CN215495604U - 一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，属于电动汽车教学领域；提出一种纯电动汽车直流充电系统的模拟教学装置；一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，包括：支架和面板箱，所述支架上固定有面板箱，所述面板箱外表面设置有电动汽车直流快充管理系统电路图和操作面板，所述面板箱内设置有模拟电路，所述模拟电路与操作面板电气连接；所述模拟电路包括：充电桩模拟电路、充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路；所述充电桩模拟电路分别与充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接，所述充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接。
Description
技术领域
本实用新型为一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，属于电动汽车教学领域。
背景技术
现阶段汽车行业在我国得到了高速的发展。特别是近几年新能源和纯电动汽车技术的崛起，我国更是走在了世界的前沿。随着汽车行业的高速发展，汽车职业教育也得到了国家的重视。
纯电动汽车是当前汽车行业技术发展的热门话题。汽车职业教育也紧跟行业发展的步伐，各大职业院校也开设了纯电动汽车相关的课程。汽车职业教育不同于其他教育，它不仅有理论知识的教学，在汽车各系统的电路故障排除与电信号测量分析实训等方面也非常重要。
纯电动汽车相关的职业教育是以：电路控制原理教学和实训为主的。教学和实训操作的辅助设备还是以纯电动汽车整车实物为主。对于纯电动汽车的直流快充管理系统的教学和实训同样也依赖于整车实物及充电桩实物。
但是教学和实训采用整车及充电桩实物来进行有如下几个问题：
整车实物结构紧凑，各零部件布局距离很近，对于教学当中的实训测量操作非常不便。
原车中直流快充系统会涉及直流300V以上的高压电，教学和实训测量时对教师和学生会存在安全隐患。
原车上的电路布局均为同一走向，并且不会有电路连接图示；即便是有原车的维修电路图，但图中对于直流充电过程的电脑内部控制逻辑不会体现，并且充电过程还要涉及到充电桩内的配合控制。所以对于整个直流快充系统的控制逻辑就不能进行直观的教学和实训分析。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提出一种纯电动汽车直流充电系统的模拟教学装置。
为实现上述技术目的，本实用新型提供的技术方案为：
一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，包括：支架和面板箱，所述支架上固定有面板箱，所述面板箱外表面设置有电动汽车直流快充管理系统电路图和操作面板，所述面板箱内设置有模拟电路，所述模拟电路与操作面板电气连接。
所述模拟电路包括：充电桩模拟电路、充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路；所述充电桩模拟电路分别与充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接，所述充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接。
充电桩模拟电路为：电源正极并接直流接触器K1线圈一端、直流接触器K2线圈一端、中间继电器K3线圈一端、中间继电器K4线圈一端和条件逻辑继电器线圈一端，所述直流接触器K1线圈另一端和直流接触器K2线圈另一端均与按钮开关连接，所述按钮开关另一端串接条件逻辑继电器触点后接控制板1连接，所述控制板1包括：Pb1引脚、Pb2引脚、Pb3引脚和Pb4引脚，所述Pb1引脚连接条件逻辑继电器触点，所述Pb3引脚接电源正极，所述Pb4引脚接地，所述Pb2引脚用于检测电压，所述条件逻辑继电器线圈另一端接充电模拟电路，所述条件逻辑继电器触点另一端、中间继电器K3线圈另一端和中间继电器K4线圈另一端均接Pb1引脚；
所述控制板1包括：MCU芯片、开关电路和ADC电路；所述MCU芯片与开关电路控制端连接，所述开关电路一端为Pb1引脚，所述开关电路另一端为Pb4引脚，所述ADC电路与MCU芯片的某个I/O引脚连接，所述ADC电路输入端为Pb2引脚，所述Pb2引脚与霍尔电压传感器信号端连接，所述霍尔电压传感器设置于电源正极与充电枪及插座模拟电路连接线路上。
所述充电枪及插座模拟电路为：CC1点并接电阻R1、电阻R2和电阻R4，所述电阻R1另一端接电源正极，所述电阻R1一端引脚上套装有霍尔电压传感器，所述电阻R2另一端接充电枪按钮开关S2后接地，电阻R4另一端接地，CC2点串联电阻R3后接地，所述CC2还连接电阻R5，所述电阻R5另一端接电源正极。
充电模拟电路包括控制板2，所述控制板2包括：Pc0引脚、Pc1引脚、Pc2引脚、Pc3引脚和Pc4引脚，Pc1引脚测试电阻R5另一端电压，所述Pc4引脚接地，所述Pc2引脚串接电池状态模拟开关，所述电池状态模拟开关另一端并接BMS模拟继电器线圈和条件逻辑继电器线圈另一端，所述BMS模拟继电器线圈另一端接电源正极，触点控制继电器K5线圈一端和触点控制继电器K6线圈一端接电源正极，所述触点控制继电器K5线圈另一端和触点控制继电器K6线圈另一端均与BMS模拟继电器触点一端连接，所述BMS模拟继电器触点另一端接地。
所述电源为DC12V蓄电池，所述DC12V蓄电池负极接地。
所述开关电路为：三极管Q1基极并接电阻R6和电阻R7，所述电阻R6另一端接MCU的I/O引脚，所述电阻R7另一端和三极管Q1发射极连接点为Pb4引脚，所述三极管Q1集电极连接电阻R8，所述电阻R8另一端为Pb1引脚。
所述ADC电路为：芯片INA193包括：V+引脚、VIN-引脚、VIN+引脚、GND引脚和OUT引脚；所述VIN+引脚与霍尔电压传感器信号端连接，所述VIN-引脚接地且同时串接电阻R18后与VIN+引脚连接，所述V+引脚接DC3.3V电源，所述OUT引脚连接MCU芯片的I/O引脚，所述V+引脚和OUT引脚各连接一个滤波电容，且滤波电容另一端接地，所述OUT引脚上的滤波电容两端并接稳压二极管D13。
所述控制板2内部电路与控制板1一致，所述Pb1引脚对应Pc1引脚，Pb2引脚对应Pc2引脚，Pb3引脚对应Pc3引脚，Pb4引脚对应Pc4引脚。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本实用新型采用模拟电路，可帮助学生理解电动汽车充电过程及原理，辅助老师讲解，降低讲课难度。
二、本实用新型采用电动汽车直流快充管理系统电路图，便于老师讲解，同时便于学生根据电路图进行理解。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型侧面结构示意图。
图3为本实用新型电动汽车直流快充管理系统电路图。
图4为本实用新型模拟电路图。
图5为本实用新型开关电路图。
图6为本实用新型ADC电路图。
图中：1为面板箱。
具体实施方式
为进一步理解本实用新型，下面结合附图和实施例详细阐述：
如图1至图6所示：本实用新型所述一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，包括：支架和面板箱1，所述支架上固定有面板箱1，所述面板箱1外表面设置有电动汽车直流快充管理系统电路图和操作面板，所述面板箱1内设置有模拟电路，所述模拟电路与操作面板电气连接。
所述模拟电路包括：充电桩模拟电路、充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路；所述充电桩模拟电路分别与充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接，所述充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接。
充电桩模拟电路为：电源正极并接直流接触器K1线圈一端、直流接触器K2线圈一端、中间继电器K3线圈一端、中间继电器K4线圈一端和条件逻辑继电器线圈一端，所述直流接触器K1线圈另一端和直流接触器K2线圈另一端均与按钮开关连接，所述按钮开关另一端串接条件逻辑继电器触点后接控制板1连接，所述控制板1包括：Pb1引脚、Pb2引脚、Pb3引脚和Pb4引脚，所述Pb1引脚连接条件逻辑继电器触点，所述Pb3引脚接电源正极，所述Pb4引脚接地，所述Pb2引脚用于检测电压，所述条件逻辑继电器线圈另一端接充电模拟电路，所述条件逻辑继电器触点另一端、中间继电器K3线圈另一端和中间继电器K4线圈另一端均接Pb1引脚；
所述控制板1包括：MCU芯片、开关电路和ADC电路；所述MCU芯片与开关电路控制端连接，所述开关电路一端为Pb1引脚，所述开关电路另一端为Pb4引脚，所述ADC电路与MCU芯片的某个I/O引脚连接，所述ADC电路输入端为Pb2引脚，所述Pb2引脚与霍尔电压传感器信号端连接，所述霍尔电压传感器设置于电源正极与充电枪及插座模拟电路连接线路上。
所述充电枪及插座模拟电路为：CC1点并接电阻R1、电阻R2和电阻R4，所述电阻R1另一端接电源正极，所述电阻R1一端引脚上套装有霍尔电压传感器，所述电阻R2另一端接充电枪按钮开关S2后接地，电阻R4另一端接地，CC2点串联电阻R3后接地，所述CC2还连接电阻R5，所述电阻R5另一端接电源正极。
充电模拟电路包括控制板2，所述控制板2包括：Pc0引脚、Pc1引脚、Pc2引脚、Pc3引脚和Pc4引脚，Pc1引脚测试电阻R5另一端电压，所述Pc4引脚接地，所述Pc2引脚串接电池状态模拟开关，所述电池状态模拟开关另一端并接BMS模拟继电器线圈和条件逻辑继电器线圈另一端，所述BMS模拟继电器线圈另一端接电源正极，触点控制继电器K5线圈一端和触点控制继电器K6线圈一端接电源正极，所述触点控制继电器K5线圈另一端和触点控制继电器K6线圈另一端均与BMS模拟继电器触点一端连接，所述BMS模拟继电器触点另一端接地。
所述电源为DC12V蓄电池，所述DC12V蓄电池负极接地。
所述开关电路为：三极管Q1基极并接电阻R6和电阻R7，所述电阻R6另一端接MCU的I/O引脚，所述电阻R7另一端和三极管Q1发射极连接点为Pb4引脚，所述三极管Q1集电极连接电阻R8，所述电阻R8另一端为Pb1引脚。
所述ADC电路为：芯片INA193包括：V+引脚、VIN-引脚、VIN+引脚、GND引脚和OUT引脚；所述VIN+引脚与霍尔电压传感器信号端连接，所述VIN-引脚接地且同时串接电阻R18后与VIN+引脚连接，所述V+引脚接DC3.3V电源，所述OUT引脚连接MCU芯片的I/O引脚，所述V+引脚和OUT引脚各连接一个滤波电容，且滤波电容另一端接地，所述OUT引脚上的滤波电容两端并接稳压二极管D13。
所述控制板2内部电路与控制板1一致，所述Pb1引脚对应Pc1引脚，Pb2引脚对应Pc2引脚，Pb3引脚对应Pc3引脚，Pb4引脚对应Pc4引脚。
所述DC3.3V电源采用dc-dc降压模块至DC5V，所述dc-dc降压模块与稳压电路连接，所述稳压电路输出DC3.3V电源。
所述蓄电池正极输出总线上串接有电源开关。
所述充电枪按钮开关S2和电源开关均为按钮自锁开关。
所述CC1点包括CC1`点和CC1``点，所述CC1`点和CC1``点之间设置有充电枪插接模拟开关；所述CC2点包括CC2`点和CC2``点，所述CC2`点和CC2``点之间设置有充电枪插接模拟开关。
所述充电枪插接模拟开关为按钮自锁开关。
所述继电器线圈和触点两端均设置有用于检测电压和电流的接线端子。
所述中间继电器K4触点一端接电源正极，中间继电器K4触点另一端串接电阻R9后接地，所述Pc0引脚检测中间继电器K4触点另一端电压，所述Pc0引脚与霍尔电压传感器信号端连接，霍尔电压传感器设置于中间继电器K4触点另一端和电阻R9连接线路上。
所述充电枪按钮开关S2、电源开关和充电枪插接模拟开关均安装于操作面板。
所述支架下端面上设置有万向轮。
本实用新型具体实施方式如下：
按下充电枪插接模拟开关模拟直流充电枪与对应插座插接的情况，同时按下充电枪按钮开关S2。R2电阻与R4电阻(电阻R1-R5依据国家相关标准阻值均为1000Ω)经CC1并联后接入电源正极和接地极(本实用新型接地均与电源负极连接)之间，使得电阻R1一端的电压被拉至4V，Pb2引脚检测电压为4V后，MCU芯片控制Pb1引脚与Pb4引脚接通。此时就会使K3、K4两个继电器吸合，通过接线端子，采用万用表检测是否电路导通，实现模拟充电桩电路导通的情况。
电阻R3经CC2接入到电源正极与接地极之间，电阻R5一端电压下拉至6V，Pc1引脚检测到电阻R5一端电压为6V同时Pc0点电压为12V时，就会控制Pc2点与Pc4(接地)点接通，这样在电池状态模拟为未满(开关接通)时会使BMS模拟继电器吸合。BMS模拟继电器的吸合会使K5、K6吸合，即车辆的动力电池会与直流充电座的DC+、DC-高压线路接通；
PCB控制板2的Pc2点与Pc4(接地)点接通同时也会使条件逻辑继电器1吸合，这样在“开始/停止”开关接通的状态下，K1、K2就会吸合工作，使得直流充电桩内的高压直流电接入到直流充电枪，也就接入到了车辆动力电池开始给动力电池进行充电。这样就仿真实现了直流快充充电桩和车辆两端的控制逻辑。
上述实施方式仅示例性说明本实用新型的原理及其效果，而非用于限制本实用新型。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，其特征在于，包括：支架和面板箱(1)，所述支架上固定有面板箱(1)，所述面板箱(1)外表面设置有电动汽车直流快充管理系统电路图和操作面板，所述面板箱(1)内设置有模拟电路，所述模拟电路与操作面板电气连接。
2.根据权利要求1所述一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，其特征在于：所述模拟电路包括：充电桩模拟电路、充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路；所述充电桩模拟电路分别与充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接，所述充电枪及插座模拟电路和充电模拟电路电气连接。
3.根据权利要求2所述一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，其特征在于：充电桩模拟电路为：电源正极并接直流接触器K1线圈一端、直流接触器K2线圈一端、中间继电器K3线圈一端、中间继电器K4线圈一端和条件逻辑继电器线圈一端，所述直流接触器K1线圈另一端和直流接触器K2线圈另一端均与按钮开关连接，所述按钮开关另一端串接条件逻辑继电器触点后接控制板1连接，所述控制板1包括：Pb1引脚、Pb2引脚、Pb3引脚和Pb4引脚，所述Pb1引脚连接条件逻辑继电器触点，所述Pb3引脚接电源正极，所述Pb4引脚接地，所述Pb2引脚用于检测电压，所述条件逻辑继电器线圈另一端接充电模拟电路，所述条件逻辑继电器触点另一端、中间继电器K3线圈另一端和中间继电器K4线圈另一端均接Pb1引脚；
所述控制板1包括：MCU芯片、开关电路和ADC电路；所述MCU芯片与开关电路控制端连接，所述开关电路一端为Pb1引脚，所述开关电路另一端为Pb4引脚，所述ADC电路与MCU芯片的某个I/O引脚连接，所述ADC电路输入端为Pb2引脚，所述Pb2引脚与霍尔电压传感器信号端连接，所述霍尔电压传感器设置于电源正极与充电枪及插座模拟电路连接线路上。
4.根据权利要求3所述一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，其特征在于：所述充电枪及插座模拟电路为：CC1点并接电阻R1、电阻R2和电阻R4，所述电阻R1另一端接电源正极，所述电阻R1一端引脚上套装有霍尔电压传感器，所述电阻R2另一端接充电枪按钮开关S2后接地，电阻R4另一端接地，CC2点串联电阻R3后接地，所述CC2还连接电阻R5，所述电阻R5另一端接电源正极。
5.根据权利要求4所述一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，其特征在于：充电模拟电路包括控制板2，所述控制板2包括：Pc0引脚、Pc1引脚、Pc2引脚、Pc3引脚和Pc4引脚，Pc1引脚测试电阻R5另一端电压，所述Pc4引脚接地，所述Pc2引脚串接电池状态模拟开关，所述电池状态模拟开关另一端并接BMS模拟继电器线圈和条件逻辑继电器线圈另一端，所述BMS模拟继电器线圈另一端接电源正极，触点控制继电器K5线圈一端和触点控制继电器K6线圈一端接电源正极，所述触点控制继电器K5线圈另一端和触点控制继电器K6线圈另一端均与BMS模拟继电器触点一端连接，所述BMS模拟继电器触点另一端接地。
6.根据权利要求5所述一种教学用纯电动汽车直流快充管理系统，其特征在于：所述电源为DC12V蓄电池，所述DC12V蓄电池负极接地。
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