CN106652630A - 一种电动汽车电池管理仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明所述的一种电动汽车电池管理仿真系统，包括磷酸铁锂电池组一端与第一采集模块信号采样端连接，另一端连接配电箱第一端子；所述第一采集模块信号输出端连接主控模块；所述数控电池组与第二采集模块信号采样端连接；所述第二采集模块信号输出端连接主控模块；所述主控模块一端子经充电机连接配电箱第二端子，配电箱负载输出端连接负载；主控模块还有一端子连接上位机。整个仿真系统的电路结构和实车上电池电路结构高度一致，同时使用了实车上广泛采用的锂电池和电池管理系统，使系统更加接近实车的真实电池电路，学生能够对实车上电池系统结构有更深刻的认识。

Description

一种电动汽车电池管理仿真系统

技术领域

本发明涉及电动车电池管理系统的实训设备技术领域，尤其涉及一种电动汽车电池管理仿真系统。

背景技术

电动汽车BMS技术是一门新技术，是现在电动汽车不可缺少的部分，高等工科院校的课程中仅对BMS有浅显介绍。随着新能源汽车产业的快速发展，新能源汽车售后服务技术人员需求剧增，全国中高职职业院校抓住机遇，加快新能源汽车的专业建设及人才培养。新能源汽车专业的实训需要各种新能源汽车方面的实训台架，电动汽车电池管理系统实验台用于新能源汽车专业电池方面的实训教学，有助于加深学生对于电池原理结构，工作流程等方面的理解。

目前很多职业院校使用的电池管理系统实验设备通常使用实车电池及管理系统实验设备通常使用实车电池及其管理系统，使用仪表连接电池，显示电池电压、温度等参数，然后将仪表固定在示教板上。

现有的电池管理系统台架使用了实车电池，总电压常超过600V，存在高压安全隐患，大容量电池本身也存在稳定性问题，同时由于充放电时间过长，不利于课堂教学；实车电池价格昂贵，院校投入压力大，成本高。台架脱离了实车环境，智能显示电池参数，对电池工作过程不能很好的展现。

在中国专利CN204029185U，公开一种BMS实训平台，包括实训台架体，在实训台架体的上方连接有实训台看板，所述实训台架体内部靠近底部设置有电池仓，电池仓的前臂上设置仓门，电池组固定在电池组架上，在实训台的看板上设置有电路刻线、显示屏、充电接口、急停开关、故障孔和BMS组成的实训电路系统。该实训台可以展现电动汽车使用过程中的充放电的监视及汇报、汽车停止运行时外部充电的管理功能等。但上述方案中采用真实的汽车电池进行全车仿真模拟，不仅资金耗费大，而且比较容易危及到学生的人身安危。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种安全性好，能够进行全车仿真模拟的电动汽车电池管理仿真系统，解决现有BMS实训台架脱离实车环境，安全性能不高的问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种电动汽车电池管理仿真系统，包括：磷酸铁锂电池组、数控电池组、第一采集模块、第二采集模块、主控模块、上位机、配电箱、充电机及负载；

所述磷酸铁锂电池组一端与第一采集模块信号采样端连接，另一端连接配电箱第一端子；所述第一采集模块信号输出端连接主控模块；所述数控电池组与第二采集模块信号采样端连接；所述第二采集模块信号输出端连接主控模块；所述主控模块一端子经充电机连接配电箱第二端子，配电箱负载输出端连接负载；主控模块还有一端子连接上位机。

其中，所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述磷酸铁锂电池组为12个12Ah电池串联，所述数控电池组为12个串联的数控电池。

其中，所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述配电箱包括继电器，所述继电器接收所述主控模块发送的充放电控制信号。

其中，所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述充电机由CAN总线与主控模块连接。

其中，所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述第一采集模块及第二采集模块由CAN总线与主控模块连接。

本发明的有益效果为：

一、本系统使用两组电池代替实车电池，磷酸铁锂电池组能够为仿真系统提供真正的电池信息，仿真系统的充放电过程可直接在磷酸铁锂电池组上进行仿真模拟。但是磷酸铁锂电池组不能随意出故障，因为有些故障是不可逆的，例如电池过放，表明电池损坏无法恢复，出于保护磷酸铁锂电池组的目的使用数控电池组代替磷酸铁锂电池模拟这些不可逆的过程。采用数控电池组可以达到真实的电池组的仿真目的，数控电池组可以从外部控制电压输出，将被处理的电压信号传递给第二采集模块，第二采集模块传递数控电池组的电池信息给主控模块，主控模块用来检测电池信息，主控模块检测到电压信号不在正常范围内，就认为是电池出故障。同时数控电池组的电压可控制恢复正常值，实现仿真系统故障恢复的目的。

二、本系统完全仿真模拟了实车电池管理系统结构，包含了磷酸铁锂电池组和数控电池组结合模拟的实车电池，第一采集模块、第二采集模块及主控模块组成的电池管理系统，充电机，负载、配电箱等部件，将整个电路固定在台架上，使得学生可以很直观的了解电路各个部件结构。电路可以实现电池充电、放电功能，电池信息可以传递到上位机，实现电池状态的实时监控。这些功能实际演示了实车上电池的工作过程，可以完整展现电池的工作原理。

三、磷酸铁锂电池组和数控电池组结合模拟实车电池，该系统原来使用的是整套的整车电池，电池总压有600V，现在使用了一组总压为40V的真实锂电池，节约了成本，同时降低了电池总电压，没有高压隐患。整个仿真系统的电路结构和实车上电池电路结构高度一致，同时使用了实车上广泛采用的锂电池和电池管理系统，使系统更加接近实车的真实电池电路，学生能够对实车上电池系统结构有更深刻的认识。配备充电机和负载电路，能真实再现电池充放电过程，对于电池工作原理展现的更直观，学生可以实际测量电池工作过程中的电流电压，加深对电池工作过程的理解。

附图说明

图1为本发明电动汽车电池管理仿真系统的结构框图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

参阅图1所示，本发明一实施方式提供一种电动汽车电池管理仿真系统，包括：磷酸铁锂电池组、数控电池组、第一采集模块、第二采集模块、主控模块、上位机、配电箱、充电机及负载；

所述磷酸铁锂电池组一端与第一采集模块信号采样端连接，另一端连接配电箱第一端子；所述第一采集模块信号输出端连接主控模块；所述数控电池组与第二采集模块信号采样端连接；所述第二采集模块信号输出端连接主控模块；所述主控模块一端子经充电机连接配电箱第二端子，配电箱负载输出端连接负载；主控模块还有一端子连接上位机。

所述系统采用磷酸铁锂电池组及数控电池组组合代替实车电池，所述磷酸铁锂电池组能够为整个系统提供真正的电池信息，充放电过程均可以在磷酸铁锂电池组上进行仿真模拟。通过连接负载实现电池组的放电，负载可以包括电阻、电灯、电机等用电设备。

第一采集模块采集磷酸铁锂电池组的电压、电流等电池信息，并将电池信息传递给主控模块，主控模块计算磷酸铁锂电池组的荷电状态，判断是否处于正常工作电压范围。主控模块还通过充电机连接配电箱，进行充放电过程的控制。上位机解析主控数据流，从中分离出需要的数据，包括磷酸铁锂电池组的电压、温度、电池组荷电状态、回路中电流大小，告警信息等，显示在屏幕上。

由于磷酸铁锂电池组不能随意出故障，有些故障时不可逆的，例如电池过放电过程，表明电池损坏无法恢复。出于对磷酸铁锂电池组的保护使用了数控电池组代替磷酸铁锂电池组，数控电池组可以模拟实车电池工作，数控电池组接收外部控制信号控制电压输出，将被处理的电压信号传递给第二采集模块，第二采集模块将采集到的电压信号传递给主控模块，主控模块检测到电压信号不在正常范围内就认为电池出现故障，如此实现了整个过放电的仿真模拟。同时数控电池组可控制恢复正常，实现故障恢复。

所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述磷酸铁锂电池组为12个12Ah电池串联，所述数控电池组为12个串联的数控电池。采用多个电池串联的结构可以对仿真系统电路中电池包进行单体拆装，可以使用仪表测量电池工作过程中的电流、电压，通过实际动手操作加深对电池结构和电池工作过程的了解。

所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述配电箱包括继电器，所述继电器接收所述主控模块发送的充放电控制信号。主控模块通过控制继电器来控制充放电过程。充电时，主控模块检测到磷酸铁锂电池组的荷电状态已经达到要求，则控制所述继电器断开停止充电。放电时，电流先经过预充电阻，达到额定电压，然后放电回路继电器闭合，开始放电。

所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述充电机由CAN总线与主控模块连接。所述的电动汽车电池管理仿真系统，所述第一采集模块及第二采集模块由CAN总线与主控模块连接。采用CAN总线进行数据传输，其安全性、可靠性高，方便快捷、低成本。

本系统完全仿真模拟了实车电池管理系统结构，包含了磷酸铁锂电池组和数控电池组结合模拟的实车电池，第一采集模块、第二采集模块及主控模块组成的电池管理系统，充电机，负载、配电箱等部件，将整个电路固定在台架上，使得学生可以很直观的了解电路各个部件结构。电路可以实现电池充电、放电功能，电池信息可以传递到上位机，实现电池状态的实时监控。这些功能实际演示了实车上电池的工作过程，可以完整展现电池的工作原理。

磷酸铁锂电池组和数控电池组结合模拟实车电池，该系统原来使用的是整套的整车电池，电池总压有600V，现在使用了一组总压为40V的真实锂电池，节约了成本，同时降低了电池总电压，没有高压隐患。整个仿真系统的电路结构和实车上电池电路结构高度一致，同时使用了实车上广泛采用的锂电池和电池管理系统，使系统更加接近实车的真实电池电路，学生能够对实车上电池系统结构有更深刻的认识。配备充电机和负载电路，能真实再现电池充放电过程，对于电池工作原理展现的更直观，学生可以实际测量电池工作过程中的电流电压，加深对电池工作过程的理解。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种电动汽车电池管理仿真系统，其特征在于包括：磷酸铁锂电池组、数控电池组、第一采集模块、第二采集模块、主控模块、上位机、配电箱、充电机及负载；

所述磷酸铁锂电池组一端与第一采集模块信号采样端连接，另一端连接配电箱第一端子；所述第一采集模块信号输出端连接主控模块；

所述数控电池组与第二采集模块信号采样端连接；所述第二采集模块信号输出端连接主控模块；

所述主控模块一端子经充电机连接配电箱第二端子，配电箱负载输出端连接负载；主控模块还有一端子连接上位机。

2.根据权利要求 1所述的电动汽车电池管理仿真系统，其特征在于：所述磷酸铁锂电池组为 12个 12Ah电池串联，所述数控电池组为 12个串联的数控电池。

3.根据权利要求 1所述的电动汽车电池管理仿真系统，其特征在于：所述配电箱包括继电器，所述继电器接收所述主控模块发送的充放电控制信号。

4.根据权利要求 1所述的电动汽车电池管理仿真系统，其特征在于：所述充电机由CAN总线与主控模块连接。

5.根据权利要求 1所述的电动汽车电池管理仿真系统，其特征在于：所述第一采集模块及第二采集模块由 CAN总线与主控模块连接。