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电池仿真器的功能和应用

电池仿真器能够模拟用于验证电池管理系统(BMS)的电池接收器和源特性。典型的电池仿真器板可以仿真多节电池组,这些电池组可以轻松连接到电池控制器(BCC)的评估板

仿真器可以帮助工程师彻底测试便携式系统,这对于产品开发和生产阶段都是必不可少的。电池单元仿真器与主电源隔离,可串联使用,在电池管理系统的硬件在环测试中模拟更高电压的电池。

电池电动汽车(BEV)和混合动力电动汽车(HEV)是减少污染和碳足迹的常用手段。这些系统中的电池通常由许多串联或并联组合的电池组成。这使得BMS成为此类系统的重要组成部分,以确保安全高效的电池运行。

电池管理系统目标

BMS的主要目标包括保护电池和电池免受可能的损坏,延长电池的使用寿命,并保持电池处于运行状态,从而满足功能规范。BMS准确测量串联电池电压、电池电流和其他关键参数,同时支持充电状态(SoC)、健康状态(SoH)和充电平衡算法的开发。

什么是电池仿真器?

电池仿真器是一种模拟真实电池电气特性的电子仪器。关键特性包括功率、电流、电压和等效串联电阻(ESR)。它为类似于实际电池的设备提供所需的电压、功率和电流。通常,出于测试目的,仿真器会更换便携式设备内的电池。如果电池充电器在所有可能的条件下(包括正常和故障情况)都正常运行,则使用电池仿真器对电池充电器进行压力测试。电池仿真器最显着的优势是它能够在很短的时间内改变仿真电压。

电池模拟器和电池模拟器术语经常用于工业和学术领域。一般来说,两者的目的都是为了方便测试更换实际的电池。电池管理系统(BMS)有助于测量电池电压、温度和电池电流。它充当安全控制器,在平衡电池的同时监控和报告电池状态。它还借助一些大功率数字驱动器使用主电池接触器处理过流问题。温度管理是BMS帮助实现的另一项安全功能,可防止过热。

电池仿真器应用

移动和手持电子设备包括为电池充电的充电器电路。充电器电路必须根据规范进行验证,以便实现电池的可靠充电。在实际电池中,为耗尽的电池充电需要数小时才能完成,而这可以使用模拟器在几秒钟内完成。同样,实际电池放电需要几天时间,但同样可以在几分钟内完成。此外,仿真器可以轻松模拟过度充电的电池和完全耗尽的电池,这对于实际电池来说是极其难以实现的。这使得模拟器成为验证的有吸引力的选择。图1显示了使用电池仿真器进行充电测试的图示。

电池仿真器的功能和应用

图1.使用电池仿真器进行充电器测试的图示。图片由ACCEL仪器提供

中等功率的电子设备通常使用多个串联的电池来实现高功率和高电压。最佳电池能量容量是通过使用有源电池平衡电路来实现的。为了验证电池平衡电路的行为,需要集成多个仿真器。

电池仿真器的功能和应用

图2.用于模拟电池组以测试电池平衡电路的多个仿真器示意图。图片由ACCEL仪器提供

图2显示了用于模拟电池组以测试电池平衡电路的多个仿真器的示例说明。每个单元电池模拟器模拟电池单元的行为。使用多个仿真器是合理的,因为需要将一个或多个单元配置为不平衡,以便设置压力测试并观察电池单元平衡电路在这种情况下的响应。其中包括一个或多个电池被过度充电的情况,以及在下一个场景中,很少有电池被损坏或卡在低电压下。

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