CN112270857A - 一种教学用故障设置装置及其高压电池设故器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种教学用故障设置装置及其高压电池设故器，其中高压电池设故器包括设故控制单元和测量单元；设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与汽车的电池管理系统连接；设故控制单元上设置有若干个故障开关；故障开关包括电压控制开关和温度控制开关；测量单元与设故控制单元电连接。通过采用设故控制单元控制输出的故障数据，将正常信号或故障信号引到测量单元用于检测，无需对汽车的实物部件进行任何操作，通过与高压部件隔离的故障设置开关即可完成故障设置，方便安全，能够实现高压电池常见故障现象，有效锻炼故障诊断与排除能力，解决了高压故障难以设置的问题。

Description

一种教学用故障设置装置及其高压电池设故器

技术领域

本申请涉及汽车故障教学技术领域，尤其涉及一种教学用故障设置装置及其高压电池设故器。

背景技术

为了提高汽车维修服务的实践操作能力，使职业技术实训操作更贴合实际，需要结合现有汽车的实际情况设计一种教学系统。现有的教学装置在进行故障设置时通常需要对实际的元器件进行拆装，使用故障元件更换原来的正常元件。更换的故障元件需要耗费精力寻找相应的适配元件，然而对于高压电池故障原件的设置本身就存在一定的高压危险，因此为了避免这种危险，针对高压故障通常不进行故障设置，从而导致了教学功能不完整，不利于故障诊断与排除的能力培养。

因此，如何设计一种针对高压故障的高压电池设故器，解决高压故障难以设置的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种教学用故障设置装置及其高压电池设故器，解决高压故障难以设置的问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供了一种教学用故障设置装置，包括设故控制单元和测量单元；

所述设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与汽车的电池管理系统连接；

所述设故控制单元上设置有若干个故障开关；

所述故障开关包括电压控制开关和温度控制开关；

所述测量单元与所述设故控制单元电连接；

所述设故控制单元的控制方法包括：

当所述故障开关关闭时，接收所述电池管理系统发送的温度信号和电压信号，并发送至所述测量单元；

当所述故障开关开启时，接收所述电压控制开关和/或所述温度控制开关对应的电压信号和/或温度信号，发送至所述测量单元。

优选的，所述故障开关还包括过充开关；

当所述过充开关开启时，将高于3.65V的电压信号发送至所述测量单元。

优选的，所述故障开关还包括过放开关；

当所述过放开关开启时，将低于2.7V的电压信号发送至所述测量单元。

优选的，所述电压控制开关的个数为24个，分别对应所述电池管理系统中的24个单体电池。

本申请第二方面提供了一种教学用故障设置装置，包括电池管理系统和上述第一方面所述的高压电池设故器；

所述高压电池设故器的设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与所述电池管理系统连接。

优选的，还包括上位机；

所述上位机与所述高压电池设故器的设故控制单元和所述电池管理系统连接；

所述上位机用于接收和处理所述设故控制单元的故障信号和所述电池管理系统的电池状态信息。

优选的，还包括显示装置；

所述显示装置与所述上位机连接；

所述上位机还用于将所述故障信号和所述电池状态信息发送至所述显示装置，以便于所述显示装置进行显示。

优选的，所述显示装置与所述电池管理系统连接，用于显示所述电池管理系统中的电池单体数量。

优选的，还包括报警单元；

所述报警单元与所述上位机联机，当所述上位机监测到所述电池管理系统的温度信号和/或电压信号超出阈值时，发送报警信号至所述报警单元，触发警报。

优选的，所述报警单元与所述显示装置连接；

当所述报警单元接到所述报警信号后，将所述报警信号发送至所述显示装置，所述显示装置将所述报警信号转换为图像数据进行显示。

与现有技术相比，本申请实施例的优点在于：

本申请中，提供了一种教学用故障设置装置及其高压电池设故器，其中高压电池设故器包括设故控制单元和测量单元；设故控制单元通过汽车的 CAN总线连接与汽车的电池管理系统连接；设故控制单元上设置有若干个故障开关；故障开关包括电压控制开关和温度控制开关；测量单元与设故控制单元电连接；设故控制单元的控制方法包括：当故障开关关闭时，接收电池管理系统发送的温度信号和电压信号，并发送至测量单元；当故障开关开启时，接收电压控制开关和/或温度控制开关对应的电压信号和/或温度信号，发送至测量单元。通过将设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与汽车的电池管理系统连接，采用设故控制单元控制输出的故障数据，将正常信号或故障信号引到测量单元用于检测，无需对汽车的实物部件进行任何操作，通过与高压部件隔离的故障设置开关即可完成故障设置，方便安全，能够实现高压电池常见故障现象，有效锻炼故障诊断与排除能力，解决了高压故障难以设置的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的高压设故器的设置原理图；

图2为本申请实施例显示装置的显示图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请第一方面设计了一种高压电池设故器。

请参阅图1，图1为本申请实施例所提供的高压设故器的设置原理图。

本申请实施例所提供的高压电池设故器包括设故控制单元和测量单元 200；

设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与汽车的电池管理系统连接。可以理解的是，设故器的故障设置应当与车辆的实际可能出现的故障一致，因此通过CAN总线300直接与汽车的电池管理系统连接，采用原车设备改装设计，与汽车的电池管理系统连接，所有功能要求与实车一致，实时监测电池管理系统的状态，针对实际的电池情况进行相关操作调整来设置故障。

设故控制单元100上设置有若干个故障开关101，故障开关101包括电压控制开关和温度控制开关。电压控制开关用于改变输出的电压大小，温度控制开关用于改变输出的温度信号。

测量单元200与设故控制单元100电连接，用于接收经过设故控制单元 100进行故障设置后的故障信号。

设故控制单元100的控制方法包括：

当故障开关101关闭时，接收电池管理系统发送的温度信号和电压信号，并发送至测量单元200；

当故障开关101开启时，接收电压控制开关和/或温度控制开关对应的电压信号和/或温度信号，发送至测量单元200。

可以理解的是电池管理系统400设置有温度传感器401和电压传感器 402，当按下故障开关101时，设故控制单元100发送温度或电压的设故数据；未设故时，设故控制单元100输出电池管理系统400采集的实际电压和温度信号。例如，当设置的温度控制开关对应的温度为56℃～60℃时，按下故障开关101，则将56℃～60℃的温度信号发送至测量单元200。学员在测量单元200 进行温度测试时，发现温度异常，则可以进行故障判断，例如温度传感器401 故障或电池发热等。

本申请实施例所提供的高压电池设故器，将其中的设故控制单元100通过汽车的CAN总线300连接与汽车的电池管理系统400连接，采用设故控制单元100控制输出的故障数据，将正常信号或故障信号引到测量单元200用于检测，无需对汽车的实物部件进行任何操作，通过与高压部件隔离的故障设置开关即可完成故障设置，方便安全，能够实现高压电池常见故障现象，有效锻炼故障诊断与排除能力，解决了高压故障难以设置的问题。

同时，由于无需对故障元件进行拆装，因此解决了拆装过程中汽车其他部件可能损坏或故障的情况发生，有效保护部件，不影响高压电池的充放电；无需直接操作实物，解决高压故障设置需防护工具带来的成本高问题，不增加额外成本；通过按键随机切换故障点，操作简单快捷，解决实物故障设置难以保证随机性的问题；通过设置不同数量的电压故障和温度故障，贴近工作实际场景，故障类型多样，能够提升教学质量；通过电压控制开关和温度控制开关即可完成不同电压/温度类型及数量的故障恢复，解决同时故障恢复操作复杂的问题。

进一步的，根据电池管理系统400监测高压电池的工作状态，还可设置不同的故障，例如故障开关101还包括过充开关和/或过放开关：当过充开关开启时，将高于3.65V的电压信号发送至测量单元200；当过放开关开启时，将低于2.7V的电压信号发送至测量单元200。

进一步的，本申请根据高压电池的24个电池单体设计了设故控制单元100，具体为：电压控制开关的个数为24个，分别对应电池管理系统400中的24个单体电池。按下对应的电压控制开关，设故控制单元100就会发送这一节电池的设故数据，可在不损坏元器件情况下进行多次设置，有效降低实训成本。同样的，温度控制开关的个数为4个，用户可随机设置不同类型和不同数量的故障，贴近实际故障现象，增加考核的公平性；同时可针对不同的教学对象设置故障，灵活调节考核难度，实现多年级共享实训设备，节约教学成本。

优选的，设故控制单元100的控制方法还包括：经过预置时间后，将故障开关101的状态恢复为初始状态。需要说明的是，此处的初始状态既可以是所有故障均不设置——故障开关101均关闭的状态，也可以是老师对学生进行考核时预先进行的故障设置，解决学员在操作过程中制造更多故障导致故障难以恢复的问题，提高实训效率。可以理解的是，故障恢复的预置时间可根据实际情况进行调整，例如5秒，5分钟，1小时等。

具体的，测量单元200的数量为4个，分别通过检测端子与设故控制单元100的4个输出接口连接，用户可直接通过检测端子获得正常或故障时的数据信号，有效防止高压危害，可满足大班教学。

进一步的，设故控制单元100上还设置有充电连接口和负载连接口，充电连接口和负载连接口通过线束与高压电池连接，当设故控制单元100设置在设备外壳内时，充电连接口和负载连接口具体设置在设故控制单元100的设备外壳外侧。在设置故障或恢复故障后，可通过连接充电枪和用电设备，验证高压电池的充放电功能是否能正常工作，解决故障恢复后的功能检验问题，利于进行完整的高压电池故障诊断流程。

此外，本申请实施例所提供的高压电池设故器采用原车设备改装设计，将电能系统的各重要零部件(如正负极接触器、预充接触器、直流母线、电流传感器、维修开关、预充电阻、车载充电器、DC/DC转换器、散热电子扇等)安装固定在专业基座上，暴露在教学场景中，能清晰展示高压电池系统的零部件，利于结构认知和原理学习；所有功能要求与实车一致，可以直观清晰地展示部件的组成，利于工作原理的分析。

本申请第二方面提供了一种教学用故障设置装置，包括电池管理系统400 和上述第一方面的高压电池设故器。

高压电池设故器的设故控制单元100通过汽车的CAN总线300连接与电池管理系统400连接。

进一步的，还包括上位机；

上位机与高压电池设故器的设故控制单元100和电池管理系统400连接；

上位机用于接收和处理设故控制单元100的故障信号和电池管理系统400 的电池状态信息。

进一步的，还包括显示装置；

显示装置与上位机连接，上位机还用于将故障信号和电池状态信息发送至显示装置，以便于显示装置对故障状态和电池状态进行显示。上位机通过连接多个传感器和控制器与其联合作用，将可视化发送至显示装置上进行显示，实时监测电池系统的电压、温度、容量等信号，读出故障数据及故障位置，利于设备的使用与维护。

进一步的，显示装置与电池管理系统400连接，用于显示电池管理系统 400中的电池单体数量。

进一步的，还包括报警单元；

报警单元与上位机联机，当上位机监测到电池管理系统400的温度信号和/或电压信号超出阈值时，发送报警信号至报警单元，触发警报。上位机在电池出现过流、过压、均压和温度超标时，系统自动切断充放电回路，并通知管理系统发出警示信号。当报警单元与显示装置连接时，当报警单元接到报警信号后，将报警信号发送至显示装置，显示装置将报警信号转换为图像数据进行显示。如图2所示，在显示装置中用不同的颜色显示不同的报警信号，如21号单体电池的电压过高，1号单体电池的电压过低，那么与其他正常电压信号的电池单体的显示颜色不一致。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高压电池设故器，其特征在于，包括设故控制单元和测量单元；

所述设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与汽车的电池管理系统连接；

所述设故控制单元上设置有若干个故障开关；

所述故障开关包括电压控制开关和温度控制开关；

所述测量单元与所述设故控制单元电连接；

所述设故控制单元的控制方法包括：

当所述故障开关关闭时，接收所述电池管理系统发送的温度信号和电压信号，并发送至所述测量单元；

当所述故障开关开启时，接收所述电压控制开关和/或所述温度控制开关对应的电压信号和/或温度信号，发送至所述测量单元。

2.根据权利要求1所述的高压电池设故器，其特征在于，所述故障开关还包括过充开关；

当所述过充开关开启时，将高于3.65V的电压信号发送至所述测量单元。

3.根据权利要求1所述的高压电池设故器，其特征在于，所述故障开关还包括过放开关；

当所述过放开关开启时，将低于2.7V的电压信号发送至所述测量单元。

4.根据权利要求1所述的高压电池设故器，其特征在于，所述电压控制开关的个数为24个，分别对应所述电池管理系统中的24个单体电池。

5.一种教学用故障设置装置，其特征在于，包括电池管理系统和权利要求1至4任一项所述的高压电池设故器；

所述高压电池设故器的设故控制单元通过汽车的CAN总线连接与所述电池管理系统连接。

6.根据权利要求5所述的教学用故障设置装置，其特征在于，还包括上位机；

所述上位机与所述高压电池设故器的设故控制单元和所述电池管理系统连接；

所述上位机用于接收和处理所述设故控制单元的故障信号和所述电池管理系统的电池状态信息。

7.根据权利要求6所述的教学用故障设置装置，其特征在于，还包括显示装置；

所述显示装置与所述上位机连接；

所述上位机还用于将所述故障信号和所述电池状态信息发送至所述显示装置，以便于所述显示装置进行显示。

8.根据权利要求7所述的教学用故障设置装置，其特征在于，所述显示装置与所述电池管理系统连接，用于显示所述电池管理系统中的电池单体数量。

9.根据权利要求6至8任一项所述的教学用故障设置装置，其特征在于，还包括报警单元；

所述报警单元与所述上位机连接，当所述上位机监测到所述电池管理系统的温度信号和/或电压信号超出阈值时，发送报警信号至所述报警单元，触发警报。

10.根据权利要求9所述的教学用故障设置装置，其特征在于，所述报警单元与所述显示装置连接；

当所述报警单元接到所述报警信号后，将所述报警信号发送至所述显示装置，所述显示装置将所述报警信号转换为图像数据进行显示。

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