CN109921116B - 实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路，包括实训用的新能源汽车动力电池包，所述新能源汽车动力电池包上设置有BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统分别引出有一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线；本发明实现新能源汽车动力电池实训时隔离高压故障设置，既保障学生实训时的人生安全，又解决一直以来动力电池实训无法设置故障的问题。
Description
技术领域
本发明属于新能源汽车动力电池故障实训领域。
背景技术
由于新能源电动汽车动力电池内部包存在高压，一直无法设置动力电池故障，现有新能源汽车动力电池为观察实训，仅将外壳换成透明材料，其技术情况如下：
1.仅能进行观察实训。采用台架式装置，独立于新能源汽车整车之外，将动力电池包外壳切割一窗口，安装透明玻璃，让学生透过玻璃窗认知电包的内部结构组成。
2.无法与整车联动。现用实训装置独立于整车之外，不符合整车故障诊断维修实际。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种新能源汽车动力电池实训时隔离高压故障设置方法。采用磁电隔离技术，无需打开高压电池包，即可设置和取消高压电池包的电流检测失效故障、电压检测失效故障、温度检测失效故障。
技术方案：为实现上述目的，实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路，包括实训用的新能源汽车动力电池包，所述新能源汽车动力电池包上设置有BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统分别引出有一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线；
上述的一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线上分别设置有电流检测失效故障电路、电压检测失效故障电路和温度检测失效电路。
进一步的，实训用的所述新能源汽车动力电池包由若干电池单元BT串联构成。
进一步的，还包括电流传感器，所述电流传感器与所述新能源汽车动力电池包上的若干电池单元BT串联；一组BMS电流检测线包括第一电流检测线和第二电流检测线，所述第一电流检测线和第二电流检测线分别电性连接于所述电流传感器的两端；
所述电流检测失效故障电路包括第一继电器K1，所述第一继电器K1的第一常闭触点S1串接在第一BMS电流检测线上；第一继电器K1通电时，第一常闭触点S1断开；所述第一继电器K1的供电线路上设置有第一手动开关S2；所述第一手动开关S2闭合时，所述第一继电器K1通电。
进一步的，还包括一号二极管D1，所述一号二极管D1与所述第一继电器K1上的线圈并联。
进一步的，一组BMS电压检测线包括第一电压检测线和第二电压检测线，所述第一电压检测线和第二电压检测线分别电性连接被测电池单元BT的两端；
所述电压检测失效故障电路包括第二继电器K2和第三继电器K3；所述第二继电器K2和第三继电器K3上的第二常闭触点S3和第三常闭触点S4分别串接在第一电压检测线上；还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2与所述第三常闭触点S4并联；
还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的两端分别电性连接第二电压检测线和第三继电器K3上的第四常开触点S5，所述第四常开触点S5另一端电性连接第一电压检测线；
当第二继电器K2通电时，第二常闭触点S3断开；当第三继电器K3通电时，第三常闭触点S4断开，且第四常开触点S5闭合；所述第二继电器K2的供电线路上设置有第二手动开关S6，所述第三继电器K3的供电线路上设置有第三手动开关S7。
进一步的，还包括二号二极管D2和三号二极管D3，所述二号二极管D2与所述第二继电器K2上的线圈并联；所述三号二极管D3与所述第三继电器K3上的线圈并联。
进一步的，一组BMS温度检测线包括第一温度检测线和第二温度检测线；还包括热敏电阻R0，所述热敏电阻R0放置于被测电池单元BT附近，所述热敏电阻R0的两端电性连接所述第一温度检测线和第二温度检测线；所述热敏电阻R0为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻；
所述温度检测失效电路包括第四继电器K4和第五继电器K5，所述第四继电器K4上的第五常闭触点S8串接在第一温度检测线上，还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3与第五常闭触点S8并连；还包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的两端分别电性连接第二温度检测线和第六常开触点S9，所述第六常开触点S9的另一端电性连接第一温度检测线；
所述第四继电器K4通电时，第五常闭触点S8断开；第五继电器K5通电时，第六常开触点S9闭合；所述第四继电器K4的供电线路上设置有第四手动开关S10，所述第五继电器K5的供电线路上设置有第五手动开关S11。
进一步的，还包括四号二极管D4和五号二极管D5；所述四号二极管D4和五号二极管D5分别并联所述第四继电器K4和第五继电器K5上的线圈。
进一步的，实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路的方法，具体为：
电流检测故障设置方法：使第一手动开关S2闭合，此时第一继电器K1通电，在第一继电器K1的吸合作用下，第一常闭触点S1断开，此时由于第一常闭触点S1处于断开，此时实现电流检测的故障设置，BMS电池管理系统会判定出电流故障；需要解除电流故障设置时只需断开第一手动开关S2即可；此时第一常闭触点S1会自动闭合，恢复正常检测线路；
电压检测故障设置方法：需要设置断路故障时，闭合第二手动开关S6，同时断开第三手动开关S7，此时第二常闭触点S3在第二继电器K2的作用下断开，此时实现断路故障设置，BMS电池管理系统会判定出断路故障；
需要设置电压参数异常故障时，断开第二手动开关S6，同时闭合第三手动开关S7，此时第二常闭触点S3自动闭合，在第三继电器K3作用下，第三常闭触点S4断开，且第四常开触点S5闭合；此时使第二电阻R2和第一电阻R1接入线路，使BMS电池管理系统检测的是第二电阻R2和第一电阻R1的分压值，进而实现电压参数异常故障的设置；当需要恢复正常检测线路时，只需同时断开第二手动开关S6和第三手动开关S7即可，此时第三常闭触点S4和第二常闭触点S3都为闭合状态，第四常开触点S5为断开状态；
温度检测失效故障设置方法：
热敏电阻R0为正温度系数热敏电阻的情形下，若需要设置过温故障，闭合第四手动开关S10，与此同时断开第五手动开关S11，使第四继电器K4通电，第五继电器K5断电，第四继电器K4的通电使第五常闭触点S8断开，此时第三电阻R3与热敏电阻R0串联，由于热敏电阻R0为正温度系数热敏电阻，温度越高，电阻越大，此时第三电阻R3与热敏电阻R0串联，使系统电阻变大，进而使BMS电池管理系统判定出过温故障；
热敏电阻R0为负温度系数热敏电阻的情形下，若需要设置过温故障，断开第四手动开关S10，与此同时闭合第五手动开关S11，使第四继电器K4断电，第五继电器K5通电，第五继电器K5的通电使第六常开触点S9闭合，此时第四电阻R4与热敏电阻R0并联，由于热敏电阻R0为负温度系数热敏电阻，温度越高，电阻越小，此时第四电阻R4与热敏电阻R0并联，使系统电阻变小，进而使BMS电池管理系统判定出过温故障；
需要恢复当需要恢复正常检测线路时，断开第四手动开关S10，与此同时断开第五手动开关S11，此时第五常闭触点S8自动闭合，第六常开触点S9自动断开。
有益效果：本发明的本发明实现新能源汽车动力电池实训时隔离高压故障设置，既保障学生实训时的人生安全，又解决一直以来动力电池实训无法设置故障的问题。采用磁电隔离技术，实训时无需打开高压电池包，即可设置高压电池包的电流检测失效故障、电压检测失效故障、温度检测失效故障。方法简单、易于实现。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.解决了动力电池实训时无法设置故障的问题；
由于新能源电动汽车动力电池内部包存在高压，一直无法设置动力电池故障。本发明通过继电器或接触器，实现高低压隔离，在电池包外部即可设置或取消故障。
2.解决了与整车联动实训的问题
动力电池包的故障与整车联动，通过整车的控制与显示系统反映出来，符合诊断与维修的实际状态，本发明可以在实训整车上设置动力电池故障，通过整车的控制与显示系统反映出来。
附图说明
图1为本发明设置电流检测失效故障电路；
图2为本发明设置电压检测失效故障电路；
图3为本发明设置温度检测失效故障电路；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至3所示的实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路，包括实训用的新能源汽车动力电池包，新能源汽车动力电池包由若干电池单元BT串联或并联构成，本实施例的实训用的新能源汽车动力电池包由若干电池单元BT串联构成；所述新能源汽车动力电池包上设置有BMS电池管理系统，为了监控电池包的电池的电流、电压和温度状态；现有的BMS电池管理系统的数据采集口分别引出有一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线；
大部分现有的以电池为动力的新能源汽车上都设置有BMS电池管理系统，用于实时监测动力电池的运行状态；在教学实训过程中，需要故意设置出电池包的故障状态，让BMS电池管理系统来判定出故障，这样能让学生真实体会诊断与维修的实际状态；但是新能源电动汽车动力电池内部包存在高压，真实故障往往存在危险，为了保证学生的安全，本方案提供一种电路可以用来模拟真实故障的情况；具体方案如下：
本方案在上述的一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线上分别设置有电流检测失效故障电路、电压检测失效故障电路和温度检测失效电路；本发明的本发明实现新能源汽车动力电池实训时隔离高压故障设置，既保障学生实训时的人生安全，又解决一直以来动力电池实训无法设置故障的问题。采用磁电隔离技术，实训时无需打开高压电池包，即可设置高压电池包的电流检测失效故障、电压检测失效故障、温度检测失效故障。方法简单、易于实现；具体的电路方案如下：
还包括电流传感器，所述电流传感器与所述新能源汽车动力电池包上的若干电池单元BT串联；一组BMS电流检测线包括第一电流检测线和第二电流检测线，所述第一电流检测线和第二电流检测线分别电性连接于所述电流传感器的两端；
所述电流检测失效故障电路包括第一继电器K1，所述第一继电器K1的第一常闭触点S1串接在第一BMS电流检测线上；第一继电器K1通电时，第一常闭触点S1断开；所述第一继电器K1的供电线路上设置有第一手动开关S2；所述第一手动开关S2闭合时，所述第一继电器K1通电。
还包括一号二极管D1，所述一号二极管D1与所述第一继电器K1上的线圈并联；二极管D1起到电路保护作用；
一组BMS电压检测线包括第一电压检测线和第二电压检测线，所述第一电压检测线和第二电压检测线分别电性连接被测电池单元BT的两端；
所述电压检测失效故障电路包括第二继电器K2和第三继电器K3；所述第二继电器K2和第三继电器K3上的第二常闭触点S3和第三常闭触点S4分别串接在第一电压检测线上；还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2与所述第三常闭触点S4并联；
还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的两端分别电性连接第二电压检测线和第三继电器K3上的第四常开触点S5，所述第四常开触点S5另一端电性连接第一电压检测线；
当第二继电器K2通电时，第二常闭触点S3断开；当第三继电器K3通电时，第三常闭触点S4断开，且第四常开触点S5闭合；所述第二继电器K2的供电线路上设置有第二手动开关S6，所述第三继电器K3的供电线路上设置有第三手动开关S7。
还包括二号二极管D2和三号二极管D3，所述二号二极管D2与所述第二继电器K2上的线圈并联；所述三号二极管D3与所述第三继电器K3上的线圈并联。二号二极管D2和三号二极管D3起到电路保护作用；
一组BMS温度检测线包括第一温度检测线和第二温度检测线；还包括热敏电阻R0，所述热敏电阻R0放置于被测电池单元BT附近，所述热敏电阻R0的两端电性连接所述第一温度检测线和第二温度检测线；所述热敏电阻R0为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻；
所述温度检测失效电路包括第四继电器K4和第五继电器K5，所述第四继电器K4上的第五常闭触点S8串接在第一温度检测线上，还包括第三电阻R3，所述第三电阻R3与第五常闭触点S8并连；还包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的两端分别电性连接第二温度检测线和第六常开触点S9，所述第六常开触点S9的另一端电性连接第一温度检测线；
所述第四继电器K4通电时，第五常闭触点S8断开；第五继电器K5通电时，第六常开触点S9闭合；所述第四继电器K4的供电线路上设置有第四手动开关S10，所述第五继电器K5的供电线路上设置有第五手动开关S11。
还包括四号二极管D4和五号二极管D5；所述四号二极管D4和五号二极管D5分别并联所述第四继电器K4和第五继电器K5上的线圈。四号二极管D4和五号二极管D5起到电路保护作用。
本方案的具体故障设置方法以及技术进步整理如下：
电流检测故障设置方法：使第一手动开关S2闭合，此时第一继电器K1通电，在第一继电器K1的吸合作用下，第一常闭触点S1断开，此时由于第一常闭触点S1处于断开，此时实现电流检测的故障设置，BMS电池管理系统会判定出电流故障；需要解除电流故障设置时只需断开第一手动开关S2即可；此时第一常闭触点S1会自动闭合，恢复正常检测线路；
电压检测故障设置方法：需要设置断路故障时，闭合第二手动开关S6，同时断开第三手动开关S7，此时第二常闭触点S3在第二继电器K2的作用下断开，此时实现断路故障设置，BMS电池管理系统会判定出断路故障；
需要设置电压参数异常故障时，断开第二手动开关S6，同时闭合第三手动开关S7，此时第二常闭触点S3自动闭合，在第三继电器K3作用下，第三常闭触点S4断开，且第四常开触点S5闭合；此时使第二电阻R2和第一电阻R1接入线路，使BMS电池管理系统检测的是第二电阻R2和第一电阻R1的分压值，进而实现电压参数异常故障的设置；当需要恢复正常检测线路时，只需同时断开第二手动开关S6和第三手动开关S7即可，此时第三常闭触点S4和第二常闭触点S3都为闭合状态，第四常开触点S5为断开状态；
温度检测失效故障设置方法：
热敏电阻R0为正温度系数热敏电阻的情形下，若需要设置过温故障，闭合第四手动开关S10，与此同时断开第五手动开关S11，使第四继电器K4通电，第五继电器K5断电，第四继电器K4的通电使第五常闭触点S8断开，此时第三电阻R3与热敏电阻R0串联，由于热敏电阻R0为正温度系数热敏电阻，温度越高，电阻越大，此时第三电阻R3与热敏电阻R0串联，使系统电阻变大，进而使BMS电池管理系统判定出过温故障；
热敏电阻R0为负温度系数热敏电阻的情形下，若需要设置过温故障，断开第四手动开关S10，与此同时闭合第五手动开关S11，使第四继电器K4断电，第五继电器K5通电，第五继电器K5的通电使第六常开触点S9闭合，此时第四电阻R4与热敏电阻R0并联，由于热敏电阻R0为负温度系数热敏电阻，温度越高，电阻越小，此时第四电阻R4与热敏电阻R0并联，使系统电阻变小，进而使BMS电池管理系统判定出过温故障；
需要恢复当需要恢复正常检测线路时，断开第四手动开关S10，与此同时断开第五手动开关S11，此时第五常闭触点S8自动闭合，第六常开触点S9自动断开。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路的工作方法，其特征在于：包括实训用的新能源汽车动力电池包，所述新能源汽车动力电池包上设置有BMS电池管理系统，所述BMS电池管理系统分别引出有一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线；
上述的一组BMS电流检测线、一组BMS电压检测线和一组BMS温度检测线上分别设置有电流检测失效故障电路、电压检测失效故障电路和温度检测失效电路；
还包括电流传感器，所述电流传感器与所述新能源汽车动力电池包上的若干电池单元(BT)串联；一组BMS电流检测线包括第一电流检测线和第二电流检测线，所述第一电流检测线和第二电流检测线分别电性连接于所述电流传感器的两端；
所述电流检测失效故障电路包括第一继电器(K1)，所述第一继电器(K1)上的第一常闭触点(S1)串接在第一BMS电流检测线上；第一继电器(K1)通电时，第一常闭触点(S1)断开；所述第一继电器(K1)的供电线路上设置有第一手动开关(S2)；所述第一手动开关(S2)闭合时，所述第一继电器(K1)通电；
一组BMS电压检测线包括第一电压检测线和第二电压检测线，所述第一电压检测线和第二电压检测线分别电性连接被测电池单元(BT)的两端；
所述电压检测失效故障电路包括第二继电器(K2)和第三继电器(K3)；所述第二继电器(K2)和第三继电器(K3)上的第二常闭触点(S3)和第三常闭触点(S4)分别串接在第一电压检测线上；还包括第二电阻(R2)，所述第二电阻(R2)与所述第三常闭触点(S4)并联；
还包括第一电阻(R1)，所述第一电阻(R1)的两端分别电性连接第二电压检测线和第三继电器(K3)上的第四常开触点(S5)，所述第四常开触点(S5)另一端电性连接第一电压检测线；
当第二继电器(K2)通电时，第二常闭触点(S3)断开；当第三继电器(K3)通电时，第三常闭触点(S4)断开，且第四常开触点(S5)闭合；所述第二继电器(K2)的供电线路上设置有第二手动开关(S6)，所述第三继电器(K3)的供电线路上设置有第三手动开关(S7)；
一组BMS温度检测线包括第一温度检测线和第二温度检测线；还包括热敏电阻(R0)，所述热敏电阻(R0)放置于被测电池单元(BT)附近，所述热敏电阻(R0)的两端电性连接所述第一温度检测线和第二温度检测线；所述热敏电阻(R0)为正温度系数热敏电阻或负温度系数热敏电阻；
所述温度检测失效电路包括第四继电器(K4)和第五继电器(K5)，所述第四继电器(K4)上的第五常闭触点(S8)串接在第一温度检测线上，还包括第三电阻(R3)，所述第三电阻(R3)与第五常闭触点(S8)并连；还包括第四电阻(R4)，所述第四电阻(R4)的两端分别电性连接第二温度检测线和第六常开触点(S9)，所述第六常开触点(S9)的另一端电性连接第一温度检测线；
所述第四继电器(K4)通电时，第五常闭触点(S8)断开；第五继电器(K5)通电时，第六常开触点(S9)闭合；所述第四继电器(K4)的供电线路上设置有第四手动开关(S10)，所述第五继电器(K5)的供电线路上设置有第五手动开关(S11)；
电流检测故障设置方法：使第一手动开关(S2)闭合，此时第一继电器(K1)通电，在第一继电器(K1)的吸合作用下，第一常闭触点(S1)断开，此时由于第一常闭触点(S1)处于断开，此时实现电流检测的故障设置，BMS电池管理系统会判定出电流故障；需要解除电流故障设置时只需断开第一手动开关(S2)即可；此时的第一常闭触点(S1)会自动闭合，恢复正常检测线路；
电压检测故障设置方法：需要设置断路故障时，闭合第二手动开关(S6)，同时断开第三手动开关(S7)，此时第二常闭触点(S3)在第二继电器(K2)的作用下断开，此时实现断路故障设置，BMS电池管理系统会判定出断路故障；
需要设置电压参数异常故障时，断开第二手动开关(S6)，同时闭合第三手动开关(S7)，此时的第二常闭触点(S3)自动闭合，在第三继电器(K3)作用下，第三常闭触点(S4)断开，且第四常开触点(S5)闭合；此时使第二电阻(R2)和第一电阻(R1)接入线路，使BMS电池管理系统检测的是第二电阻(R2)和第一电阻(R1)的分压值，进而实现电压参数异常故障的设置；当需要恢复正常检测线路时，只需同时断开第二手动开关(S6)和第三手动开关(S7)即可，此时第三常闭触点(S4)和第二常闭触点(S3)都为闭合状态，第四常开触点(S5)为断开状态；
温度检测失效故障设置方法：
热敏电阻(R0)为正温度系数热敏电阻的情形下，若需要设置过温故障，闭合第四手动开关(S10)，与此同时断开第五手动开关(S11)，使第四继电器(K4)通电，第五继电器(K5)断电，第四继电器(K4)的通电使第五常闭触点(S8)断开，此时第三电阻(R3)与热敏电阻(R0)串联，由于热敏电阻(R0)为正温度系数热敏电阻，温度越高，电阻越大，此时第三电阻(R3)与热敏电阻(R0)串联，使系统电阻变大，进而使BMS电池管理系统判定出过温故障；
热敏电阻(R0)为负温度系数热敏电阻的情形下，若需要设置过温故障，断开第四手动开关(S10)，与此同时闭合第五手动开关(S11)，使第四继电器(K4)断电，第五继电器(K5)通电，第五继电器(K5)的通电使第六常开触点(S9)闭合，此时第四电阻(R4)与热敏电阻(R0)并联，由于热敏电阻(R0)为负温度系数热敏电阻，温度越高，电阻越小，此时第四电阻(R4)与热敏电阻(R0)并联，使系统电阻变小，进而使BMS电池管理系统判定出过温故障；
需要恢复当需要恢复正常检测线路时，断开第四手动开关(S10)，与此同时断开第五手动开关(S11)，此时第五常闭触点(S8)自动闭合，第六常开触点(S9)自动断开。
2.根据权利要求1所述的实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路的工作方法，其特征在于：还包括一号二极管(D1)，所述一号二极管(D1)与所述第一继电器(K1)上的线圈并联。
3.根据权利要求2所述的实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路的工作方法，其特征在于：还包括二号二极管(D2)和三号二极管(D3)，所述二号二极管(D2)与所述第二继电器(K2)上的线圈并联；所述三号二极管(D3)与所述第三继电器(K3)上的线圈并联。
4.根据权利要求3所述的实训用的新能源汽车动力电池的故障设置电路的工作方法，其特征在于：还包括四号二极管(D4)和五号二极管(D5)；所述四号二极管(D4)和五号二极管(D5)分别并联所述第四继电器(K4)和第五继电器(K5)上的线圈。
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