電池仿真器能夠模擬用于驗(yàn)證電池管理系統(tǒng)（BMS）的電池接收器和源特性。典型的電池仿真器板可以仿真多節(jié)電池組，這些電池組可以輕松連接到電池控制器（BCC）的評(píng)估板。

仿真器可以幫助工程師徹底測(cè)試便攜式系統(tǒng)，這對(duì)于產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)階段都是必不可少的。電池單元仿真器與主電源隔離，可串聯(lián)使用，在電池管理系統(tǒng)的硬件在環(huán)測(cè)試中模擬更高電壓的電池。

電池電動(dòng)汽車（BEV）和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）是減少污染和碳足跡的常用手段。這些系統(tǒng)中的電池通常由許多串聯(lián)或并聯(lián)組合的電池組成。這使得BMS成為此類系統(tǒng)的重要組成部分，以確保安全高效的電池運(yùn)行。

電池管理系統(tǒng)目標(biāo)

BMS的主要目標(biāo)包括保護(hù)電池和電池免受可能的損壞，延長(zhǎng)電池的使用壽命，并保持電池處于運(yùn)行狀態(tài)，從而滿足功能規(guī)范。BMS準(zhǔn)確測(cè)量串聯(lián)電池電壓、電池電流和其他關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)支持充電狀態(tài)（SoC）、健康狀態(tài)（SoH）和充電平衡算法的開發(fā)。

什么是電池仿真器？

電池仿真器是一種模擬真實(shí)電池電氣特性的電子儀器。關(guān)鍵特性包括功率、電流、電壓和等效串聯(lián)電阻（ESR）。它為類似于實(shí)際電池的設(shè)備提供所需的電壓、功率和電流。通常，出于測(cè)試目的，仿真器會(huì)更換便攜式設(shè)備內(nèi)的電池。如果電池充電器在所有可能的條件下（包括正常和故障情況）都正常運(yùn)行，則使用電池仿真器對(duì)電池充電器進(jìn)行壓力測(cè)試。電池仿真器最顯著的優(yōu)勢(shì)是它能夠在很短的時(shí)間內(nèi)改變仿真電壓。

電池模擬器和電池模擬器術(shù)語經(jīng)常用于工業(yè)和學(xué)術(shù)領(lǐng)域。一般來說，兩者的目的都是為了方便測(cè)試更換實(shí)際的電池。電池管理系統(tǒng)（BMS）有助于測(cè)量電池電壓、溫度和電池電流。它充當(dāng)安全控制器，在平衡電池的同時(shí)監(jiān)控和報(bào)告電池狀態(tài)。它還借助一些大功率數(shù)字驅(qū)動(dòng)器使用主電池接觸器處理過流問題。溫度管理是BMS幫助實(shí)現(xiàn)的另一項(xiàng)安全功能，可防止過熱。

電池仿真器應(yīng)用

移動(dòng)和手持電子設(shè)備包括為電池充電的充電器電路。充電器電路必須根據(jù)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)證，以便實(shí)現(xiàn)電池的可靠充電。在實(shí)際電池中，為耗盡的電池充電需要數(shù)小時(shí)才能完成，而這可以使用模擬器在幾秒鐘內(nèi)完成。同樣，實(shí)際電池放電需要幾天時(shí)間，但同樣可以在幾分鐘內(nèi)完成。此外，仿真器可以輕松模擬過度充電的電池和完全耗盡的電池，這對(duì)于實(shí)際電池來說是極其難以實(shí)現(xiàn)的。這使得模擬器成為驗(yàn)證的有吸引力的選擇。圖1顯示了使用電池仿真器進(jìn)行充電測(cè)試的圖示。

圖1.使用電池仿真器進(jìn)行充電器測(cè)試的圖示。圖片由ACCEL儀器提供

中等功率的電子設(shè)備通常使用多個(gè)串聯(lián)的電池來實(shí)現(xiàn)高功率和高電壓。最佳電池能量容量是通過使用有源電池平衡電路來實(shí)現(xiàn)的。為了驗(yàn)證電池平衡電路的行為，需要集成多個(gè)仿真器。

圖2.用于模擬電池組以測(cè)試電池平衡電路的多個(gè)仿真器示意圖。圖片由ACCEL儀器提供

圖2顯示了用于模擬電池組以測(cè)試電池平衡電路的多個(gè)仿真器的示例說明。每個(gè)單元電池模擬器模擬電池單元的行為。使用多個(gè)仿真器是合理的，因?yàn)樾枰獙⒁粋€(gè)或多個(gè)單元配置為不平衡，以便設(shè)置壓力測(cè)試并觀察電池單元平衡電路在這種情況下的響應(yīng)。其中包括一個(gè)或多個(gè)電池被過度充電的情況，以及在下一個(gè)場(chǎng)景中，很少有電池被損壞或卡在低電壓下。