在使用含有锂离子电池的设备之前,需要对其性能进行测试,采用电池模拟器代替真实电池进行测试具有降低测试成本、减轻环境污染、提高测试效率、增强测试灵活性的优点。本文设计了一款能够模拟锂离子电池充放电外特性的模拟器,从而能够在相关研究和测试过程中替代真实锂离子电池。本文对锂离子电池的基本特性进行了分析和建模。通过实验测试得到了锂离子电池的充放电特性曲线,根据已有锂离子电池基本模型,分别采用数学模型和曲线拟合的方式对锂离子电池进行建模,对比分析后选择拟合方程作为锂离子电池模型。采用恒压型电子负载模拟锂离子电池的充电过程,设计了充电模拟电路。该电路以电压环为外环从而设置电路输出电压,通过控制基准电压值,使得电路输出电压能够按照电池充电特性曲线变化。在电路的输出侧以电流环为内环实现均流,采用多相并联的方式实现电子负载的功率扩展。采用具有可变等效串联电阻(Equivalent Series Resistance,ESR)的电路模拟锂离子电池的放电过程。该电路不仅能够模拟恒流放电的过程,同时因其输出电压能够随负载电流相应变化,表现出真实电池可变ESR的特性,故还能够模拟放电电流变化的动态过程。为了提高输出电压和功率,改进了原电路ESR的控制方法,将原电路与压控电压源(Voltage-Controlled Voltage Source,VCVS)相结合,作为VCVS的基准输入值,从而控制其ESR和输出电压。通过设置电路相关比例参数,使其能够满足电池恒流放电和切载过程输出电压的要求。最后,对控制器进行了设计,并搭建了实验样机进行实验分析。控制器通过主程序对各个子程序进行调用,根据采样电压、电流值选择模拟器的工作模式,并计算充放电模拟电路的基准电压,实现对模拟器输出特性的控制。制作了一台额定电压36V、容量8.6Ah的锂离子电池组的模拟器样机,对该电池组的恒流充电、恒流放电、放电切载、充放电切换等工作状态进行了模拟,并得到了较为精确的实验结果。