在電動汽車BMS（電池管理系統）檢驗中，需要制作105節的串聯鋰離子電池模擬器，用于測試BMS對每節電池電壓的測量準確度，使用6位半電壓表的讀數與BMS的測量值進行對比，以評估BMS電池電壓測量的準確性。要求模擬器：①模擬的每節電壓都獨立可調，調節范圍為2.5～4.5V；②電壓穩定度在2mV以內；③輸出電流滿足BMS測量前端的要求即可，不需要考慮模擬電池的充電功能和均衡功能。

　　由于電池是串聯結構，所以通常的做法是采用105個獨立的直流電源，把它們首尾相聯地串起來完成，方法有2個：①市電經過隔離式AC-DC得到12V直流，然后給多個隔離式DC-DC（12V轉5V）供電，5V電壓再經過可調穩壓器，得到模擬的電池電壓輸出，它們首尾串聯，如圖1所示；②采用多個變壓器，每個變壓器有多個副邊繞組，每個繞組模擬一節電池。副邊繞組輸出電壓經整流、濾波、可調穩壓后，其正負輸出相串聯，如圖2所示（圖中只畫了1個變壓器），得到各個模擬值。

　　圖1多個DC-DC串聯

　　圖1的工作方式，需要105個隔離式開關DCDC，體積大、成本高，同時DC-DC的噪聲在幾十毫伏以上，不能滿足測量要求。圖2的工作方式，需要訂做幾十個變壓器，訂做周期長，體積大。為解決上述問題，本文作者設計制作了一套模擬器。

　　圖2多個變壓器的直流輸出串聯

　　1、模擬器工作原理

　　本模擬器由工作電源單元、恒流源單元和電池電壓模擬單元3部分組成，工作原理如圖3所示。圖中，SW-SPST表示單刀單擲開關，用以模擬斷線故障；T1（Trans）表示電源變壓器；WR1、WR2都是可變電阻；Bridge表示二極管整流全橋；FUSE表示熔斷器。變壓器T1的輸出電壓經整流濾波后產生直流高壓，各路TL431電路相串聯，調整每路的多圈電位器即可改變相應的電壓輸出（輸出范圍：2.5～4.5V），同時可使之穩定在0.2mV以內。這里TL431相當于一個可調基準源，穩壓管用來保護TL431。25mA恒流源與模擬的電池串聯，為之提供工作電流。由于TL431的維持電流最大將近100mA，所以圖3中的恒流源可以選擇為25mA。

　　圖3模擬器原理圖

　　針對電動汽車BMS測試具體需求，本文作者在電池電壓模擬部分的設計采用了基于應用TL431的方案。

　　2、恒流源設計

　　模擬器中用恒流源給TL431提供恒定的工作電流，以避免電源波動對輸出精度的影響。本設計中的恒流源主要有2個作用。

　　1）“吸收”220V交流電壓的波動。由于電源電壓有+10%～-15%的波動，TL431也在變動，所以在恒流源上要承受將近幾百伏的波動而仍要保持回路電流恒定。如果不用恒流源而按照通常加限流電阻的方法，限流電阻上的電流會在很大的范圍里波動，電阻的阻值甚至無法選擇，而實際上固定電阻不能滿足要求。