CN207752682U - 一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统 - Google Patents

Abstract

一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于它包括锂电池组、电池管理控制单元、模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、PTC辅助加热器、离心式鼓风机、预充电及充电控制器、上位机和辅助教学系统；其结构简单，容易搭建，可动态跟踪电池的电压电流信号了解电池组的工作状态，对充放电进行实时控制；通过简单的实验有助于理解新能源电动汽车动力电池管理系统的工作原理。

Description

一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统

技术领域

本实用新型涉及电动汽车实验平台开发技术领域，特别是一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统。

背景技术

汽车已经成为现代生活中不可缺少的交通出行工具之一，对于汽车的各种研究也一直在进行。新能源汽车是近年来的新生事物，越来越多的学校和实训基地也展开了对新能源汽车技术的研究、实习和培训，尤其是对新能源汽车的动力电池系统的技术的学习和完善更是引起专业人员的重视。目前，大多数的研究和实训还只停留在数字模拟阶段，只能通过数字式的虚拟实验系统模拟汽车各系统的工况，与实际情况脱轨严重。如果采购整车系统作为实验研究成本和造价都会很高。不利于对该技术的研究，更不利于学生对新能源汽车动力电池运行工况的理解和掌握。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，它可以克服现有技术的不足，是一种结构简单容易实现的装置，有助于相关专业的学生或实训人员了解电动汽车动力动力电池系统的工作原理并进行简单的实验操作。

本实用新型的技术方案：一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于它包括锂电池组、电池管理控制单元、模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、PTC（Positive Temperature Coefficient，正温度系数）辅助加热器、离心式鼓风机、预充电及充电控制器、上位机和辅助教学系统；其中，所述电池管理控制单元通过交流电源开关由220V交流电源供电，其输入端与锂电池组连接，其输出端分别与模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置和上位机连接；所述预充电及充电控制器的输入端连接电池管理控制单元，控制锂电池组的充电控制；所述模拟电压调节装置的输出端与负载模拟装置连接；所述模拟温度调节装置与PTC辅助加热器和离心式鼓风机连接；所述负载模拟装置与上位机连接；所述辅助教学系统与电池管理控制单元之间呈双向数据连接；所述负载模拟装置与电池管理控制单元之间呈双向数据连接。

所述电池管理控制单元是由信号采集模块、电池主控模块和电池管理信息显示屏构成；所述信号采集模块包括温度传感器、电压电流传感器，其输出端与电池主控模块连接；所述电池主控模块与电池管理信息显示屏连接，实时显示锂电池组的工作状态信息；所述电池主控模块分别与模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、上位机及预充电及充电控制器连接。

所述温度传感器和电压电流传感器是支持CAN总线接口技术的传感器；所述信号采集模块、电池主控模块及电池管理信息显示屏之间的数据传输均为CAN总线传输方式。

所述辅助教学系统与电池管理控制单元及负载模拟装置之间分别依无线网络接口或互联网呈双向数据连接。

所述辅助教学系统是用户终端，可以是手机或PC计算机。

所述负载模拟装置是由电机和负载控制器构成；所述负载控制器的输入端分别与模拟电压调节装置的输出端及电池主控模块连接，其输出端连接电机；所述电机有锂电池组供电。

所述电机是永磁直流无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电机。

所述锂电池组包括24个单体电池，单体电压为3V，总电压最高可达72V。

本实用新型的优越性：结构简单，容易搭建，便于实训人员或学生实验过程中实时观测锂电池的运行状态的变化；通过辅助教学系统改变锂电池组中电池单体的数量及负载的大小，通过动态跟踪电池的电压电流信号了解电池组的工作状态，对充放电进行实时控制；通过简单的实验有助于理解新能源电动汽车动力电池管理系统的工作原理。

附图说明

图1为本实用新型所涉一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统的整体结构示意图。

具体实施方式

实施例：一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统（见图1），其特征在于它包括锂电池组、电池管理控制单元、模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、PTC辅助加热器、离心式鼓风机、预充电及充电控制器、上位机和辅助教学系统；其中，所述电池管理控制单元通过交流电源开关由220V交流电源供电，其输入端与锂电池组连接，其输出端分别与模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置和上位机连接；所述预充电及充电控制器的输入端连接电池管理控制单元，控制锂电池组的充电控制；所述模拟电压调节装置的输出端与负载模拟装置连接；所述模拟温度调节装置与PTC辅助加热器和离心式鼓风机连接；当温度太小时通过PTC辅助加热器进行吹热风加热，温度太高则通过离心式鼓风机进行吹凉风散热；所述负载模拟装置与上位机连接；所述辅助教学系统与电池管理控制单元之间呈双向数据连接；所述负载模拟装置与电池管理控制单元之间呈双向数据连接。

上位机与电池管理控制单元配合使用，可以实现更有效的动力电池的管理，以提高动力电池工作的可靠性。同时，将电池管理控制单元中关于锂电池组运行状态的各种参数能够通过总线接口实时地传输至上位机及辅助教学系统，进一步提高了人机互动，提高学员的学习效率。

所述电池管理控制单元（见图1）是由信号采集模块、电池主控模块和电池管理信息显示屏构成；所述信号采集模块包括温度传感器、电压电流传感器，其输出端与电池主控模块连接；所述电池主控模块与电池管理信息显示屏连接，实时显示锂电池组的工作状态信息；所述电池主控模块分别与模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、上位机及预充电及充电控制器连接。电池管理控制单元可以实时采集电池组的工作信息，以使学习人员快速了解电池系统的工作状态及各种参数的变化规律。为教学及实训人员提供了高度仿真的工作环境，方便了学习，也降低了学习成本。

在电池管理信息显示屏上可动态监测每个单节电池电压、动态估计电池组容量、动态监测电池组温度、动态显示所有电池组信息、按键实时处理、动态监测总回路电流、动态报警指示、充电实时控制等，方便学院对锂电池组的工作状态进行实时监控。

所述温度传感器和电压电流传感器是支持CAN总线接口技术的传感器；所述信号采集模块、电池主控模块及电池管理信息显示屏之间的数据传输均为CAN总线传输方式。

所述辅助教学系统与电池管理控制单元及负载模拟装置之间分别依无线网络接口或互联网呈双向数据连接（见图1）。

所述辅助教学系统是用户终端，可以是手机或PC计算机。电池管理控制单元通过无线传输模块将各参数传输给用户终端，从而方便学员远程监控动力电池运行的实际情况，同时，也可以通过用户终端远程控制系统的运行。

所述负载模拟装置是由电机和负载控制器构成（见图1）；所述负载控制器的输入端分别与模拟电压调节装置的输出端及电池主控模块连接，其输出端连接电机。

负载控制器通常由继电器控制单元、电压电流检测单元、通讯单元、输入电流控制单元和负载主控单元构成；所述电机通过继电器控制单元与电池管理控制单元连接；所述输入电流控制单元通过负载开关与电机连接，所述电压电流检测单元和输入电流控制单元均与负载主控单元连接；所述负载主控制单元通过通讯单元与上位机连接。此结构简单，是常规的成熟的技术，工作可靠，保证了实验的有效进行。

所述电机（见图1）是永磁直流无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电机；通过电机为动力电池提供负荷，从而模拟动力电池的实际工作；所述电机由锂电池组供电。

所述锂电池组包括24个单体电池，单体电压为3V，总电压最高可达72V。

该系统可进行无线网络智能化远程故障设置（断路故障、断路故障、虚接故障)，可以安装在一个平台支架上，面板柜和支架选用优质铝型材结构框架进行拼接组装，也易于拆卸，并带有万向自锁脚轮装置，移动灵活。

上述具体实施方式为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于它包括锂电池组、电池管理控制单元、模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、PTC辅助加热器、离心式鼓风机、预充电及充电控制器、上位机和辅助教学系统；其中，所述电池管理控制单元通过交流电源开关由220V交流电源供电，其输入端与锂电池组连接，其输出端分别与模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置和上位机连接；所述预充电及充电控制器的输入端连接电池管理控制单元，控制锂电池组的充电控制；所述模拟电压调节装置的输出端与负载模拟装置连接；所述模拟温度调节装置与PTC辅助加热器和离心式鼓风机连接；所述负载模拟装置与上位机连接；所述辅助教学系统与电池管理控制单元之间呈双向数据连接；所述负载模拟装置与电池管理控制单元之间呈双向数据连接。

2.根据权利要求1所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述电池管理控制单元是由信号采集模块、电池主控模块和电池管理信息显示屏构成；所述信号采集模块包括温度传感器、电压电流传感器，其输出端与电池主控模块连接；所述电池主控模块与电池管理信息显示屏连接，实时显示锂电池组的工作状态信息；所述电池主控模块分别与模拟电压调节装置、模拟温度调节装置、负载模拟装置、上位机及预充电及充电控制器连接。

3.根据权利要求2所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述温度传感器和电压电流传感器是支持CAN总线接口技术的传感器；所述信号采集模块、电池主控模块及电池管理信息显示屏之间的数据传输均为CAN总线传输方式。

4.根据权利要求1所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述辅助教学系统与电池管理控制单元及负载模拟装置之间分别依无线网络接口或互联网呈双向数据连接。

5.根据权利要求4所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述辅助教学系统是用户终端，可以是手机或PC计算机。

6.根据权利要求4所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述负载模拟装置是由电机和负载控制器构成；所述负载控制器的输入端分别与模拟电压调节装置的输出端及电池主控模块连接，其输出端连接电机；所述电机由锂电池组供电。

7.根据权利要求6所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述电机是永磁直流无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电机。

8.根据权利要求6所述一种新能源电动汽车动力电池教学实验系统，其特征在于所述锂电池组包括24个单体电池，单体电压为3V，总电压最高可达72V。