[發(fā)明專利]一種鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置及鋰電池系統(tǒng)教學(xué)演示方法

在審

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• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106781908A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐際華
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽廣通汽車制造股份有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司33100
• 代理人: 黃素萍,徐關(guān)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置和鋰電池系統(tǒng)教學(xué)演示方法，特別是用于純電動車的鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置和鋰電池系統(tǒng)教學(xué)演示方法。

背景技術(shù)

下面的背景技術(shù)用于幫助讀者理解本發(fā)明，而不能被認(rèn)為是現(xiàn)有技術(shù)。

動力鋰電池目前已經(jīng)在儲能、電動汽車及智能電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用，然而卻未有一款自動化程度高，性能演示全面的鋰電池教學(xué)演示系統(tǒng)引入課堂教學(xué)與實驗過程中。

目前的鋰電池教學(xué)演示裝置常需教師臨時搭建，裝置簡陋，自動化程度低，并且功能簡單，只能演示鋰電池的充放電曲線、容量測定等性能，而鋰電池的其他重要特性，包括溫度特性、倍率特性、內(nèi)阻特性、不同正極材料鋰電池特性比較等方面卻未有涉及，從而導(dǎo)致無法展示鋰電池的完整特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提出了一種鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置，該裝置除演示鋰電池的充放電曲線、容量標(biāo)定外，還可以實現(xiàn)不同溫度、不同倍率下的鋰電池特性演示，鋰電池內(nèi)阻測量演示，不同材料的鋰電池特性演示等功能，實現(xiàn)鋰電池特性的完整演示。

具體來說，本發(fā)明的一種鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置，用于介紹鋰電池系統(tǒng)時的教學(xué)演示，其中，鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置包括鋰電池系統(tǒng)和顯示板，所述顯示板連接在鋰電池系統(tǒng)上；所述顯示板上包括人機交互顯示屏，鋰電池示意圖，控制開關(guān)；所述鋰電池系統(tǒng)包括鋰電池組，電池管理系統(tǒng)，充電機，負(fù)載和溫度控制系統(tǒng)；其中，電池管理系統(tǒng)分別與充電機、顯示屏和溫度控制系統(tǒng)之間通信交互。

一些實施方式中，電池管理系統(tǒng)用于采集電池單體電壓、溫度、電流等參數(shù)，監(jiān)測荷電狀態(tài)，對電池的過充、過放、過溫等故障控制。

另一些實施方式中，電池管理系統(tǒng)還用于實現(xiàn)不同倍率、不同溫度下的電壓曲線描繪，電池容量標(biāo)定，電池內(nèi)阻測量以及對不同電池正極材料的電壓、電流、溫度的特性比較。

整個教學(xué)裝置采用分布式架構(gòu)的電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)管理，主要負(fù)責(zé)電池單體電壓、溫度、電流等基本參數(shù)采集，荷電狀態(tài)(State-of-Charge，SOC)等的狀態(tài)估計，過充、過放、過溫等故障控制，與充電機、顯示屏等的通信交互，溫控系統(tǒng)的控制等，主要實現(xiàn)不同倍率、不同溫度下的電壓曲線描繪，電池容量標(biāo)定，電池內(nèi)阻測量，不同電池正極材料的電壓、電流、溫度特性比較等功能。

裝置中，充電機采用PFC鋰電充電機，與BMS進(jìn)行信息交互，并通過市電為鋰電池充電，負(fù)載采用大功率電阻。

一些實施方式中，溫度控制系統(tǒng)由PTC加熱帶和風(fēng)扇組成；溫控系統(tǒng)制熱時，PTC加熱帶與風(fēng)扇同時開啟；溫控系統(tǒng)制冷時僅風(fēng)扇開啟。通過顯示屏設(shè)定溫度后，BMS通過開啟PTC加熱帶或風(fēng)扇改變鋰電池溫度。

一些實施方式中，顯示屏用于接收電池管理系統(tǒng)信息，以及設(shè)定電池管理系統(tǒng)狀態(tài)保護(hù)參數(shù)、溫控參數(shù)、電池測量流程等。

一些實施方式中，控制開關(guān)包括強行切斷開關(guān)和電池充放電開關(guān)。強行切斷開關(guān)可以實現(xiàn)系統(tǒng)強制保護(hù)功能，電池充放電開關(guān)完成電池的充放電手動控制。

一些實施方式中，電池示意圖包括電池原理圖和鋰電池成組方式示意圖。電池原理圖通常包括圓柱形卷繞式與方形疊片式電池原理圖，鋰電池成組方式示意圖顯示鋰電池串并聯(lián)成組方式。電池示意圖供講解演示。

一些實施方式中，顯示板上還包括電池測量點；所述電池測量點將鋰電池及電池管理系統(tǒng)中需要測量的參數(shù)通過導(dǎo)線引到顯示板上；所述電池測量點連接萬用表或者示波器。

一些實施方式中，鋰電池組包括磷酸鐵鋰電池與錳酸鋰電池；磷酸鐵鋰與錳酸鋰均為12串，串聯(lián)后組成24串鋰電池組。為了比較不同鋰電池特性，電池部分采用磷酸鐵鋰與錳酸鋰兩種正極材料。

另一方面，本發(fā)明還提供一種鋰電池系統(tǒng)教學(xué)演示方法，包括鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置，該裝置包括具有鋰電池組，電池管理系統(tǒng)，充電機，負(fù)載和溫度控制系統(tǒng)的鋰電池系統(tǒng)和連接在鋰電池系統(tǒng)上的顯示板，顯示板上包括人機交互顯示屏，鋰電池示意圖和控制開關(guān)，其中，電池管理系統(tǒng)分別與充電機、顯示屏和溫度控制系統(tǒng)之間通信交互；其步驟如下：

a啟動鋰電池系統(tǒng)教學(xué)裝置，對鋰電池充電，鋰電池充滿電后，靜置30分鐘；

b在充電及靜置的過程中，打開顯示板上的電池示意圖，查閱并演示電池原理圖和鋰電池成組方式示意圖；

c通過顯示屏設(shè)定鋰電池工作溫度、放電截止電壓、放電電流等參數(shù)后，電池管理系統(tǒng)通過多個溫度傳感器測量鋰電池組溫度；若溫度不符合設(shè)定要求，則控制PTC加熱帶及風(fēng)扇進(jìn)行加熱或降溫，使溫度達(dá)到設(shè)定值；