CN112419821A - 一种新能源汽车电池管理系统教学装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新能源汽车电池管理系统教学装置，包括底板、下PCB板、下定位板、上定位板、锂电池、上PCB板、压板、电池数据采集模块、显示屏、电池弹簧、导线、导电螺丝、绝缘把手、温度传感器。本发明的有益效果是：采用底板、下PCB板、下定位板、上定位板、锂电池、上PCB板、压板配合模拟电动汽车上的电池包，利用电池数据采集模块与下PCB板、上PCB板及安装在下定位板上的温度传感器连接以采集锂电池工作时的电压、电流、剩余电量、温度，并通过显示屏实时显示出来供老师和学员查看，通过旋转绝缘把手，改变同一列或同一行串联的锂电池个数，让学员进行实践。
Description
技术领域
本发明涉及教具领域，尤其涉及一种新能源汽车电池管理系统教学装置。
背景技术
电动汽车电池管理系统(BMS)是连接车载动力电池和电动汽车的重要纽带，其主要功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制；均衡管理和热管理等。
在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池箱总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。
单体电池间的均衡：即为单体电池均衡充电，使电池组中各个电池都达到均衡一致的状态。均衡技术是目前世界正在致力研究与开发的一项电池能量管理系统的关键技术。
系统组成：
采集板：采集电压、电流、温度(霍尔)，使用16位单片机；
主控板：与整车系统进行通讯，控制充电机，使用16位单片机；
彩色液晶屏：使用串口液晶屏，带触摸，实现人机交互功能。
系统主要功能：
①容量预测SOC：在充放电过程中在线实时监测电池容量，随时给出电池系统的剩余容量。
②过流、过压、温度保护：当电池系统出现过流、过压、匀压和温度超标时，能自动切断电池充放电回路，并通知管理系统发出示警信号。
③自动充电控制：当电池的荷电量不足45％时，根据当前电压，对充电电流提出要求，当达到或是超过70％的荷电量时停止充电。
④充电均衡：在充电过程中，通过调整单节电池充电电流方式，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性。
⑤自检报警：自动检测电池功能是否正常，及时对电池有效性进行判断，若发现系统中有电池失效或是将要失效或是与其它电池不一致性增大时，则通知管理系统发出示警信号。
⑥通讯功能：采用CAN总线的方式与整车管理系统进行通讯。
⑦参数设置：可以设置系统运行的各种参数。
⑧上位机管理系统：电池管理系统设计了相应的上位机机管理系统，可以通过串口读取实时数据，可实现BMS数据的监控、数据转储和电池性能分析等功能，数据可灵活接口监视器、充电机、警报器、变频器、功率开关、继电器开关等，并可与这些设备联动运行。
发展现状以及存在的问题：电动车未来将以锂电池为主要动力驱动来源，主因在于锂电池有高能量密度优势，所以性能较为稳定。然而锂电池大量生产时品质不易掌握，电池芯出厂时电量即存在些微差异，且随着操作环境、老化等因素，电池间不一致性将愈趋明显，电池效率、寿命也都将变差，再加上过充或过放等情况，严重时可能导致起火燃烧等安全问题。因此，透过电池管理系统(BMS)能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为驾驶可理解的续航力信息，确保动力电池可安全运作。
电池的温度状况表征了电池的健康状况。因此电池的热管理极其重要，目前在电池热管理中，普遍是通过电源管理系统进行热管理，实现温度控制，但是通过程序对电池箱的电源热管理对企业技术要求过高，其计算模式复杂，管理效果并不理想，究其原因是由于每一组电池的温度存在微小的差异，而这种微小的差异是无法通过理论计算获得的，因而无法实现电池组的精确热管理，目前还没有可行的技术，该问题亟待解决。
随着电动汽车的快速发展，对电动汽车方面的维修人员需求量越来越大，其中电池管理系统是电动汽车的重要系统组成，也是教学的难点，而目前缺少这方面的教具。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种新能源汽车电池管理系统教学装置。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种新能源汽车电池管理系统教学装置，包括底板、下PCB板、下定位板、上定位板、锂电池、上PCB板、压板、电池数据采集模块、显示屏，所述底板的四个拐角处分别固接一根垂直于底板的半螺柱，所述半螺柱依次穿过设在下PCB板、下定位板、上定位板、上PCB板、压板上的通孔后螺接一颗螺母，所述锂电池夹在下定位板与上定位板之间，所述下PCB板上固接有与锂电池一端抵接的电池弹簧，所述上PCB板上位于每个锂电池的上方设有一个圆孔，所述上PCB板上位于每个圆孔一侧固接一根导线，所述压板上位于每个锂电池的上方螺接一颗导电螺丝，所述导电螺丝的顶部固接有绝缘把手，所述导线远离上PCB板的一头套在导电螺丝的底部，所述下定位板上安装有温度传感器，所述电池数据采集模块的采集端分别与下PCB板、上PCB板、温度传感器、显示屏连接。
进一步的，所述底板的后边安装有多个一字排开的风扇。
进一步的，所述底板的前边、左边、右边分别开设一个竖直向上的插槽，每个插槽中插接一块挡板。
进一步的，所述下定位板上开设有若干个间隔排布的电池阳极定位槽和电池阴极定位槽，所述上定位板上开设有若干个间隔排布的电池阴极定位槽与电池阳极定位槽，所述上定位板上的电池阴极定位槽与下定位板上的电池阳极定位槽上下对应，所述上定位板上的电池阳极定位槽与下定位板上的电池阴极定位槽上下对应。
进一步的，所述导电螺丝的底端为光滑的曲面。
其中，位于同一列或同一行的所述锂电池串联。
本发明的有益效果是：采用底板、下PCB板、下定位板、上定位板、锂电池、上PCB板、压板配合模拟电动汽车上的电池包，利用电池数据采集模块与下PCB板、上PCB板及安装在下定位板上的温度传感器连接以采集锂电池工作时的电压、电流、剩余电量、温度，并通过显示屏实时显示出来供老师和学员查看，通过旋转绝缘把手，改变同一列或同一行串联的锂电池个数，让学员进行实践。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例中装置剖切的结构示意图；
图2是图1中A部分放大后的结构示意图；
图3是本发明实施例中装置俯视的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。
如图1至图3所示，一种新能源汽车电池管理系统教学装置，包括底板1、下PCB板2、下定位板3、锂电池4、上定位板5、上PCB板6、压板7、电池数据采集模块、显示屏8，底板1的四个拐角处分别固接一根垂直于底板的半螺柱9，半螺柱9依次穿过设在下PCB板2、下定位板3、上定位板5、上PCB板6、压板7上的通孔后螺接一颗螺母10，锂电池4夹在下定位板3与上定位板5之间，下PCB板2上固接有与锂电池4一端抵接的电池弹簧11，上PCB板6上位于每个锂电池4的上方设有一个圆孔12，上PCB板6上位于每个圆孔12一侧固接一根导线13，压板7上位于每个锂电池4的上方螺接一颗导电螺丝14，导电螺丝14的顶部固接有绝缘把手15，导线13远离上PCB板6的一头套在导电螺丝14的底部，下定位板3上安装有温度传感器16，电池数据采集模块的采集端分别与下PCB板2、上PCB板6、温度传感器16、显示屏8连接。
采用底板、下PCB板、下定位板、上定位板、锂电池、上PCB板、压板配合模拟电动汽车上的电池包，利用电池数据采集模块与下PCB板、上PCB板及安装在下定位板上的温度传感器连接以采集锂电池工作时的电压、电流、剩余电量、温度，并通过显示屏实时显示出来供老师和学员查看，通过旋转绝缘把手，改变同一列或同一行串联的锂电池个数，让学员进行实践。
底板1的后边安装有多个一字排开的风扇17。启动风扇对锂电池进行风冷散热，观察显示屏上显示的数据，能够直观的观察锂电池降温时各项参数的变化。
底板1的前边、左边、右边分别开设一个竖直向上的插槽18，每个插槽18中插接一块挡板19。利用挡板将锂电池的侧面围起来，减少锂电池周围的空气流动，减少锂电池工作时产生的热量散失，模拟锂电池升温的场景，观察显示屏上显示的数据，能够直观的观察锂电池升温时各项参数的变化。
下定位板3上开设有若干个间隔排布的电池阳极定位槽20和电池阴极定位槽21，上定位板5上开设有若干个间隔排布的电池阴极定位槽21与电池阳极定位槽20，上定位板5上的电池阴极定位槽21与下定位板3上的电池阳极定位槽20上下对应，上定位板5上的电池阳极定位槽20与下定位板3上的电池阴极定位槽21上下对应。利用下定位板与上定位板配合将锂电池夹紧、固定，保证锂电池在教学使用时稳定不动。
导电螺丝14的底端为光滑的曲面。避免导电螺丝在转动时对锂电池的阳极和阴极造成刮花。
位于同一列或同一行的锂电池4串联。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (6)
1.一种新能源汽车电池管理系统教学装置，其特征在于：包括底板、下PCB板、下定位板、上定位板、锂电池、上PCB板、压板、电池数据采集模块、显示屏，所述底板的四个拐角处分别固接一根垂直于底板的半螺柱，所述半螺柱依次穿过设在下PCB板、下定位板、上定位板、上PCB板、压板上的通孔后螺接一颗螺母，所述锂电池夹在下定位板与上定位板之间，所述下PCB板上固接有与锂电池一端抵接的电池弹簧，所述上PCB板上位于每个锂电池的上方设有一个圆孔，所述上PCB板上位于每个圆孔一侧固接一根导线，所述压板上位于每个锂电池的上方螺接一颗导电螺丝，所述导电螺丝的顶部固接有绝缘把手，所述导线远离上PCB板的一头套在导电螺丝的底部，所述下定位板上安装有温度传感器，所述电池数据采集模块的采集端分别与下PCB板、上PCB板、温度传感器、显示屏连接。
2.根据权利要求1所述的新能源汽车电池管理系统教学装置，其特征在于：所述底板的后边安装有多个一字排开的风扇。
3.根据权利要求1所述的新能源汽车电池管理系统教学装置，其特征在于：所述底板的前边、左边、右边分别开设一个竖直向上的插槽，每个插槽中插接一块挡板。
4.根据权利要求1所述的新能源汽车电池管理系统教学装置，其特征在于：所述下定位板上开设有若干个间隔排布的电池阳极定位槽和电池阴极定位槽，所述上定位板上开设有若干个间隔排布的电池阴极定位槽与电池阳极定位槽，所述上定位板上的电池阴极定位槽与下定位板上的电池阳极定位槽上下对应，所述上定位板上的电池阳极定位槽与下定位板上的电池阴极定位槽上下对应。
5.根据权利要求1所述的新能源汽车电池管理系统教学装置，其特征在于：所述导电螺丝的底端为光滑的曲面。
6.根据权利要求1所述的新能源汽车电池管理系统教学装置，其特征在于：位于同一列或同一行的所述锂电池串联。
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