基于模擬電池的電池系統教學平臺及實現方法技術方案

本發明專利技術屬于電池系統教學技術領域，涉及一種基于模擬電池的電池系統教學平臺及實現方法，教學平臺包括：模擬電池模組、電池管理系統、總正繼電器、總負繼電器、預充繼電器、預充電阻、分流器、電池電流模擬單元、溫度模擬單元、電池總電壓模擬單元、故障設置單元、維修開關、高壓線束、采集線束、測量面板、供電單元、輸出端子、臺架和上位機。本申請技術方案能夠完成電池系統原理教學、電池系統故障分析及處理教學、電池系統運行維護教學任務，且教學過程安全、全面、經濟和可靠。經濟和可靠。經濟和可靠。

【技術實現步驟摘要】
基于模擬電池的電池系統教學平臺及實現方法


[0001]本專利技術屬于電池系統教學
，涉及一種基于模擬電池的電池系統教學平臺及實現方法。

技術介紹

[0002]在全球新能源汽車高速發展的趨勢下，我國的新能源汽車產量已經占據全球較大的比例，隨著國內電動汽車保有量的增加，對新能源汽車運維的要求隨之增大。電池系統是新能源汽車的核心部件，由于是新興產業，并且電池系統較為復雜，且專業性強，我國對于電池系統的教學方面處于起步階段，嚴重制約了電動汽車運維市場的發展。
[0003]目前國內的電池系統教學主要應用實物電池作為教學的主體，但采用實物電池，存在安全性差，運輸、存放和維護困難等問題。實物電池抗濫用能力差；如果操作不當，會造成電池永久損壞以及對試驗人員的人身傷害。實物電池無法模擬過充、過放和短路等電池的極端情況。實物電池特性隨倍率發生改變，實驗過程需配備昂貴的電池充放電設備，平臺復雜，且投資大。實物電池在使用過程中存在老化現象，因此無法多次重復實驗過程。實物電池在不同時間尺度表現出的電氣特性，也需要耗費大量資源。
[0004]本專利技術所涉及的一種基于模擬電池的電池系統教學平臺采用模擬電池，在全面模擬實物電池的外形與各種特性的情況下，與實物電池相比，其教學內容、安全性和成本等方面都具有較大的優勢，解決了上述采用實物電池存在的不足，有較大的社會效益和經濟效益。

技術實現思路

[0005]本專利技術的目的在于：提供一種基于模擬電池的電池系統教學平臺，能夠完成電池系統原理教學、電池系統故障分析及處理教學、電池系統運行維護教學任務，且教學過程安全、全面、經濟和可靠，具體技術方案如下：
[0006]一種基于模擬電池的電池系統教學平臺，包括：若干模擬電池模組1、電池管理系統3、總正繼電器4、總負繼電器8、預充繼電器5、預充電阻6、分流器9、電池電流模擬單元13、溫度模擬單元14、電池總電壓模擬單元16、故障設置單元15、維修開關2、測量面板12、供電單元10、輸出端子7、臺架19和上位機11；
[0007]所述若干模擬電池模組1、電池管理系統3、總正繼電器4、總負繼電器8、預充繼電器5、預充電阻6、分流器9、電池電流模擬單元13、溫度模擬單元14、電池總電壓模擬單元16、故障設置單元15、維修開關2、測量面板12、供電單元10、輸出端子7和上位機11均固定于臺架19上；
[0008]所述模擬電池模組1與分流器9的一端連接，所述分流器9的另一端與總負繼電器8的一端連接，所述總負繼電器8的另一端與輸出端子7的一端連接，所述輸出端子7的另一端與預充電阻6的一端、總正繼電器4的一端均連接，所述預充電阻6的另一端與預充繼電器5的一端連接，所述預充繼電器5的另一端與總正繼電器4的另一端連接，所述總正繼電器4的
另一端與模擬電池組1的另一端連接；
[0009]所述模擬電池模組1、分流器9、總負繼電器8、輸出端子7、預充電阻6、總正繼電器4、預充繼電器5及其連接構成主回路；
[0010]所述若干模擬電池模組1與上位機11連接；所述上位機11與電池管理系統3連接，所述若干模擬電池模組1與電池管理系統3連接；
[0011]所述上位機11與電池電流模擬單元13連接；所述上位機11與溫度模擬單元14連接；所述上位機11與故障設置單元15連接；所述上位機11與電池總電壓模擬單元16連接；
[0012]所述電池管理系統3與電池電流模擬單元13、溫度模擬單元14均連接；
[0013]所述電池管理系統3與總正繼電器4、總負繼電器8、預充繼電器5、預充電阻6、分流器9均連接；
[0014]所述若干模擬電池模組1與維修開關2連接；
[0015]所述測量面板12與若干模擬電池模組1、總正繼電器4、總負繼電器8、預充繼電器5、電池管理系統3均連接；
[0016]所述供電單元10與若干模擬電池模組1、電池管理系統3、電池電流模擬單元13、溫度模擬單元14、電池總電壓模擬單元16、故障設置單元15均連接；
[0017]所述模擬電池模組1包括：若干個模擬電池；
[0018]所述上位機11用于：
[0019]①
向模擬電池模組1發送模擬電池單體目標電壓指令，實現所述電池系統的各電壓參數模擬，并從模擬電池模組1獲得模擬電池單體的實際參數數據；
[0020]②
獲取電池管理系統3所采集的模擬電池模組1的模擬電池單體電壓、模擬電池模組1的總電壓和模擬電池模組1的溫度等參數，并通過電池管理系統3發送各繼電器的控制指令，實現各繼電器的控制功能；
[0021]所述各繼電器包括：總正繼電器4、總負繼電器8和預充繼電器5；
[0022]③
向電池電流模擬單元13發送模擬電流設置指令；
[0023]④
向溫度模擬單元14發送模擬溫度設置指令；
[0024]⑤
向故障設置單元15發送故障設置指令和故障恢復指令；
[0025]⑥
向電池總電壓模擬單元16發送模擬電池總電壓設置指令；
[0026]⑦
根據用戶需求，由實物電池在各工況下實測的數據，建立模擬電池單體數學模型，并生成數據陣列，下傳到模擬電池模組1，實現模擬實物電池在各工況下的特性參數；
[0027]所述電池管理系統3用于：
[0028]①
采集并監視模擬電池模組1的模擬電池單體電壓、模擬電池模組1的總電壓、模擬電池模組1的溫度和模擬電池模組1的荷電狀態等參數；
[0029]②
為模擬電池模組1提供通信、安全、電芯均衡及管理控制；
[0030]③
與上位機11進行通信；
[0031]④
通過分流器9采集主回路中的電流信號，并進行模擬主回路中的電流信號；
[0032]所述模擬電池模組1用于：
[0033]①
接收上位機11發送的模擬電池單體目標電壓指令和模擬電池單體目標電壓校準指令；
[0034]②
向上位機11發送所有模擬電池單體的當前狀態數據；
[0035]③
模擬實體電池模組的輸出電壓；
[0036]所述輸出端子7用于：外接負載、電容或測量總電壓；
[0037]所述總正繼電器4用于：控制模擬電池模組1的正極端和輸出端子7的連接狀態；
[0038]所述總負繼電器8用于：控制模擬電池模組1的負極端和輸出端子7的連接狀態；
[0039]所述預充電阻6用于：對輸出端子7處的電容進行緩慢充電；
[0040]所述預充繼電器5用于：控制預充電阻6在主回路中的連接狀態；
[0041]所述分流器9用于：采集主回路中的電流信號，并傳輸至電池管理系統3；
[0042]所述電池電流模擬單元13用于：向電池管理系統3輸送模擬電流采集信號，實現模擬各工況下的所述電池系統的工作電流；
[0043]所述溫度模擬單元14用于：向電池管理系統3輸送模擬溫度信號，實現模擬各工本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于模擬電池的電池系統教學平臺，其特征在于，包括：若干模擬電池模組(1)、電池管理系統(3)、總正繼電器(4)、總負繼電器(8)、預充繼電器(5)、預充電阻(6)、分流器(9)、電池電流模擬單元(13)、溫度模擬單元(14)、電池總電壓模擬單元(16)、故障設置單元(15)、維修開關(2)、測量面板(12)、供電單元(10)、輸出端子(7)、臺架(19)和上位機(11)；所述若干模擬電池模組(1)、電池管理系統(3)、總正繼電器(4)、總負繼電器(8)、預充繼電器(5)、預充電阻(6)、分流器(9)、電池電流模擬單元(13)、溫度模擬單元(14)、電池總電壓模擬單元(16)、故障設置單元(15)、維修開關(2)、測量面板(12)、供電單元(10)、輸出端子(7)和上位機(11)均固定于臺架(19)上；所述模擬電池模組(1)與分流器(9)的一端連接，所述分流器(9)的另一端與總負繼電器(8)的一端連接，所述總負繼電器(8)的另一端與輸出端子(7)的一端連接，所述輸出端子(7)的另一端與預充電阻(6)的一端、總正繼電器(4)的一端均連接，所述預充電阻(6)的另一端與預充繼電器(5)的一端連接，所述預充繼電器(5)的另一端與總正繼電器(4)的另一端連接，所述總正繼電器(4)的另一端與模擬電池組(1)的另一端連接；所述模擬電池模組(1)、分流器(9)、總負繼電器(8)、輸出端子(7)、預充電阻(6)、總正繼電器(4)、預充繼電器(5)及其連接構成主回路；所述若干模擬電池模組(1)與上位機(11)連接；所述上位機(11)與電池管理系統(3)連接，所述若干模擬電池模組(1)與電池管理系統(3)連接；所述上位機(11)與電池電流模擬單元(13)連接；所述上位機(11)與溫度模擬單元(14)連接；所述上位機(11)與故障設置單元(15)連接；所述上位機(11)與電池總電壓模擬單元(16)連接；所述電池管理系統(3)與電池電流模擬單元(13)、溫度模擬單元(14)均連接；所述電池管理系統(3)與總正繼電器(4)、總負繼電器(8)、預充繼電器(5)、預充電阻(6)、分流器(9)均連接；所述若干模擬電池模組(1)與維修開關(2)連接；所述測量面板(12)與若干模擬電池模組(1)、總正繼電器(4)、總負繼電器(8)、預充繼電器(5)、電池管理系統(3)均連接；所述供電單元(10)與若干模擬電池模組(1)、電池管理系統(3)、電池電流模擬單元(13)、溫度模擬單元(14)、電池總電壓模擬單元(16)、故障設置單元(15)均連接；所述模擬電池模組(1)包括：若干個模擬電池；所述上位機(11)用于：
①
向模擬電池模組(1)發送模擬電池單體目標電壓指令，實現所述電池系統的各電壓參數模擬，并從模擬電池模組1獲得模擬電池單體的實際參數數據；
②
獲取電池管理系統(3)所采集的模擬電池模組(1)的模擬電池單體電壓、模擬電池模組(1)的總電壓和模擬電池模組(1)的溫度參數，并通過電池管理系統(3)發送各繼電器的控制指令，實現各繼電器的控制功能；
③
向電池電流模擬單元(13)發送模擬電流設置指令；
④
向溫度模擬單元(14)發送模擬溫度設置指令；
⑤
向故障設置單元(15)發送故障設置指令和故障恢復指令；
⑥
向電池總電壓模擬單元(16)發送模擬電池總電壓設置指令；
⑦
根據用戶需求，由實物電池在各工況下實測的數據，建立模擬電池單體數學模型，并生成數據陣列，下傳到模擬電池模組(1)，實現模擬實物電池在各工況下的特性參數；所述電池管理系統(3)用于：
①
采集并監視模擬電池模組(1)的模擬電池單體電壓、模擬電池模組(1)的總電壓、模擬電池模組(1)的溫度和模擬電池模組(1)的荷電狀態參數；
②
為模擬電池模組(1)提供通信、安全、電芯均衡及管理控制；
③
與上位機(11)進行通信；
④
通過分流器(9)采集主回路中的電流信號，并進行模擬主回路中的電流信號；所述模擬電池模組(1)用于：
①
接收上位機(11)發送的模擬電池單體目標電壓指令和模擬電池單體目標電壓校準指令；
②
向上位機(11)發送所有模擬電池單體的當前狀態數據；
③
模擬實體電池模組的輸出電壓；所述輸出端子(7)用于：外接負載、電容或測量總電壓；所述總正繼電器(4)用于：控制模擬電池模組(1)的正極端和輸出端子(7)的連接狀態；所述總負繼電器(8)用于：控制模擬電池模組(1)的負極端和輸出端子(7)的連接狀態；所述預充電阻(6)用于：對輸出端子(7)處的電容進行緩慢充電；所述預充繼電器(5)用于：控制預充電阻(6)在主回路中的連接狀態；所述分流器(9)用于：采集主回路中的電流信號，并傳輸至電池管理系統(3)；所述電池電流模擬單元(13)用于：向電池管理系統(3)輸送模擬電流采集信號，實現模擬各工況下的所述電池系統的工作電流；所述溫度模擬單元(14)用于：向電池管理系統(3)輸送模擬溫度信號，實現模擬各工況下的所述電池系統的溫度數據；所述電池總電壓模擬單元(16)用于：模擬所述電池系統輸出的高電壓；所述故障設置單元(15)用于：設置所述電池系統在實際工作中出現的所有硬件故障；所述硬件故障包括：線路故障、絕緣故障、繼電器故障和高壓互鎖故障；所述維修開關(2)用于：分離主電路的連接；在所述測量面板(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢大成，聞達，王占國，李景欣，龔敏明，宋鑫，杜君君，姜波，
申請(專利權)人：北交新源北京科技有限公司，
類型：發明
國別省市：