多路可控电池模拟装置的制作方法

本申请涉及储能，特别是涉及一种多路可控电池模拟装置。

背景技术：

1、在储能产品的研发过程中，经常需要对锂电池的单体电芯和锂电池模块进行充放电测试，例如针对电池管理系统bms的测试、针对锂电池的循环测试以及针对能量管理系统ems的测试。如果采用真实的锂电池进行测试，不仅成本高昂，而且实体电池的电压、电流、温度等变化缓慢，使用时不够灵活，导致测试耗时、开发成本高等问题。

2、目前的电池模型装置大致可分为模拟电路和数字电路两种实现方式。模拟电路实现方式使用电阻调节电压，由于可调电阻内部存在应力释放的问题，当电压调定后放置一段时间后输出电压会存在漂移，准确性差，且常需要二次调整。当需要调整多路电压值时，需要手动调整每一路的电阻直到输出合适电压，操作繁琐，耗时较长，准确性差，很难准确模拟出锂电池放电曲线的工况。对于数字电路实现方式，电路结构复杂，成本高。例如，文献cn206671507u公开了一种电池模拟器，其每一个模拟电压控制模块均包括微控制器mcu、a/d转换芯片和d/a转换芯片，导致电路结构复杂，成本高昂。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种多路可控电池模拟装置。

2、本申请一实施例提供的多路可控电池模拟装置，包括：直流电源、微控制器以及至少一个电池串模拟单元；所述电池串模拟单元用于模拟电池串的输出电压，其包括数模转换模块和多个串联连接的电芯模拟模块；

3、所述微控制器与所述数模转换模块连接，用于生成多路可控的电压数字信号，输出至所述数模转换模块；所述数模转换模块包括多路模拟电压输出通道，各模拟电压输出通道分别与多个所述电芯模拟模块连接，用于将接受到的电压数字信号转为多路模拟电压信号，输出至所述多个电芯模拟模块；

4、所述电芯模拟模块用于对所接收到的模拟电压信号进行信号隔离和电压调整；每个所述电芯模拟模块包括隔离电源、隔离运放、同向运放和电压跟随器，所述数模转换模块、所述隔离运放、所述同向运放和所述电压跟随器依次连接；

5、所述直流电源分别与所述微控制器以及所述至少一个电池串模拟单元连接，向其提供工作电压。

6、在一可选实施方式中，所述电芯模拟模块还用于对所述直流电源进行电气隔离，所述隔离电源分别与所述直流电源、所述隔离运放、所述同向运放和所述电压跟随器连接，所述隔离运放还与所述直流电源连接。

7、在一可选实施方式中，包括两个以上的电池串模拟单元，所述微控制器与不同电池串模拟单元之间采用多级串联方式连接。

8、在一可选实施方式中，所述隔离电源包括隔离芯片，所述隔离芯片包括电压输入端、电压输出端、第一接地端和第二接地端，所述电压输入端用于接收所述直流电源输出的第一工作电压，所述电压输出端用于输出第二工作电压，所述第一接地端和所述第二接地端不共地。

9、在一可选实施方式中，所述数模转换模块包括数模转换芯片和基准电压源，所述基准电压源与所述数模转换芯片的参考电压端连接，用于向所述数模转换芯片提供参考电压。

10、在一可选实施方式中，所述基准电压源包括稳压芯片，所述稳压芯片的电源引脚经第一调试电阻连接直流电源，用于接收第一工作电压，所述稳压芯片的电压输出引脚经第三调节电阻连接第一地，所述电压输出引脚依次经第二调节电阻、第一调节电阻和限流电阻与所述数模转换芯片的参考电压端连接，所述电源引脚连接在所述限流电阻和所述第二调节电阻之间，所述稳压芯片的接地引脚连接第一地。

11、在一可选实施方式中，所述隔离运放包括隔离运放芯片，所述隔离运放芯片包括第一工作电压输入端、第二工作电压输入端、信号输入端、信号输出端、第一接地端以及第二接地端，所述第一工作电压输入端与所述直流电源输出端连接，用于接收第一工作电压，所述第二工作电压输入端与所述隔离芯片的电压输出端连接，用于接收第二工作电压，所述信号输入端与所述数模转换芯片的某一路输出连接，所述信号输出端与所述同向运放的正相输入端连接，用于输出经隔离后的电压信号，所述第一接地端和所述第二接地端分别连接第一地和第二地。

12、在一可选实施方式中，所述同向运放包括电源端、接地端、同相输入端、反相输入端和信号输出端，所述电源端与所述隔离电源的电压输出端连接，用于获取所述第二工作电压，所述同向运放的接地端连接第二地，所述同向运放的输出端连接至所述电压跟随器的正相输入端，所述同向运放的输出端经第七调节电阻和第八调节电阻连接所述第二地，所述同向运放的反相输入端连接在所述第七调节电阻和所述第八调节电阻之间。

13、在一可选实施方式中，所述电压跟随器包括电源端、接地端、同相输入端、反相输入端和输出端，所述电压跟随器的电源端与所述隔离电源的电压输出端连接，用于获取所述第二工作电压，所述电压跟随器的接地端连接第二地，所述电压跟随器的反相输入端与其输出端直接连接，所述电压跟随器的输出端连接至输出接口。

14、本申请实施例提供的多路可控电池模拟装置，采用微控制器结合高精度多通道数模转换模块，通过数字方式模拟电压输出，利用微控制器批量设置多路电芯以及多个电池串的输出电压，调整灵活方便，提高了输出电压精度，实现了电池放电曲线的模拟，并且，只需一个微控制器便可模拟多个单体电芯的以及多个电池串的输出电压独立，简化了电路结构，降低了成本。通过采用高精度多通道数模转换模块结合隔离运放将数模转换模块输出的多路输出电压进行电气隔离，实现了各电芯模拟模块电压的独立输出，同时模拟多个单体电芯，每个电池串模拟单元仅用一个数模转换模块，进一步简化了电路结构，降低了成本。

15、采用电压跟随器提高了带负载能力，以模拟真实电芯的驱动能力。通过将多个电芯模拟模块的输出电压串联，实现了电池串的输出电压的模拟。通过在微处理器和多个电池串模拟单元之间通讯连接采用多级串联的方式，提高了电池串模拟单元的可扩展性，更便于接线，提高与电池管理系统的兼容性。

16、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

1.一种多路可控电池模拟装置，其特征在于，包括直流电源、微控制器以及至少一个电池串模拟单元；所述电池串模拟单元用于模拟电池串的输出电压，其包括数模转换模块和多个串联连接的电芯模拟模块；

2.根据权利要求1所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述电芯模拟模块还用于对所述直流电源进行电气隔离，所述隔离电源分别与所述直流电源、所述隔离运放、所述同向运放和所述电压跟随器连接，所述隔离运放还与所述直流电源连接。

3.根据权利要求1所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，包括两个以上的电池串模拟单元，所述微控制器与不同电池串模拟单元之间采用多级串联方式连接。

4.根据权利要求1所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述隔离电源包括隔离芯片，所述隔离芯片包括电压输入端、电压输出端、第一接地端和第二接地端，所述电压输入端用于接收所述直流电源输出的第一工作电压，所述电压输出端用于输出第二工作电压，所述第一接地端和所述第二接地端不共地。

5.根据权利要求1所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述数模转换模块包括数模转换芯片和基准电压源，所述基准电压源与所述数模转换芯片的参考电压端连接，用于向所述数模转换芯片提供参考电压。

6.根据权利要求5所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述基准电压源包括稳压芯片，所述稳压芯片的电源引脚经第一调试电阻连接直流电源，用于接收第一工作电压，所述稳压芯片的电压输出引脚经第三调节电阻连接第一地，所述电压输出引脚依次经第二调节电阻、第一调节电阻和限流电阻与所述数模转换芯片的参考电压端连接，所述电源引脚连接在所述限流电阻和所述第二调节电阻之间，所述稳压芯片的接地引脚连接第一地。

7.根据权利要求4所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述数模转换模块包括数模转换芯片，所述隔离运放包括隔离运放芯片，所述隔离运放芯片包括第一工作电压输入端、第二工作电压输入端、信号输入端、信号输出端、第一接地端以及第二接地端，所述第一工作电压输入端与所述直流电源输出端连接，用于接收第一工作电压，所述第二工作电压输入端与所述隔离芯片的电压输出端连接，用于接收第二工作电压，所述信号输入端与所述数模转换芯片的某一路输出连接，所述信号输出端与所述同向运放的正相输入端连接，用于输出经隔离后的电压信号，所述第一接地端和所述第二接地端分别连接第一地和第二地。

8.根据权利要求7所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述同向运放包括电源端、接地端、同相输入端、反相输入端和信号输出端，所述电源端与所述隔离电源的电压输出端连接，用于获取所述第二工作电压，所述同向运放的接地端连接第二地，所述同向运放的输出端连接至所述电压跟随器的正相输入端，所述同向运放的输出端经第七调节电阻和第八调节电阻连接所述第二地，所述同向运放的反相输入端连接在所述第七调节电阻和所述第八调节电阻之间。

9.根据权利要求8所述的多路可控电池模拟装置，其特征在于，所述电压跟随器包括电源端、接地端、同相输入端、反相输入端和输出端，所述电压跟随器的电源端与所述隔离电源的电压输出端连接，用于获取所述第二工作电压，所述电压跟随器的接地端连接第二地，所述电压跟随器的反相输入端与其输出端直接连接，所述电压跟随器的输出端连接至输出接口。