用于模拟电动汽车充电的电池仿真器、系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动汽车领域，具体而言，涉及一种用于模拟电动汽车充电的电池仿 真器、系统和方法。
【背景技术】
[0002] 随着电动汽车的推广，国内电动汽车数量在不断增加，电动汽车充电电路采用电 力电子变换电路，如果电动汽车大规模充电并网，可能对电网造成谐波污染，影响电力系统 正常运行。对于这些影响电网运行的因素，需要通过有效的手段来进行评估，因此，这就要 求对每个充电站的充电桩进行测试，检测每个充电桩在电动汽车进行充电时，对电网造成 的影响。
[0003] 目前，对充电桩进行测试的过程中，需要采用大量的电动汽车的电池接到充电桩 进行充电，这样的测试方式需要大量的电池，测试过程消耗大量人力物力，而且由于电动汽 车的电池使用状态及其本身的性能参数会随着使用的次数、时间等因素变化而变化，测试 使用的电池难以真实反映这些性能参数的变化，从而导致对充电桩的充电测试结果不准 确。
[0004] 针对现有技术中对充电桩的充电测试结果不准确的问题，目前尚未提出有效的解 决方案。
【发明内容】
[0005] 本发明的主要目的在于提供一种用于模拟电动汽车充电的电池仿真器、系统和方 法，以解决现有技术中对充电桩的充电测试结果不准确的问题。
[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了 一种用于模拟电动汽车充电 的电池仿真器。根据本发明的电池仿真器包括：采集器，与电流源相连接，用于采集电流源 输出的电流信号；控制器，与上位机和采集器分别相连接，用于根据上位机输出的电池模拟 参数和电流信号得到输出电压，其中，电池模拟参数为用于模拟电动汽车充电的电池参数； 以及输出模块，与控制器和充电桩分别相连接，用于将输出电压输出至充电桩。
[0007] 进一步地，电池仿真器还包括：通讯模块，与控制器和上位机分别相连接，其中，控 制器与上位机通过通讯模块进行通讯。
[0008] 进一步地,通讯模块包括RS-485接口，通讯模块通过RS-485总线与上位机进行通 讯。
[0009] 进一步地，采集器由模拟量采集卡构成，模拟量采集卡用于采集模拟量的电流信 号，并将模拟量的电流信号转化为数据信号传输至控制器。
[0010] 进一步地，控制器包括DSP处理器，用于得到输出电压。
[0011] 进一步地，输出模块包括输出接口，输出模块通过输出接口与充电桩相连接。
[0012] 进一步地，采集器、控制器和输出模块之间均采用RS-232接口进行通讯。
[0013] 进一步地，电池模拟参数包括：待仿真的电池容量、电池循环使用次数、电池的初 始荷电状态和电池模型的类型。
[0014] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种用于模拟电动汽车充电 的电池仿真系统。根据本发明的用于模拟电动汽车充电的电池仿真系统包括：上位机；以 及上述的用于模拟电动汽车充电的电池仿真器，与上位机相连接。
[0015] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种用于模拟电动汽车充电 的电池仿真方法。根据本发明的电池仿真方法包括：采集电流源输出的电流信号；接收上 位机输出的电池模拟参数，其中，电池模拟参数为用于模拟电动汽车充电的电池参数；根据 电池模拟参数和电流信号得到输出电压；以及将输出电压输出至充电桩。
[0016] 根据本发明实施例，通过采用采集器、控制器和输出模块模拟出上位机设置电池 模拟参数对应的充电电池，接入到充电桩上，从而无需采用真实的充电电池即可实现不同 状态的充电电池充电时对电网的影响，能够显著提高仿真可信度，有效体现电池充放电过 程的暂态过程和电池的老化水平，更贴近实际电池，提高仿真精度，解决了现有技术中对充 电桩的充电测试结果不准确的问题，达到了提高充电桩的充电测试结果的准确性的效果。
【附图说明】
[0017] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0018] 图1是根据本发明实施例的电池仿真器的示意图；
[0019] 图2是根据本发明实施例的PNGV电池模型的电路图；
[0020] 图3是根据本发明实施例的Thevenin电池模型的电路图；
[0021] 图4是根据本发明实施例的电池仿真器系统的示意图；以及
[0022] 图5是根据本发明实施例的电池仿真方法的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0024] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范 围。
[0025] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第 二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使 用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语"包括"和 "具有"以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元 的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有 清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0026] 本发明实施例提供了一种用于模拟电动汽车充电的电池仿真器。
[0027] 图1是根据本发明实施例的电池仿真器的示意图。如图1所示，该用于模拟电动 汽车充电的电池仿真器100包括：采集器102、控制器104和输出模块106。
[0028] 采集器102与电流源（图中未示出）相连接，用于采集电流源输出的电流信号。
[0029] 具体地，电流源输出的电流信号通常为模拟量的电流信号，采集器102对模拟量 的信号进行滤波之后，转换为数字信号传输给控制器104。
[0030] 控制器104与上位机108和采集器102分别相连接，用于根据上位机108输出的 电池模拟参数和电流信号得到输出电压，其中，电池模拟参数为用于模拟电动汽车充电的 电池参数。
[0031] 控制器104接收采集器102采集的电流信号，还接收上位机108输出的电池模拟 参数，根据该电池模拟参数利用电流信号可以模拟出电动汽车的充电电池的输出电压。由 于充电电池对于电网的影响通常是由于充电电池本身具有一定的电压，通过上位机108设 置不同的电池模拟参数，用于控制上述控制器104模拟出相应参数的充电电池的输出电 压，从而可以利用该输出电压对充电桩进行测试。
[0032] 具体地，控制器104可以基于等效电路模型进行电池仿真，其过程为：首先，控制 器对接收到的模拟信号进行积分运算，计算电池当前荷电状态；然后，调取电池参数表，查 表得到电池参数数值；然后，根据等效电路模型方程计算得到电池电压；最后，输出仿真结 果即计算得到的电池电压。
[0033] 输出模块106与控制器104和充电桩（图中未示出）分别相连接，用于将输出电 压输出至充电桩。
[0034] 输出模块106将控制器104得到的输出电压输出至充电桩，充电桩在该输出电压 下工作，从而使得工作人员能够对在该输出电压工作的充电桩进行检测，测出该充电桩对 电网的影响。
[0035] 这样，通过采用采集器、控制器和输出模块模拟出上位机设置电池模拟参数对应 的充电电池，接入到充电桩上，从而无需采用真实的充电电池即可实现不同状态的充电电 池充电时对电网的影响，能够显著提高仿真可信度，有效体现电池充放电过程的暂态过程 和电池的老化水平，更贴近实际电池，提高仿真精度，解决了现有技术中对充电桩的充电测 试结果不准确的问题，达到了提高充电桩的充电测试结果的准确性的效果。
[0036] 优选地，电池仿真器100还包括通讯模块110,该通讯模块110与控制器104和上 位机108分别相连接，其中，控制器104与上位机108通过通讯模块110进行通讯。
[0037] 进一步地，通讯模块110包括RS-485接口，通讯模块通过RS-485总线与上位机进 行通讯。
[0038] 通讯模块110采用RS-485格式，实现控制器104和上位机108的通讯。该通讯模 块110能够实现全双工通信，既实现上位机108对控制器104的仿真模式选择，参数配置， 也实现控制器104将仿真数据实时上报给上位机108。采用RS-485格式，便于仿真规模的 扩大。当需要进行多个电池同时进行实时仿真的场合，可以方便的扩展通讯网络。通讯模 块支持电池仿真器与上位机的通讯，上位机能够实时监测电池仿真波形，并修改设定参数。
[0039] 优选地，采集器102由模拟量采集卡构成，模拟量采集卡用于采集模拟量的电流 信号，并将模拟量的电流信号转化为数据信号传输至控制器104。
[0040] 采集器由模拟量采集卡构成，其中，采集卡能够对单端或差分信号进行采集。模拟 量采集卡首先实现对输入电流信号的滤波，然后进行高精度采样，将模拟信号转化为数字 信号，以字符串格式传输给控制器104。
[0041] 优选地，控制器104包括DSP处理器，用于得到输出电压。
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