电子负载控制单元，电子负载控制单元通过以太网、RS485通讯或RS232通讯建立电子负载与电子负载控制单元的通讯连接，CAN通信单元基于虚拟电池管理系统与非车载充电机之间的通信协议，建立与待测充电设备的通讯连接；然后测试通讯连接是否正常，如果结果为否，则进入步骤5)，如果结果为是，则进入步骤4)；

4)中央数据处理单元读取试验型号动力电池的参数和虚拟电池管理系统的运行方案，然后通过电子负载控制单元设定电子负载的初始状态，同时启动测量单元；