本發(fā)明涉及電動(dòng)車電池管理系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車BMS技術(shù)是一門(mén)新技術(shù)，是現(xiàn)在電動(dòng)汽車不可缺少的部分，高等工科院校的課程中僅對(duì)BMS有淺顯介紹。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，新能源汽車售后服務(wù)技術(shù)人員需求劇增，全國(guó)中高職職業(yè)院校抓住機(jī)遇，加快新能源汽車的專業(yè)建設(shè)及人才培養(yǎng)。新能源汽車專業(yè)的實(shí)訓(xùn)需要各種新能源汽車方面的實(shí)訓(xùn)臺(tái)架，電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于新能源汽車專業(yè)電池方面的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，有助于加深學(xué)生對(duì)于電池原理結(jié)構(gòu)，工作流程等方面的理解。

目前很多職業(yè)院校使用的電池管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常使用實(shí)車電池及管理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備通常使用實(shí)車電池及其管理系統(tǒng)，使用儀表連接電池，顯示電池電壓、溫度等參數(shù)，然后將儀表固定在示教板上。

現(xiàn)有的電池管理系統(tǒng)臺(tái)架使用了實(shí)車電池，總電壓常超過(guò)600V，存在高壓安全隱患，大容量電池本身也存在穩(wěn)定性問(wèn)題，同時(shí)由于充放電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不利于課堂教學(xué)；實(shí)車電池價(jià)格昂貴，院校投入壓力大，成本高。臺(tái)架脫離了實(shí)車環(huán)境，智能顯示電池參數(shù)，對(duì)電池工作過(guò)程不能很好的展現(xiàn)。

在中國(guó)專利CN204029185U，公開(kāi)一種BMS實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，包括實(shí)訓(xùn)臺(tái)架體，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)架體的上方連接有實(shí)訓(xùn)臺(tái)看板，所述實(shí)訓(xùn)臺(tái)架體內(nèi)部靠近底部設(shè)置有電池倉(cāng)，電池倉(cāng)的前臂上設(shè)置倉(cāng)門(mén)，電池組固定在電池組架上，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)的看板上設(shè)置有電路刻線、顯示屏、充電接口、急停開(kāi)關(guān)、故障孔和BMS組成的實(shí)訓(xùn)電路系統(tǒng)。該實(shí)訓(xùn)臺(tái)可以展現(xiàn)電動(dòng)汽車使用過(guò)程中的充放電的監(jiān)視及匯報(bào)、汽車停止運(yùn)行時(shí)外部充電的管理功能等。但上述方案中采用真實(shí)的汽車電池進(jìn)行全車仿真模擬，不僅資金耗費(fèi)大，而且比較容易危及到學(xué)生的人身安危。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提出一種安全性好，能夠進(jìn)行全車仿真模擬的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，解決現(xiàn)有BMS實(shí)訓(xùn)臺(tái)架脫離實(shí)車環(huán)境，安全性能不高的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，包括：磷酸鐵鋰電池組、數(shù)控電池組、第一采集模塊、第二采集模塊、主控模塊、上位機(jī)、配電箱、充電機(jī)及負(fù)載；

所述磷酸鐵鋰電池組一端與第一采集模塊信號(hào)采樣端連接，另一端連接配電箱第一端子；所述第一采集模塊信號(hào)輸出端連接主控模塊；所述數(shù)控電池組與第二采集模塊信號(hào)采樣端連接；所述第二采集模塊信號(hào)輸出端連接主控模塊；所述主控模塊一端子經(jīng)充電機(jī)連接配電箱第二端子，配電箱負(fù)載輸出端連接負(fù)載；主控模塊還有一端子連接上位機(jī)。

其中，所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述磷酸鐵鋰電池組為12個(gè)12Ah電池串聯(lián)，所述數(shù)控電池組為12個(gè)串聯(lián)的數(shù)控電池。

其中，所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述配電箱包括繼電器，所述繼電器接收所述主控模塊發(fā)送的充放電控制信號(hào)。

其中，所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述充電機(jī)由CAN總線與主控模塊連接。

其中，所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述第一采集模塊及第二采集模塊由CAN總線與主控模塊連接。

本發(fā)明的有益效果為：

一、本系統(tǒng)使用兩組電池代替實(shí)車電池，磷酸鐵鋰電池組能夠?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)提供真正的電池信息，仿真系統(tǒng)的充放電過(guò)程可直接在磷酸鐵鋰電池組上進(jìn)行仿真模擬。但是磷酸鐵鋰電池組不能隨意出故障，因?yàn)橛行┕收鲜遣豢赡娴?，例如電池過(guò)放，表明電池?fù)p壞無(wú)法恢復(fù)，出于保護(hù)磷酸鐵鋰電池組的目的使用數(shù)控電池組代替磷酸鐵鋰電池模擬這些不可逆的過(guò)程。采用數(shù)控電池組可以達(dá)到真實(shí)的電池組的仿真目的，數(shù)控電池組可以從外部控制電壓輸出，將被處理的電壓信號(hào)傳遞給第二采集模塊，第二采集模塊傳遞數(shù)控電池組的電池信息給主控模塊，主控模塊用來(lái)檢測(cè)電池信息，主控模塊檢測(cè)到電壓信號(hào)不在正常范圍內(nèi)，就認(rèn)為是電池出故障。同時(shí)數(shù)控電池組的電壓可控制恢復(fù)正常值，實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)故障恢復(fù)的目的。

二、本系統(tǒng)完全仿真模擬了實(shí)車電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包含了磷酸鐵鋰電池組和數(shù)控電池組結(jié)合模擬的實(shí)車電池，第一采集模塊、第二采集模塊及主控模塊組成的電池管理系統(tǒng)，充電機(jī)，負(fù)載、配電箱等部件，將整個(gè)電路固定在臺(tái)架上，使得學(xué)生可以很直觀的了解電路各個(gè)部件結(jié)構(gòu)。電路可以實(shí)現(xiàn)電池充電、放電功能，電池信息可以傳遞到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。這些功能實(shí)際演示了實(shí)車上電池的工作過(guò)程，可以完整展現(xiàn)電池的工作原理。

三、磷酸鐵鋰電池組和數(shù)控電池組結(jié)合模擬實(shí)車電池，該系統(tǒng)原來(lái)使用的是整套的整車電池，電池總壓有600V，現(xiàn)在使用了一組總壓為40V的真實(shí)鋰電池，節(jié)約了成本，同時(shí)降低了電池總電壓，沒(méi)有高壓隱患。整個(gè)仿真系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)和實(shí)車上電池電路結(jié)構(gòu)高度一致，同時(shí)使用了實(shí)車上廣泛采用的鋰電池和電池管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)更加接近實(shí)車的真實(shí)電池電路，學(xué)生能夠?qū)?shí)車上電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有更深刻的認(rèn)識(shí)。配備充電機(jī)和負(fù)載電路，能真實(shí)再現(xiàn)電池充放電過(guò)程，對(duì)于電池工作原理展現(xiàn)的更直觀，學(xué)生可以實(shí)際測(cè)量電池工作過(guò)程中的電流電壓，加深對(duì)電池工作過(guò)程的理解。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖所示的具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

參閱圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施方式提供一種電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，包括：磷酸鐵鋰電池組、數(shù)控電池組、第一采集模塊、第二采集模塊、主控模塊、上位機(jī)、配電箱、充電機(jī)及負(fù)載；

所述磷酸鐵鋰電池組一端與第一采集模塊信號(hào)采樣端連接，另一端連接配電箱第一端子；所述第一采集模塊信號(hào)輸出端連接主控模塊；所述數(shù)控電池組與第二采集模塊信號(hào)采樣端連接；所述第二采集模塊信號(hào)輸出端連接主控模塊；所述主控模塊一端子經(jīng)充電機(jī)連接配電箱第二端子，配電箱負(fù)載輸出端連接負(fù)載；主控模塊還有一端子連接上位機(jī)。

所述系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池組及數(shù)控電池組組合代替實(shí)車電池，所述磷酸鐵鋰電池組能夠?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)提供真正的電池信息，充放電過(guò)程均可以在磷酸鐵鋰電池組上進(jìn)行仿真模擬。通過(guò)連接負(fù)載實(shí)現(xiàn)電池組的放電，負(fù)載可以包括電阻、電燈、電機(jī)等用電設(shè)備。

第一采集模塊采集磷酸鐵鋰電池組的電壓、電流等電池信息，并將電池信息傳遞給主控模塊，主控模塊計(jì)算磷酸鐵鋰電池組的荷電狀態(tài)，判斷是否處于正常工作電壓范圍。主控模塊還通過(guò)充電機(jī)連接配電箱，進(jìn)行充放電過(guò)程的控制。上位機(jī)解析主控?cái)?shù)據(jù)流，從中分離出需要的數(shù)據(jù)，包括磷酸鐵鋰電池組的電壓、溫度、電池組荷電狀態(tài)、回路中電流大小，告警信息等，顯示在屏幕上。

由于磷酸鐵鋰電池組不能隨意出故障，有些故障時(shí)不可逆的，例如電池過(guò)放電過(guò)程，表明電池?fù)p壞無(wú)法恢復(fù)。出于對(duì)磷酸鐵鋰電池組的保護(hù)使用了數(shù)控電池組代替磷酸鐵鋰電池組，數(shù)控電池組可以模擬實(shí)車電池工作，數(shù)控電池組接收外部控制信號(hào)控制電壓輸出，將被處理的電壓信號(hào)傳遞給第二采集模塊，第二采集模塊將采集到的電壓信號(hào)傳遞給主控模塊，主控模塊檢測(cè)到電壓信號(hào)不在正常范圍內(nèi)就認(rèn)為電池出現(xiàn)故障，如此實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過(guò)放電的仿真模擬。同時(shí)數(shù)控電池組可控制恢復(fù)正常，實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù)。

所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述磷酸鐵鋰電池組為12個(gè)12Ah電池串聯(lián)，所述數(shù)控電池組為12個(gè)串聯(lián)的數(shù)控電池。采用多個(gè)電池串聯(lián)的結(jié)構(gòu)可以對(duì)仿真系統(tǒng)電路中電池包進(jìn)行單體拆裝，可以使用儀表測(cè)量電池工作過(guò)程中的電流、電壓，通過(guò)實(shí)際動(dòng)手操作加深對(duì)電池結(jié)構(gòu)和電池工作過(guò)程的了解。

所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述配電箱包括繼電器，所述繼電器接收所述主控模塊發(fā)送的充放電控制信號(hào)。主控模塊通過(guò)控制繼電器來(lái)控制充放電過(guò)程。充電時(shí)，主控模塊檢測(cè)到磷酸鐵鋰電池組的荷電狀態(tài)已經(jīng)達(dá)到要求，則控制所述繼電器斷開(kāi)停止充電。放電時(shí)，電流先經(jīng)過(guò)預(yù)充電阻，達(dá)到額定電壓，然后放電回路繼電器閉合，開(kāi)始放電。

所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述充電機(jī)由CAN總線與主控模塊連接。所述的電動(dòng)汽車電池管理仿真系統(tǒng)，所述第一采集模塊及第二采集模塊由CAN總線與主控模塊連接。采用CAN總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其安全性、可靠性高，方便快捷、低成本。

本系統(tǒng)完全仿真模擬了實(shí)車電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包含了磷酸鐵鋰電池組和數(shù)控電池組結(jié)合模擬的實(shí)車電池，第一采集模塊、第二采集模塊及主控模塊組成的電池管理系統(tǒng)，充電機(jī)，負(fù)載、配電箱等部件，將整個(gè)電路固定在臺(tái)架上，使得學(xué)生可以很直觀的了解電路各個(gè)部件結(jié)構(gòu)。電路可以實(shí)現(xiàn)電池充電、放電功能，電池信息可以傳遞到上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。這些功能實(shí)際演示了實(shí)車上電池的工作過(guò)程，可以完整展現(xiàn)電池的工作原理。

磷酸鐵鋰電池組和數(shù)控電池組結(jié)合模擬實(shí)車電池，該系統(tǒng)原來(lái)使用的是整套的整車電池，電池總壓有600V，現(xiàn)在使用了一組總壓為40V的真實(shí)鋰電池，節(jié)約了成本，同時(shí)降低了電池總電壓，沒(méi)有高壓隱患。整個(gè)仿真系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)和實(shí)車上電池電路結(jié)構(gòu)高度一致，同時(shí)使用了實(shí)車上廣泛采用的鋰電池和電池管理系統(tǒng)，使系統(tǒng)更加接近實(shí)車的真實(shí)電池電路，學(xué)生能夠?qū)?shí)車上電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有更深刻的認(rèn)識(shí)。配備充電機(jī)和負(fù)載電路，能真實(shí)再現(xiàn)電池充放電過(guò)程，對(duì)于電池工作原理展現(xiàn)的更直觀，學(xué)生可以實(shí)際測(cè)量電池工作過(guò)程中的電流電壓，加深對(duì)電池工作過(guò)程的理解。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō)明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。