电池模拟器解决方案

一、 电池模拟器面向测试的应用

AR/VR可穿戴设备、手机平板电脑等消费类电子产品日益普及，锂电池作为核心储能及电源组件在其中应用普遍。在涉及配套电池的消费类电子产品PCB板，充电器或者小型电机控制板测试中，如果以电池原型进行测试研究，一方面购置和维护电池需较大成本，其次某些极端工况实验往往会对电池带来损坏，从而延缓研发进度。NGI针对行业痛点研发多通道电池模拟器来替代真实电池测试，最大支持到几百通道同时测试。上位机软件可根据需求编辑各种规格型号的多种测试工况模拟测试，大大缩短研发周期，同时减少购买不同规格锂电池成本投入。是BMS测试及消费类电子产品拼板测试的行业利器。

图 1 电池模拟器面向的测试领域

二、 电池模拟器在测试中的优势

恩智新推出的N8330/N8340/8350系列可编程电池模拟器。其中N8330系列采用单向电池模拟器，支持BMS被动均衡测试。N8340/N8350采用双象限设计，电流可充可放，完全满足BMS主动均衡测试需求，同时支持短路、断路等故障模拟。其中N8350单台8个通道，通道间隔离，通过编程软件可分别设定各通道电压、电流值，非常适合消费类电子产品PCB板的4拼板测试。NGI所有电池模拟器上位机软件具有多通道批量操作功能，各通道亦可分别显示数据及曲线图表，并提供数据分析与报表功能。 

 

图 2  N8350外观

N8350可以非常真实的模拟电池的容量-电压-内阻特性，这在传统的电池模拟器上是一个很大的突破。N8350模拟电池的电压精度可以高达0.01%+1mV，并可量测电子设备处于待机模式下的uA级别的微小电流。同时低至500us的无过充快速响应时间，可以模拟阶跃的充放电切换过程，完美模拟电池的高速充放调整特性。

 

图 3  N8350电压下降时间

图 4 电压上升时间

三、 电池模拟器在BMS测试中的应用

动力锂离子电池的高能量密度特性使其成为新能源车辆的主要动力源，但由于生产工艺、使用环境的差异导致电池组的不一致性在使用过程中逐渐扩大，可能出现过充、过放和局部过热的危险，严重影响电池组的使用寿命和安全。电池管理系统（BMS）为一套保护动力锂离子电池使用安全的控制系统，时刻监控电池的使用状态，通过必要措施缓解电池组的不一致性，为新能源车辆的使用安全提供保障。

目前各大厂家提供的新能源车辆高压电池组的电池管理系统大部分采用分布式结构，主要由BCU，BMU构成，主要功能如下：

Ø BCU模块：电池模块管理系统，采集电池单体电压，温度信息；

Ø BMU模块：电池组管理系统，管理下联BMU，并与外部电气设备通信，上传信息，接受控制指令；

Ø I VU模块：电池组电流、总电压采集；

Ø 绝缘模块：电池组绝缘电阻采集，可以与 IVU 集成；

   在搭建电池管理系统的测试平台过程中，电池模拟器作为BMS测试系统的核心器件，其性能的优劣直接影响整个测试系统，电池模拟器毫无疑问就是能够模拟电池，但是又不是真正的电池，可以省去实际电池的充放电时间成本以及日常的维护成本，恩智测控针对新能源动力电池领域研发的N8330/N8340/N8350系列产品可以满足不同客户的测试需求，采用恩智测控系列电池模拟器搭建的测试系统如下所示：

图 5  恩智BMS测试系统结构

恩智测控系列电池模拟器使用以太网通信，设备之间通过以太网交换机连接在一起，通过上位机控制电池模拟器输出相应的电压电流，也可编辑相应的曲线作为电池模拟器的输出曲线，实现不同时间输出不同的电压，模拟充电过程或者放电过程，从而实现SOC估算功能。

根据被测设备是否支持主动均衡，以及接线方式可以分别选择不同的系列设备，各产品系列详情如下所示：

 

图 6 恩智系列电池模拟器概述

恩智系列电池模拟器集成度高，单台设备最高可达24通道，极大地缩减了系统的体积，同时具有极高的测量精度，从而可以更准确的判断被测BMS设备电压电流采集精度，将电池模拟器采集到的电压电流值与BMS检测到的电池单体电压与电流比对即可得出BMS设备电压采集精度。配合恩智测控的其他产品，例如直流电子负载，温度模拟器，高压可编程直流电源可搭建完整的BMS测试系统。

四、 产品选型

N8330系列产品

型号

N8330A

N8330B

N8330C

N8330D

N8330E

电压

6V/CH

5V/CH

5V/CH

4V/CH

4V/CH

电流

1A/CH

2A/CH

3A/CH

20A/CH

10A/CH

功率

6W/CH

10W/CH

15W/CH

80W/CH

40W/CH

通道数

24CH

16CH

16CH

2CH

4CH

 

N8331系列产品

型号

N8331A

N8331B

N8331C

电压

6V/CH

5V/CH

5V/CH

电流

1A/CH

2A/CH

3A/CH

功率

6W/CH

10W/CH

15W/CH

通道数

24CH

16CH

16CH

N8340系列产品

型号

N8340A

N8340B

N8340C

N8340D

N8340E

电压

6V/CH

6V/CH

6V/CH

5V/CH

5V/CH

电流

1A/CH

2A/CH

3A/CH

5A/CH

10A/CH

功率

6W/CH

12W/CH

18W/CH

25W/CH

50W/CH

通道数

12CH

12CH

12CH

6CH

6CH

N8350系列产品

型号

N8350A

N8350B

N8350C

N8350D

N8350E

电压

6V/CH

6V/CH

6V/CH

5V/CH

15V/CH

电流

1A/CH

2A/CH

3A/CH

5A/CH

1A/CH

功率

6W/CH

12W/CH

18W/CH

25W/CH

15W/CH

通道数

8CH

8CH

8CH

8CH

8CH