CN210402782U - 一种电动汽车电池***实训装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种电动汽车电池***实训装置，包括：实训台板、上位机、故障设置装置、电池***模拟电路板，所述电池***模拟电路板安装在所述实训台板上，让学员直观的快速的了解动力电池***的构造，并通过专用线束将其与故障设置装置进行连接，故障设置装置又与上位机之间无线通信，实现了既可以远程设置故障，又可以手动设置故障，便于教学和考核。

Description

一种电动汽车电池***实训装置

技术领域

本实用新型涉及教育装置技术领域，特别涉及一种电动汽车电池***实训装置。

背景技术

动力电池***对于电动汽车而言，犹如汽油之于传统燃油车，是车辆的重要能量来源或唯一能量来源。认识和了解动力电池***的结构以及电路故障检测对于学习汽车维修的学员来说是非常重要的。

因此本实用新型设计了一种电动汽车电池***实训装置，包括实训台板、上位机和故障设置装置，将电池***模拟电路板安装在实训台板上，让学员直观的快速的了解动力电池***的构造，并通过专用线束将其与故障设置装置进行连接，故障设置装置又与上位机之间无线通信，实现了既可以远程设置故障，又可以手动设置故障，便于教学和考核。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提出一种电动汽车电池***实训装置，实现了既可以远程设置故障，又可以手动设置故障，便于教学和考核。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电动汽车电池***实训装置，其特征在于，包括：实训台板、上位机、故障设置装置、电池***模拟电路板，所述电池***模拟电路板安装在所述实训台板上，所述电池***模拟电路板包括单片机控制模块、动力电池组、温度传感器组、动力电池温度采集模块、单节电池电压采集模块、动力电池电流采集模块、动力电池充电电流均衡模块、低压电源模块、充电唤醒模块、CAN收发器模块、冷却***驱动模块、继电器驱动隔离模块、继电器控制模块、动力电池正极控制继电器、预充继电器、动力电池负极控制继电器、外接高压接口、外接低压接口、多个电流驱动模块、多个故障指示灯和***电源指示灯，动力电池正极控制继电器和预充继电器并联后的一端连接所述外接高压接口的正极输出，另一端串联所述动力电池电流采集模块后连接至动力电池组的正极，所述外接高压接口的负极依次串联所述动力电池估计控制继电器和动力电池充电电流均衡模块后连接至所述动力电池组的负极，所述单片机控制模块的一个控制输出端子连接所述继电器驱动隔离模块的输入端，所述继电器驱动隔离模块的输出端连接所述继电器控制模块的输入端，所述继电器控制模块的输出端分别连接所述动力电池正极控制继电器、预充继电器、动力电池负极控制继电器的控制端，所述动力电池组由多个单节电池串联而成，每个单节电池的电压端均连接所述单节电池电压采集模块的输入端，所述单节电池电压采集模块的输出端连接所述单片机控制模块，每节电池对应连接一个温度传感器，温度传感器连接动力电池温度采集模块的输入端，所述动力电池温度采集模块的输出端连接所述单片机控制模块的输入端，所述CAN收发器模块串联在外接低压接口与单片机控制模块之间以实现单片机控制模块和其他单元之间的通讯，所述外接低压接口分别连接所述低压电源模块和所述充电唤醒模块，所述充电唤醒模块连接单片机控制模块的输入端，所述单片机控制模块的输出端还连接所述冷却***控制驱动模块的输入端，所述冷却***控制驱动模块连接所述外接低压接口，所述单片机控制模块通过所述电流驱动模块连接多个所述故障指示灯和***电源指示灯；

其中，所述故障设置装置至少包括故障控制器和正极继电器故障模块、负极继电器故障模块、预充继电器故障模块、唤醒线路故障模块、CAN通信线路故障模块、单体电池电压采集监控电路故障模块、电流采集监控电路故障模块、温度采集监控电路故障模块，所述故障控制器分别连接各故障模块的控制端，故障控制器与上位机之间无线通信连接，所述正极继电器故障模块串联连接在动力电池正极控制继电器与动力电池组之间，所述负极继电器故障模块串联连接在动力电池负极控制继电器与动力电池组之间，预充继电器故障模块串联在预充继电器和动力电池组之间，唤醒线路故障模块串联连接在充电唤醒模块与单片机控制模块之间，CAN通信线路故障模块串联在CAN 收发器模块与单片机控制模块之间，单体电池电压采集监控电路故障模块串联在单节电池电压采集模块与单片机控制模块之间，电流采集监控电路故障模块串联在动力电池电流采集模块与单片机控制模块之间，温度采集监控电路故障模块串联连接在动力电池温度采集模块与单片机控制模块之间；

单片机控制模块与其他模块均设有一个测量孔，用于测量所在端子的实时电压。

进一步，所述单片机控制模块和故障控制器均采用STM32F105VC单片机芯片。

进一步，所述故障指示灯包括正极继电器故障灯、负极继电器故障灯、预充继电器故障灯、唤醒线路故障灯、CAN通信线路故障灯、单体电池电压采集监控电路故障灯、电流采集监控电路故障灯、温度采集监控电路故障灯。

进一步，上述各故障模块均由相互并联的断路继电器和虚接继电器组成，断路继电器和虚接继电器的控制端分别连接所述故障控制器，所述断路继电器的常闭触点为输出端，所述虚接继电器的常开触点串联电阻后作为输出端。

本实用新型的优点在于：本实用新型设计了一种电动汽车电池***实训装置，包括实训台板、上位机和故障设置装置，将电池***模拟电路板安装在实训台板上，让学员直观的快速的了解动力电池***的构造，并通过专用线束将其与故障设置装置进行连接，故障设置装置又与上位机之间无线通信，实现了既可以远程设置故障，又可以手动设置故障，便于教学和考核。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的一种电动汽车电池***实训装置的结构图；

图2为本实用新型的电池***模拟电路板的电路原理图；

图3为本实用新型的其中一个故障模块的电路结构示意图。

其中：1、上位机；2、故障设置装置；3、实训台板；4、电池***模拟电路板；5、接口模块；6、接口单元；21、故障控制器；22、正极继电器故障模块；23、负极继电器故障模块；24、预充继电器故障模块；25、唤醒线路故障模块；26、CAN通信线路故障模块；27、单体电池电压采集监控电路故障模块；28、电流采集监控电路故障模块；29、温度采集监控电路故障模块；401单片机控制模块；402、动力电池组；403、温度传感器组；404、动力电池温度采集模块；405、继电器驱动隔离模块；406、继电器控制模块； 407、动力电池正极控制继电器；408、预充继电器；409、动力电池负极控制继电器；410、外接高压接口；411、多个电流驱动模块；412、外接低压接口； 413、动力电池电流采集模块；414、动力电池充电电流均衡模块；415、单节电池电压采集模块；416、CAN收发器模块；417、冷却***驱动模块；418、低压电源模块；419、充电唤醒模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图3所示，一种电动汽车电池***实训装置，其特征在于，包括：实训台板3、上位机1、故障设置装置2、电池***模拟电路板4，所述电池***模拟电路板4安装在所述实训台板3上，所述电池***模拟电路板4包括单片机控制模块、动力电池组402、温度传感器组403、动力电池温度采集模块404、单节电池电压采集模块415、动力电池电流采集模块413、动力电池充电电流均衡模块414、低压电源模块418、充电唤醒模块、CAN收发器模块416、冷却***驱动模块417、继电器驱动隔离模块405、继电器控制模块 406、动力电池正极控制继电器407、预充继电器408、动力电池负极控制继电器409、外接高压接口410、外接低压接口412、多个电流驱动模块411、多个故障指示灯和***电源指示灯DS9，动力电池正极控制继电器407和预充继电器408并联后的一端连接所述外接高压接口410的正极输出，另一端串联所述动力电池电流采集模块413后连接至动力电池组402的正极，所述外接高压接口410的负极依次串联所述动力电池估计控制继电器和动力电池充电电流均衡模块414后连接至所述动力电池组402的负极，所述单片机控制模块的一个控制输出端子连接所述继电器驱动隔离模块405的输入端，所述继电器驱动隔离模块405的输出端连接所述继电器控制模块406的输入端，所述继电器控制模块406的输出端分别连接所述动力电池正极控制继电器 407、预充继电器408、动力电池负极控制继电器409的控制端，所述动力电池组402由多个单节电池串联而成，每个单节电池的电压端均连接所述单节电池电压采集模块415的输入端，所述单节电池电压采集模块415的输出端连接所述单片机控制模块，每节电池对应连接一个温度传感器，温度传感器连接动力电池温度采集模块404的输入端，所述动力电池温度采集模块404 的输出端连接所述单片机控制模块的输入端，所述CAN收发器模块416串联在外接低压接口412与单片机控制模块之间以实现单片机控制模块和其他单元之间的通讯，所述外接低压接口412分别连接所述低压电源模块418和所述充电唤醒模块，所述充电唤醒模块连接单片机控制模块的输入端，所述单片机控制模块的输出端还连接所述冷却***控制驱动模块的输入端，所述冷却***控制驱动模块连接所述外接低压接口412，所述单片机控制模块通过所述电流驱动模块连接多个所述故障指示灯和***电源指示灯；

其中，所述故障设置装置2至少包括故障控制器21和正极继电器故障模块22、负极继电器故障模块23、预充继电器408故障模块24、唤醒线路故障模块25、CAN通信线路故障模块26、单体电池电压采集监控电路故障模块 27、电流采集监控电路故障模块28、温度采集监控电路故障模块29，所述故障控制器21分别连接各故障模块的控制端，故障控制器21与上位机1之间无线通信连接，所述正极继电器故障模块串联连接在动力电池正极控制继电器407与动力电池组402之间，所述负极继电器故障模块23串联连接在动力电池负极控制继电器409与动力电池组402之间，预充继电器408故障模块 24串联在预充继电器408和动力电池组402之间，唤醒线路故障模块25串联连接在充电唤醒模块与单片机控制模块之间，CAN通信线路故障模块26串联在CAN收发器模块416与单片机控制模块之间，单体电池电压采集监控电路故障模块27串联在单节电池电压采集模块415与单片机控制模块之间，电流采集监控电路故障模块28串联在动力电池电流采集模块413与单片机控制模块之间，温度采集监控电路故障模块29串联连接在动力电池温度采集模块 404与单片机控制模块之间；

单片机控制模块与其他模块均设有一个测量孔，用于测量所在端子的实时电压。

进一步，所述单片机控制模块和故障控制器21均采用STM32F105VC单片机芯片。

进一步，所述故障指示灯包括正极继电器故障灯DS1、负极继电器故障灯DS2、预充继电器故障灯DS3、唤醒线路故障灯DS4、CAN通信线路故障灯 DS5、单体电池电压采集监控电路故障灯DS6、电流采集监控电路故障灯DS7、温度采集监控电路故障灯DS8。

进一步，上述各故障模块均由相互并联的断路继电器和虚接继电器组成，断路继电器U3和虚接继电器U4的控制端分别连接所述故障控制器，所述断路继电器U3的常闭触点为输出端，所述虚接继电器U4的常开触点串联电阻后作为输出端。

设置故障的过程具体为：1、断路故障，当断路继电器U3的控制端OC 无效(即不设故障)时，输入信号从公共端COM直达常闭触点，常闭触点NC直连到信号输出端；当断开故障控制信号有效，控制输入信号从常闭触点切换到常开触点NO，输入信号与输出信号断开，在电路中成功设置断路故障；2、虚接故障，虚接继电器U4的常开触点NC串联一个合适阻值的电阻后连接到信号输出端，当虚接故障控制信号有效时，输入信号从公共端COM直达常开触点NO，即在输入信号与输出信号间串接了一个电阻，虚接故障生效。

故障设置装置2与电池***模拟电路板4的具体连接方式为，电池***模拟电路板4是由电路板和彩绘原理图组成的，电路板包括实际的元器件以及连接接口等，原理图是喷绘在电路板表面的，实训板上分为两块单元，一块是用来安装电池***模拟电路板4的，另一块是接口模块5，故障设置装置2与电池***模拟电路板4连接的端口通过引线连接到接口模块5处，同样在故障设置装置2上也设置一个对应的接口单元6，各故障模块的继电器的输入/输出端经过引线连接到接口单元6处，这样，只需通过专用线束将接口模块5和接口单元6连接起来，就能实现故障设置装置2与电池***模拟电路板4的相关线路的串联连接了，并且通过故障设置装置2就能够设置相应线路上的断路故障和虚接故障。教师可以手动直接在故障设置装置2上设置故障，也可以通过上位机1远程进行故障设置，上位机1内通过仿真软件绘制有该电池***模拟电路。

本实用新型能够完成的故障实训项目包括：

(1)动力电池主正极继电器控制、电源线路故障验证；

(2)动力电池主负继电器控制、电源线路故障验证；

(3)动力电池预充继电器控制、电源线路故障验证；

(4)充电唤醒线路故障验证；

(5)CAN通信线路故障验证；

(6)高压互锁电路故障验证；

(7)动力电池组单体电池电压采集监控电路故障验证；

(8)动力电池组电流采集监控电路故障验证；

(9)动力电池组温度采集监控电路故障验证；

(10)动力电池组热管理控制电路故障验证；

(11)动力电池电流测量。

本实用新型设计了一种电动汽车电池***实训装置，包括实训台板、上位机和故障设置装置，将电池***模拟电路板安装在实训台板上，让学员直观的快速的了解动力电池***的构造，并通过专用线束将其与故障设置装置进行连接，故障设置装置又与上位机之间无线通信，实现了既可以远程设置故障，又可以手动设置故障，便于教学和考核。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种电动汽车电池***实训装置，其特征在于，包括：实训台板、上位机、故障设置装置、电池***模拟电路板，所述电池***模拟电路板安装在所述实训台板上，所述电池***模拟电路板包括单片机控制模块、动力电池组、温度传感器组、动力电池温度采集模块、单节电池电压采集模块、动力电池电流采集模块、动力电池充电电流均衡模块、低压电源模块、充电唤醒模块、CAN收发器模块、冷却***驱动模块、继电器驱动隔离模块、继电器控制模块、动力电池正极控制继电器、预充继电器、动力电池负极控制继电器、外接高压接口、外接低压接口、多个电流驱动模块、多个故障指示灯和***电源指示灯，动力电池正极控制继电器和预充继电器并联后的一端连接所述外接高压接口的正极输出，另一端串联所述动力电池电流采集模块后连接至动力电池组的正极，所述外接高压接口的负极依次串联所述动力电池估计控制继电器和动力电池充电电流均衡模块后连接至所述动力电池组的负极，所述单片机控制模块的一个控制输出端子连接所述继电器驱动隔离模块的输入端，所述继电器驱动隔离模块的输出端连接所述继电器控制模块的输入端，所述继电器控制模块的输出端分别连接所述动力电池正极控制继电器、预充继电器、动力电池负极控制继电器的控制端，所述动力电池组由多个单节电池串联而成，每个单节电池的电压端均连接所述单节电池电压采集模块的输入端，所述单节电池电压采集模块的输出端连接所述单片机控制模块，每节电池对应连接一个温度传感器，温度传感器连接动力电池温度采集模块的输入端，所述动力电池温度采集模块的输出端连接所述单片机控制模块的输入端，所述CAN收发器模块串联在外接低压接口与单片机控制模块之间以实现单片机控制模块和其他单元之间的通讯，所述外接低压接口分别连接所述低压电源模块和所述充电唤醒模块，所述充电唤醒模块连接单片机控制模块的输入端，所述单片机控制模块的输出端还连接所述冷却***控制驱动模块的输入端，所述冷却***控制驱动模块连接所述外接低压接口，所述单片机控制模块通过所述电流驱动模块连接多个所述故障指示灯和***电源指示灯；

其中，所述故障设置装置至少包括故障控制器和正极继电器故障模块、负极继电器故障模块、预充继电器故障模块、唤醒线路故障模块、CAN通信线路故障模块、单体电池电压采集监控电路故障模块、电流采集监控电路故障模块、温度采集监控电路故障模块，所述故障控制器分别连接各故障模块的控制端，故障控制器与上位机之间无线通信连接，所述正极继电器故障模块串联连接在动力电池正极控制继电器与动力电池组之间，所述负极继电器故障模块串联连接在动力电池负极控制继电器与动力电池组之间，预充继电器故障模块串联在预充继电器和动力电池组之间，唤醒线路故障模块串联连接在充电唤醒模块与单片机控制模块之间，CAN通信线路故障模块串联在CAN收发器模块与单片机控制模块之间，单体电池电压采集监控电路故障模块串联在单节电池电压采集模块与单片机控制模块之间，电流采集监控电路故障模块串联在动力电池电流采集模块与单片机控制模块之间，温度采集监控电路故障模块串联连接在动力电池温度采集模块与单片机控制模块之间。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车电池***实训装置，其特征在于，所述单片机控制模块和故障控制器均采用STM32F105VC单片机芯片。

3.根据权利要求2所述的一种电动汽车电池***实训装置，其特征在于，所述故障指示灯包括正极继电器故障灯、负极继电器故障灯、预充继电器故障灯、唤醒线路故障灯、CAN通信线路故障灯、单体电池电压采集监控电路故障灯、电流采集监控电路故障灯、温度采集监控电路故障灯。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车电池***实训装置，其特征在于，上述各故障模块均由相互并联的断路继电器和虚接继电器组成，断路继电器和虚接继电器的控制端分别连接所述故障控制器，所述断路继电器的常闭触点为输出端，所述虚接继电器的常开触点串联电阻后作为输出端。

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