CN117523940B - 动力电池管理***及实训教学平台 - Google Patents
动力电池管理***及实训教学平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117523940B CN117523940B CN202410022081.9A CN202410022081A CN117523940B CN 117523940 B CN117523940 B CN 117523940B CN 202410022081 A CN202410022081 A CN 202410022081A CN 117523940 B CN117523940 B CN 117523940B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- resistor
- circuit
- voltage
- thirty
- battery management
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 24
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000000712 assembly Effects 0.000 claims description 5
- 238000000429 assembly Methods 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008140 language development Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000033772 system development Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种动力电池管理***及实训教学平台，实训教学平台包括上位机，动力电池管理***包括电池模组、通信电路和多个电池管理电路，多个电池管理电路包括电压温度检测电路、充放电电流监测电路、均衡控制电路、交流充电控制电路、高压互锁检测电路、高压继电器检测与控制电路、绝缘检测电路，电池管理电路通过通信总线与上位机通信连接，每个电池管理电路相互独立又能联系集中，且在具体的电池管理电路设计中针对教学需求做出了改进。相较于现有技术方案，本发明实现了对电池管理***不同项目的教学，降低了教学难度。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种动力电池管理***及实训教学平台。
背景技术
电池***是新能源电动汽车最重要的组成部分，电池的续航里程、使用寿命、安全性是纯电汽车必须考虑的问题，电池管理***可以监控电池的电压、电流、温度、高压***绝缘性、高压器件是否故障等，不断对电池进行均衡处理，从而防止电池过充和过放电而导致电池失效或过热燃烧、防止高压漏电导致人员触电、防止过流放电损坏高压用电设备等。
目前中高职学校大多教学设备用于故障诊断与检测，用于电池管理***开发的实训设备较少、功能单一，而且电池管理***开发的教学对学员来说复杂难懂，无法满足教学实训需求。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种动力电池管理***及实训教学平台，旨在通过分模块设计和集中式管理，降低动力电池管理***开发的教学难度。
为实现上述目的，本发明提出一种动力电池管理***，应用于实训教学平台，所述实训教学平台包括上位机、负载和车载充电机，所述动力电池管理***包括：
电池模组，包括多个单体电池；
通信电路，所述通信电路包括通信总线和多个与所述通信总线电连接的通信收发电路，所述通信总线用于接入所述上位机；
多个电池管理电路，多个所述电池管理电路与多个所述通信收发电路一一对应电连接；所述电池管理电路用于检测和/或控制所述电池的状态，并输出相应的状态信号经所述通信收发电路和所述通信总线上传至所述上位机显示；
其中，多个所述电池管理电路包括：
电压温度检测电路；
充放电电流监测电路；
均衡控制电路；
交流充电控制电路；
高压互锁检测电路；
高压继电器检测与控制电路；
和绝缘检测电路。
可选地，所述电压温度检测电路包括：
多个电压采集电路和多个温度采集电路，多个所述电压采集电路的采集端和多个所述温度采集电路的采集端分别与多个所述单体电池一一对应连接，所述电压采集电路用于采集所述单体电池正负极之间的输出电压信号，所述温度采集电路用于采集所述单体电池的表面温度信号；电压温度采样芯片，与所述电压采集电路和所述温度采集电路连接，用于接收所述电压采集电路输出的电压信号和所述温度采集电路输出的表面温度信号；
电压温度主控芯片，与所述电压温度采样芯片连接，用于接收所述电压信号和表面温度信号，并经所述通信电路上传至所述上位机进行显示和/或计算。
可选地，所述充放电电流监测电路包括：
电流采样芯片，所述电流采样芯片用于采集所述电池的充放电电流信号；
电流监测主控芯片，与所述电流采样芯片连接，用于接收所述充放电电流信号，并经所述通信电路上传至所述上位机进行显示；
显示组件，与所述电流监测主控芯片连接，用于显示所述充放电电流信号。
可选地，所述均衡控制电路包括：
多个开关电路，所述开关电路与所述单体电池一一并联连接，所述开关电路包括至少一个电阻和与所述电阻串联的开关组件；
开关组件驱动芯片，包括多个驱动端口，多个所述驱动端口与多个所述开关组件的受控端一一对应连接，所述开关组件驱动芯片用于驱动所述开关组件工作；
均衡主控芯片，所述均衡主控芯片包括多个控制端口，所述控制端口与所述开关组件驱动芯片的控制信号输入端一一对应电连接，所述均衡主控芯片用于控制所述开关组件工作；
多个发光组件，所述发光组件与所述均衡主控芯片的控制端口一一对应电连接，当所述控制端口输出控制信号控制对应的开关电路导通时，所述控制端口对应连接的发光组件通电发光。
可选地，所述交流充电控制电路包括CC/CP信号检测电路。
可选地，所述高压互锁检测电路包括PWM发生器，所述PWM发生器用于输出脉冲方波信号和收回脉冲方波信号，以形成高压互锁回路。
可选地，所述高压继电器检测与控制电路包括低边控制电路和高边控制电路。
可选地，所述绝缘检测电路包括：
多个定值电阻，多个所述定值电阻与所述电池模组形成绝缘检测回路；
绝缘检测开关组件，用于接通或断开多个所述定值电阻中的一个或多个。
可选地，所述动力电池管理***的封装体为透明材质。
本发明还提出一种实训教学平台，包括上位机、负载、车载充电机，以及以上所述的动力电池管理***。
本发明的有益效果在于：
采用模块化组成动力电池管理***的***框架，将动力电池管理***的每个功能分成多个相互独立又能联系集中的电池管理电路，降低了教学难度，并实现了对不同项目的教学；且在具体的电池管理电路设计中针对教学需求做出了改进，进一步降低了教学难度，便于学员学习掌握。
附图说明
图1为本发明动力电池管理***及实训教学平台一实施例的电路框图；
图2为本发明电压温度检测电路一实施例的电路结构示意图；
图3为本发明电压温度采样芯片一实施例的电路结构示意图；
图4为本发明电压温度主控芯片一实施例的电路结构示意图；
图5为本发明充放电电流检测电路一实施例的电路结构示意图；
图6为本发明均衡控制电路一实施例的电路结构示意图；
图7为本发明CC/CP信号检测电路一实施例的电路结构示意图；
图8为本发明绝缘检测电路一实施例的电路结构图；
图9为本发明实训教学平台一实施例的立体结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种动力电池管理***，应用于实训教学平台，旨在降低动力电池管理***开发的教学难度。
在一实施例中，如图1所示，所述实训教学平台包括上位机11、负载15和车载充电机13，所述动力电池管理***包括：
电池模组14，包括多个单体电池；
通信电路12，所述通信电路包括通信总线和多个与所述通信总线电连接的通信收发电路，所述通信总线用于接入所述上位机；
多个电池管理电路，多个所述电池管理电路与多个所述通信收发电路一一对应电连接；所述电池管理电路用于检测和/或控制所述电池的状态，并输出相应的状态信号经所述通信收发电路和所述通信总线上传至所述上位机显示；
其中，多个所述电池管理电路包括：
电压温度检测电路16；
充放电电流监测电路17；
均衡控制电路18；
交流充电控制电路19；
高压互锁检测电路20；
高压继电器检测与控制电路21；
和绝缘检测电路22。
具体地，为了降低动力电池管理***开发的教学难度，本申请提出的动力电池管理***采用分模块教学，分模块指多个独立的电池管理电路，多个电池管理电路针对不同的教学项目可以单独用于教学，也可通过通信总线相互连接集中进行教学。
在一实施例中，所述单体电池可选用刀片电池；刀片电池热稳定性好，若干节刀片电池可以通过点焊组成模组。
在一实施例中，所有电池管理电路的控制程序可使用C语言进行编写。
可以理解的是，现有电池管理***的控制程序代码基本由Matlab、Simulink、ECUCoder等自动代码生成工具生成，学员难以学习到电池管理***程序编写技能，因此本实施例中所有电池管理电路的控制程序用最基础的C语言进行编写，便于学员学习基础C语言开发。
在一实施例中，所述通信电路可选用CAN总线通信电路，CAN总线是车辆控制领域通行的通信方式，CAN总线通过CAN收发电路将动力电池管理***的所有数据集中起来，实现驱动负载和整体故障报警，同时与上位机进行通信将电压、温度、电池容量、当前电流、绝缘电阻、每个继电器状态、互锁状态、故障信息等进行显示；同时，CAN总线还用于动力电池管理***各模块与车载充电机之间的通信，用以确定交流充电数据。
由以上实施例可知，本申请所提出的动力电池管理***各分模块相互独立又能联系集中，针对教学所需适用于不同教学项目，降低了教学难度；同时所有模块采用基础C语言进行开发，便于学员学习电池管理***程序编写技能。
基于上述实施例，在进一步的实施例中，所述电压温度检测电路包括：
多个电压采集电路和多个温度采集电路，多个所述电压采集电路的采集端和多个所述温度采集电路的采集端分别与多个所述单体电池一一对应连接，所述电压采集电路用于采集所述单体电池正负极之间的输出电压信号，所述温度采集电路用于采集所述单体电池的表面温度信号；电压温度采样芯片，用于接收所述电压采集电路输出的电压信号和所述温度采集电路输出的表面温度信号；
电压温度主控芯片，与所述电压温度采样芯片连接，接收所述电压信号和表面温度信号，并经所述通信电路上传至所述上位机进行显示和/或计算。
具体地，如图2所示，图2为电压温度检测电路一实施例的电路框图：采样芯片通过电压采集电路采集每一个单体电池的电压信号和温度信号；电池单体通过串联方式依次叠加，电压采集电路可选用经典的RC滤波电路实现单体电池的电压采样；温度采集电路可选用热敏电阻（NTC）实现单体电池的表面温度采样。
在一实施例中，如图3所示，电压温度采样芯片可选用型号为BQ76940的采样芯片，所述BQ76940芯片包括与电压采集电路一一对应连接的采样端口（VC0至VC15），还包括CHG与DSG模块用于根据接收到的电压信息和温度信息控制充放电以防止电池过充或欠压。
在一实施例中，如图4所示，电压温度主控芯片可选用型号为STM32F103C8T6的控制芯片，所述STM32F103C8T6控制芯片与电压温度采样芯片可选用I2C通信连接方式，用以接收电压温度采集芯片采集到的单体电池电压信息和温度信息，并通过CAN收发电路和CAN总线与上位机通信连接。
上位机接收到所述电压温度主控芯片传递的信息后，实时显示每节单体电池的电压、温度、最高电压、最低电压、单体电池压差、SOC、SOH、充电和放电状态等数据。
进一步地，所述充放电电流监测电路包括：
电流采样芯片，所述电流采样芯片通过霍尔电流传感器采集所述电池的充放电电流信号；
电流监测主控芯片，与所述电流采样芯片连接，用于接收所述充放电电流信号，并经所述通信电路上传至所述上位机进行显示；
显示组件，与所述电流监测主控芯片连接，用于显示所述充放电电流信号。
具体地，如图5所示，图5为充放电电流检测电路一实施例的电路结构图。
电流采样芯片通过霍尔电流传感器采集电池模组充电或放电的电流信号，并将所述电流信号通过芯片的OUT端口传送至电流监测主控芯片。
在本实施例中，电流监测主控芯片可选用型号为STC12C5204AD28的控制芯片，所述电流监测主控芯片包括与所述电流采样芯片相连的信号接收端口、与通信电路相连的通信收发端口，以及用于控制显示组件的若干控制端口。
在本实施例中，显示组件可选用LED数码管显示电流信号，图5示出一种4位8段的LED数码管，对应的电流监测主控芯片具有8个LED控制信号输出端和4个选位信号输出端；LED数码管直观地对充放电实时电流进行显示和监测。
进一步地，所述均衡控制电路包括：
多个开关电路，所述开关电路与所述单体电池一一并联连接，所述开关电路包括至少一个电阻和与所述电阻串联的开关组件；
开关组件驱动芯片，包括多个驱动端口，多个所述驱动端口与多个所述继电器开关的受控端一一对应连接，所述开关组件驱动芯片用于驱动所述开关组件工作；
均衡主控芯片，所述均衡主控芯片包括多个控制端口，所述控制端口与所述开关组件驱动芯片的控制信号输入端一一对应电连接，所述均衡主控芯片用于控制所述开关组件工作；
多个发光组件，所述发光组件与所述均衡主控芯片的控制端口一一对应电连接，当所述控制端口输出控制信号控制对应的开关电路导通时，所述控制端口对应连接的发光组件通电发光。
具体地，如图6所示，图6为所述均衡控制电路一实施例的电路结构图：
本实施例所采用的均衡控制方法为负载消耗型均衡，单体电池（B1至B15）串联连接，单体电池与限流保护电阻（R1至R16）一一交错串联；每个限流保护电阻并联一个所述开关电路；所述开关电路的开关组件可选用继电器开关（JK1至JK16），任一开关电路的开关组件串联一个电阻（R17至R32）；开关组件驱动芯片可选用型号为ULN2003A的驱动芯片，用以驱动继电器开关工作；均衡主控芯片可选用型号为STC89C52RC的主控芯片。
具体地，当某节单体电池的电压过高时，通过控制继电器开关导通所述开关电路，充电电流通过所述开关电路的电阻分流，以使电压高的电池充电电流小，电压低的电池充电电流大，实现电池电压的均衡。
本实施例还包括发光组件，发光组件可选用LED灯，均衡主控芯片的控制端口与多个LED灯一一对应连接，当均衡主控芯片对某节单体电池进行均衡时（即对应开关电路导通），对应的LED灯亮起，方便学员了解均衡原理和控制方式。
进一步地，所述交流充电控制电路包括CC/CP信号检测电路。
可以理解的是，交流充电***和车辆之间通过模拟电平实现“握手”，CC/CP信号检测电路用于交流充电接口物理连接确认，以及充电过程的引导；交流充电控制电路还包括主控电路（单片机）。
具体地，如图7所示，图7为CC/CP信号检测电路一实施例的电路结构图，包括CP唤醒电路以及充电引导控制电路，电路结构具体如下：
充电引导控制电路：二极管D2的阳极连接CP信号输入端，电阻R33、电阻R34、电阻R35和电阻R36所在支路构成并联电路，二极管D2的阴极连接所述并联电路的第一端，所述并联电路的第二端接地，电阻R33所在支路还串联开关管Q1，开关管Q1的第一端连接电阻R33，开关管Q1的第二端接地，电阻R36所在支路还串联电阻R37，电阻R37的第一端连接电阻R36，电阻R37的第二端接地，电阻R37的第一端为CP检测信号输出端口OUT1；电阻R37的第一端还连接第五电容C5的第一端，第五电容C5的第二端接地；二极管D2的阳极还连接双向稳压二极管D3的第一端，双向稳压二极管D3的第二端接地。
具体地，当充电枪与电池模块的充电接口插接完成前，主控电路接收到的CP信号为12V高电平；充电枪接入充电接口后，充电枪的CP输出信号变为9V PWM信号；交流充电主控电路接收到9V PWM信号后先通过CAN通信电路确认电池高压***和通信***无故障，再输出信号控制三极管Q1导通，以使CP信号跳变为6V PWM信号，供电设备（如车载充电机）检测到6V PWM信号后开始通过充电枪为汽车充电。
CP唤醒电路：二极管D1的阳极连接CP信号输入端，二极管D1的阴极连接电阻R38的第一端，电阻R38第二端连接电阻R39的第一端，电阻R39的第二端接地，电阻R39的第一端为唤醒检测端口OUT2；二极管D1的第二端还连接第一电容C1和第二电容C2的第一端，第一电容C1和第二电容C2的第二端接地；二极管D1的阴极还连接电阻R40的第一端，电阻R40的第二端为唤醒输出端口OUT3，电阻R40的第二端还连接第三开关管Q3的第一端，第三开关管Q3的第二端连接第四电容的第一端，第三开关管Q3的第二端引出Q3导通检测端口OUT4，第四电容的第二端接地，第三开关管Q3的受控端连接第二开关管Q2的第一端，第二开关管Q2的第二端接地，第二开关管Q2的受控端通过电阻R41连接交流充电主控电路。
具体地，当充电枪接入充电接口后，唤醒检测端口OUT2检测到CP信号后，输出控制信号控制第二开关管Q2导通，进而使第三开关管Q3导通接地，唤醒输出端口输出唤醒信号至动力电池管理***，动力电池管理***进入充电流程。
进一步地，所述高压互锁检测电路包括PWM发生器，所述PWM发生器用于输出脉冲方波信号和收回脉冲方波信号，以形成高压互锁回路。
具体地，车辆上电前需要检测电路的完整性，保证高压安全，以避免因虚接等问题造成事故；高压互锁检测电路利用低压回路的检测信号来判断高压回路的每个高压接插件是否连接完整与紧固，确保高压回路电气的连通性与完整性。
本实施例采用PWM高压互锁检测方案，所述高压互锁检测电路包括PWM发生器，PWM发生器发出一定占空比的方波信号，所述方波信号经过每一个高压接插件后被PWM信号发生器收回，根据方波信号的占空比变化来判断所述高压互锁回路的完整性；所述高压接插件可以包括电池模组、负载、车载充电机、高压分线盒等高压器件上的高压接插件，也可包括外部各电机及电机控制器、空调压缩机、电加热器等高压器件上的高压接插件。
进一步地，所述高压继电器检测与控制电路包括低边控制电路和高边控制电路。
具体地，继电器的控制分为低边控制与高边控制两种方式，将低边控制电路和高边控制电路都布置在所述高压继电器检测与控制电路中，便于学员学习两种控制方式和原理；可选地，低边控制电路和高边控制电路都使用PWM脉冲信号控制MOS管的通断，进而控制继电器吸合与断开。
在一实施例中，高压继电器包括总正继电器、总负继电器、预充继电器、DC-DC继电器和交流慢充继电器。
进一步地，所述绝缘检测电路包括：多个定值电阻，多个所述定值电阻与所述电池模组形成绝缘检测回路；绝缘检测开关组件，用于接通或断开多个所述定值电阻中的一个或多个。
具体地，如图8所示，图8为所述绝缘检测电路一实施例的电路结构图：
所述绝缘检测开关组件可选用光耦隔离器，以避免电连接干扰；光耦隔离器型号可选用AQV258HAX；电阻R42的第一端连接控制电路电源VCC，电阻R42的第二端连接光耦隔离器内发光二极管的阳极，开关管Q4的第一端连接所述发光二极管的阴极，开关管Q4的第二端接地，通过控制开关管Q4的受控端控制所述光耦隔离器的通断；电阻R43、R44、R45、R46串联于电池模组输出正极与公共地之间，形成第一支路；电阻R47、R48、R49、R50、R51和光耦隔离器串联于电池模组输出正极与公共地之间，形成第二支路；所述第一支路与第二支路并联，通过光耦隔离器控制所述第二支路的通断。
本实施例采用对地绝缘检测方法，适用于基础教学使用；通过开关组件控制第二支路电阻的接入和切出，两次测量电池模组正负极对地电压值，通过基尔霍夫定律计算电池模组正负极对地电阻。
进一步地，所述电池管理电路的封装体为透明材质。
具体地，所述电池管理电路可选用亚克力玻璃板进行封装，便于学员查看和监测任一电池管理电路的运行过程。
综上所述，本发明提出的一种动力电池管理***，采用模块化组成动力电池管理***的***框架，将动力电池管理***的每个功能分成多个相互独立又能联系集中的电池管理电路，降低了教学难度，并实现了对不同项目的教学；且在具体的电池管理电路设计中针对教学需求做出了改进，进一步降低了教学难度，便于学员学习掌握。
本发明还提出一种实训教学平台，如图9所示，在一实施例中，实训教学平台包括上位机11、负载15、车载充电机13，以及以上所述的动力电池管理***。
在本实施例中，所述动力电池管理***包括电池模组14，以及电压温度检测电路16、充放电电流监测电路17、均衡控制电路18、交流充电控制电路19、高压继电器检测与控制电路21和绝缘检测电路22中的至少一者。
具体地，所述车载充电机13用于为电池模组充电，所述车载充电机13包括交流充电***，所述实训教学平台还包括与所述车载充电机13配套的交流充电接口和交流充电枪；所述负载15用于电池模组14放电，所述负载15可选用500W永磁转子电机；所述动力电池管理***在有电池模组14和负载15的情况下运行。
在一实施例中，所述实训教学平台还包括配电箱24，用于对高压配电线路进行管理，高压互锁检测电路位于所述配电箱24内；以及DC-DC转换器23，用于调节电池模组14的输出。
所述上位机11包括上位机软件，上位机软件用于动力电池管理***的参数显示、设置、编程和调试，所述上位机软件使用Visual Studio（winform）***进行开发，具有代码简单、界面可自由设计、交互式教学等特点。
所述上位机11还包括SOC计算模块，用于计算电池剩余容量；SOC计算方法可选用安时积分法和开路电压法。
所述上位机11还包括PCB原理教学、C语言编程教学等教学资源包。
本申请所提出的一种实训教学平台具有以上所述动力电池管理***的所有特点和有益效果，在此不作赘述；同时，所述实训教学平台通过上位机集成了参数显示、设置、编程和调试，以及相关教学资源，实现了动力电池管理***教学的一体化设计；所述实训教学平台可用于中高职院校的动力电池管理***的开发学习和实训。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。
Claims (4)
1.一种动力电池管理***，应用于实训教学平台，其特征在于，所述实训教学平台包括上位机、负载和车载充电机，所述动力电池管理***包括：
电池模组，包括多个单体电池；
通信电路，所述通信电路包括通信总线和多个与所述通信总线电连接的通信收发电路，所述通信总线用于接入所述上位机；
多个电池管理电路，多个所述电池管理电路与多个所述通信收发电路一一对应电连接；所述电池管理电路用于检测和/或控制所述电池的状态，并输出相应的状态信号经所述通信收发电路和所述通信总线上传至所述上位机显示；
其中，多个所述电池管理电路包括：
电压温度检测电路，所述电压温度检测电路包括多个电压采集电路和多个温度采集电路、电压温度采样芯片以及电压温度主控芯片；多个所述电压采集电路的采集端和多个所述温度采集电路的采集端分别与多个所述单体电池一一对应连接，所述电压采集电路用于采集所述单体电池正负极之间的输出电压信号，所述温度采集电路用于采集所述单体电池的表面温度信号；所述电压温度采样芯片与所述电压采集电路和所述温度采集电路连接，用于接收所述电压采集电路输出的电压信号和所述温度采集电路输出的表面温度信号；所述电压温度主控芯片与所述电压温度采样芯片连接，用于接收所述电压信号和表面温度信号，并经所述通信电路上传至所述上位机进行显示和/或计算；
充放电电流监测电路，所述充放电电流监测电路包括电流采样芯片、电流监测主控芯片和显示组件；所述电流采样芯片用于采集所述电池的充放电电流信号；所述电流监测主控芯片与所述电流采样芯片连接，用于接收所述充放电电流信号，并经所述通信电路上传至所述上位机进行显示；所述显示组件与所述电流监测主控芯片连接，用于显示所述充放电电流信号；
均衡控制电路，所述均衡控制电路包括多个开关电路、开关组件驱动芯片、均衡主控芯片以及多个发光组件；所述开关电路与所述单体电池一一对应并联连接，所述开关电路包括至少一个电阻和与所述电阻串联的开关组件；所述开关组件驱动芯片包括多个驱动端口，多个所述驱动端口与多个所述开关组件的受控端一一对应连接，所述开关组件驱动芯片用于驱动所述开关组件工作；所述均衡主控芯片包括多个控制端口，所述控制端口与所述开关组件驱动芯片的控制信号输入端一一对应电连接，所述均衡主控芯片用于控制所述开关组件工作；所述发光组件与所述均衡主控芯片的控制端口一一对应电连接，当所述控制端口输出控制信号控制对应的开关电路导通时，所述控制端口对应连接的发光组件通电发光；
交流充电控制电路，包括CC/CP信号检测电路，所述CC/CP信号检测电路用于交流充电接口物理连接确认以及充电过程的引导，所述CC/CP信号检测电路包括CP唤醒电路以及充电引导控制电路；
高压互锁检测电路；
高压继电器检测与控制电路，所述高压继电器检测与控制电路包括低边控制电路和高边控制电路；
和绝缘检测电路，所述绝缘检测电路包括多个定值电阻和绝缘检测开关组件，多个所述定值电阻与所述电池模组形成绝缘检测回路；所述绝缘检测开关组件用于接通或断开多个所述定值电阻中的一个或多个；所述绝缘检测开关组件包括光耦隔离器，以避免电连接干扰；
其中，所述充电引导控制电路具体包括：第二二极管（D2）、双向稳压二极管（D3）、第三十三电阻（R33）、第三十四电阻（R34）、第三十五电阻（R35）、第三十六电阻（R36）、第三十七电阻（R37）、第一开关管（Q1）和第五电容（C5）；其中，第二二极管（D2）的阳极连接CP信号输入端，第三十三电阻（R33）、第三十四电阻（R34）、第三十五电阻（R35）和第三十六电阻（R36）所在支路构成并联电路，第二二极管（D2）的阴极连接所述并联电路的第一端，所述并联电路的第二端接地，第三十三电阻（R33）所在支路还串联第一开关管（Q1），第一开关管（Q1）的第一端连接第三十三电阻（R33），第一开关管（Q1）的第二端接地，第三十六电阻（R36）所在支路还串联第三十七电阻（R37），第三十七电阻（R37）的第一端连接第三十六电阻（R36），第三十七电阻（R37）的第二端接地，第三十七电阻（R37）的第一端为CP检测信号输出端口；第三十七电阻（R37）的第一端还连接第五电容（C5）的第一端，第五电容（C5）的第二端接地；第二二极管（D2）的阳极还连接所述双向稳压二极管（D3）的第一端，所述双向稳压二极管（D3）的第二端接地；
所述CP唤醒电路具体包括：第一二极管（D1）、第三十八电阻（R38）、第三十九电阻（R39）、第四十电阻（R40）、第四十一电阻（R41）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第四电容（C4）和第三开关管（Q3）；其中，第一二极管（D1）的阳极连接CP信号输入端，第一二极管（D1）的阴极连接第三十八电阻（R38）的第一端，第三十八电阻（R38）第二端连接第三十九电阻（R39）的第一端，第三十九电阻（R39）的第二端接地，第三十九电阻（R39）的第一端连接唤醒检测端口；第一二极管（D1）的第二端还连接第一电容（C1）和第二电容（C2）的第一端，第一电容（C1）和第二电容（C2）的第二端接地；第一二极管（D1）的阴极还连接第四十电阻（R40）的第一端，第四十电阻（R40）的第二端为唤醒输出端口，第四十电阻（R40）的第二端还连接第三开关管（Q3）的第一端，第三开关管（Q3）的第二端连接第四电容的第一端，第三开关管（Q3）的第二端导通检测端口，第四电容（C4）的第二端接地，第三开关管（Q3）的受控端连接第二开关管（Q2）的第一端，第二开关管（Q2）的第二端接地，第二开关管（Q2）的受控端通过第四十一电阻（R41）连接交流充电主控电路；
所述绝缘检测电路具体包括：第四开关管（Q4）和多个电阻；其中，第四十二电阻（R42）的第一端连接控制电路电源，第四十二电阻（R42）的第二端连接光耦隔离器内发光二极管的阳极，第四开关管（Q4）的第一端连接所述发光二极管的阴极，第四开关管（Q4）的第二端接地，通过控制第四开关管（Q4）的受控端控制所述光耦隔离器的通断；多个电阻（R43、R44、R45、R46）串联于电池模组输出正极与公共地之间，形成第一支路；另有多个电阻（R47、R48、R49、R50和R51）和光耦隔离器串联于电池模组输出正极与公共地之间，形成第二支路；所述第一支路与第二支路并联，通过光耦隔离器控制所述第二支路的通断。
2.如权利要求1所述的动力电池管理***，其特征在于，所述高压互锁检测电路包括PWM发生器，所述PWM发生器用于输出脉冲方波信号和收回脉冲方波信号，以形成高压互锁回路。
3.如权利要求1所述的动力电池管理***，其特征在于，所述动力电池管理***的封装体为透明材质。
4.一种实训教学平台，其特征在于，包括上位机、负载、车载充电机，以及权利要求1至3中任一项所述的动力电池管理***。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410022081.9A CN117523940B (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 动力电池管理***及实训教学平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410022081.9A CN117523940B (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 动力电池管理***及实训教学平台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117523940A CN117523940A (zh) | 2024-02-06 |
| CN117523940B true CN117523940B (zh) | 2024-04-19 |
Family
ID=89744314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410022081.9A Active CN117523940B (zh) | 2024-01-08 | 2024-01-08 | 动力电池管理***及实训教学平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117523940B (zh) |
Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008092343A1 (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Battery charging method and device |
| CN203445668U (zh) * | 2013-09-23 | 2014-02-19 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | 一种分布式电池管理*** |
| CN204012834U (zh) * | 2014-07-23 | 2014-12-10 | 山东大学 | 一种磷酸铁锂动力电池管理*** |
| CN104881001A (zh) * | 2014-04-25 | 2015-09-02 | 安徽贵博新能科技有限公司 | 一种基于深度学习网络的储能电池管理*** |
| CN105576751A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-11 | 清华大学 | 一种主被动复合均衡的电池充电电路 |
| CN106240391A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-21 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 一种电池管理***的被动均衡电路 |
| CN206364145U (zh) * | 2015-03-16 | 2017-07-28 | 昶洧新能源汽车发展有限公司 | 用于管理多个电池模块的电动车辆电源管理*** |
| CN206834282U (zh) * | 2017-05-19 | 2018-01-02 | 西安科技大学 | 一种电动汽车电池管理*** |
| CN207938239U (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-02 | 长春市康嘉教学设备有限公司 | 一种bms电池管理***实训台 |
| CN108923082A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-30 | 爱驰汽车有限公司 | 分布式电池管理***及电池包 |
| CN109061487A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-21 | 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司 | 一种电池管理***结构及其检测电路 |
| CN109050258A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 重庆邮电大学 | 一种具有无线通信功能的电池***及维护方法 |
| CN110386027A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-10-29 | 东北大学 | 云计算和边缘计算相结合的电动汽车用电池管理*** |
| CN111211587A (zh) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 联正电子(深圳)有限公司 | 一种均衡电路、充电装置及储能装置 |
| CN111627286A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-04 | 天津市职业大学 | 一种电动车动力电池pack装调教学平台及其教学方法 |
| CN111883864A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-03 | 行云新能科技（深圳）有限公司 | 动力电池包测试组件与实训平台 |
| CN211955755U (zh) * | 2019-09-30 | 2020-11-17 | 威凯检测技术有限公司 | 一种新能源汽车电池管理***性能测试装置 |
| CN112886667A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-01 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种用于被动均衡电路的菊花链通信*** |
| CN213400081U (zh) * | 2020-09-10 | 2021-06-08 | 四川工程职业技术学院 | 动力电池***实训教学平台 |
| CN113570953A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-29 | 北交新源(北京)科技有限公司 | 基于模拟电池的电池***教学平台及实现方法 |
| WO2022156403A1 (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 中国第一汽车股份有限公司 | 继电器诊断测试方法、装置、存储介质、上位机及*** |
| WO2023185473A1 (zh) * | 2022-04-02 | 2023-10-05 | 深圳市道通科技股份有限公司 | 一种电池检测装置及电池检测*** |
-
2024
- 2024-01-08 CN CN202410022081.9A patent/CN117523940B/zh active Active
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008092343A1 (en) * | 2007-01-25 | 2008-08-07 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Battery charging method and device |
| CN203445668U (zh) * | 2013-09-23 | 2014-02-19 | 安徽江淮汽车股份有限公司 | 一种分布式电池管理*** |
| CN104881001A (zh) * | 2014-04-25 | 2015-09-02 | 安徽贵博新能科技有限公司 | 一种基于深度学习网络的储能电池管理*** |
| CN204012834U (zh) * | 2014-07-23 | 2014-12-10 | 山东大学 | 一种磷酸铁锂动力电池管理*** |
| CN206364145U (zh) * | 2015-03-16 | 2017-07-28 | 昶洧新能源汽车发展有限公司 | 用于管理多个电池模块的电动车辆电源管理*** |
| CN105576751A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-05-11 | 清华大学 | 一种主被动复合均衡的电池充电电路 |
| CN106240391A (zh) * | 2016-08-15 | 2016-12-21 | 惠州市蓝微新源技术有限公司 | 一种电池管理***的被动均衡电路 |
| CN206834282U (zh) * | 2017-05-19 | 2018-01-02 | 西安科技大学 | 一种电动汽车电池管理*** |
| CN207938239U (zh) * | 2018-04-24 | 2018-10-02 | 长春市康嘉教学设备有限公司 | 一种bms电池管理***实训台 |
| CN109061487A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-12-21 | 国网江苏省电力有限公司泰州供电分公司 | 一种电池管理***结构及其检测电路 |
| CN109050258A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-12-21 | 重庆邮电大学 | 一种具有无线通信功能的电池***及维护方法 |
| CN108923082A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-30 | 爱驰汽车有限公司 | 分布式电池管理***及电池包 |
| CN111211587A (zh) * | 2018-11-21 | 2020-05-29 | 联正电子(深圳)有限公司 | 一种均衡电路、充电装置及储能装置 |
| CN110386027A (zh) * | 2019-06-19 | 2019-10-29 | 东北大学 | 云计算和边缘计算相结合的电动汽车用电池管理*** |
| CN211955755U (zh) * | 2019-09-30 | 2020-11-17 | 威凯检测技术有限公司 | 一种新能源汽车电池管理***性能测试装置 |
| CN111627286A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-04 | 天津市职业大学 | 一种电动车动力电池pack装调教学平台及其教学方法 |
| CN111883864A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-11-03 | 行云新能科技（深圳）有限公司 | 动力电池包测试组件与实训平台 |
| CN213400081U (zh) * | 2020-09-10 | 2021-06-08 | 四川工程职业技术学院 | 动力电池***实训教学平台 |
| WO2022156403A1 (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 中国第一汽车股份有限公司 | 继电器诊断测试方法、装置、存储介质、上位机及*** |
| CN112886667A (zh) * | 2021-02-20 | 2021-06-01 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种用于被动均衡电路的菊花链通信*** |
| CN113570953A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-10-29 | 北交新源(北京)科技有限公司 | 基于模拟电池的电池***教学平台及实现方法 |
| WO2023185473A1 (zh) * | 2022-04-02 | 2023-10-05 | 深圳市道通科技股份有限公司 | 一种电池检测装置及电池检测*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117523940A (zh) | 2024-02-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104158259B (zh) | 基于v2g技术的车载充放电控制方法 | |
| CN103715737B (zh) | 一种锂电池充放电管理*** | |
| CN103454554B (zh) | 一种电流互感器极性测试仪 | |
| CN201773918U (zh) | 动力锂蓄电池组管理*** | |
| CN202696179U (zh) | 一种电池管理*** | |
| CN213183232U (zh) | 小型车智能动力电池模组实训台 | |
| CN204990922U (zh) | 纯电动汽车bms电池管理***试验台 | |
| CN203502540U (zh) | 一种电流互感器极性测试仪 | |
| CN211237446U (zh) | 一种电池管理及充电原理实训*** | |
| CN107351793B (zh) | 一种车载电源***及汽车 | |
| CN108429299B (zh) | 带隔离通迅自动转换技术的双电压应急启动电源 | |
| CN210037993U (zh) | 电池管理***功能测试设备 | |
| CN117523940B (zh) | 动力电池管理***及实训教学平台 | |
| CN103101447A (zh) | 电动摩托车的充电显示装置及方法 | |
| CN115389858B (zh) | 多功能缆上控制盒自动检测方法、存储介质及多功能缆上控制盒 | |
| CN111627286A (zh) | 一种电动车动力电池pack装调教学平台及其教学方法 | |
| CN218069152U (zh) | 一种直流充电桩充电***教学及测试装置 | |
| CN209357323U (zh) | 一种新能源汽车能源转换演示装置 | |
| CN109686201A (zh) | 一种实训教学用纯电动汽车动力电池管理*** | |
| CN114919437A (zh) | 锂电叉车充电***及方法 | |
| CN208255331U (zh) | 一种充电桩cc/cp功能测试装置 | |
| CN111883864A (zh) | 动力电池包测试组件与实训平台 | |
| CN112904195A (zh) | 一种ftu与柱上开关现场检测装置 | |
| CN206489239U (zh) | 一种电池管理***采集线束的检测装置 | |
| CN209980516U (zh) | 一种电动汽车充电***实训装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |