[实用新型]一种锂电池系统教学装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池系统教学装置，特别是用于纯电动车的锂电池系统教学装置。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本实用新型，而不能被认为是现有技术。

动力锂电池目前已经在储能、电动汽车及智能电网中广泛应用，然而却未有一款自动化程度高，性能演示全面的锂电池教学演示系统引入课堂教学与实验过程中。

目前的锂电池教学演示装置常需教师临时搭建，装置简陋，自动化程度低，并且功能简单，只能演示锂电池的充放电曲线、容量测定等性能，而锂电池的其他重要特性，包括温度特性、倍率特性、内阻特性、不同正极材料锂电池特性比较等方面却未有涉及，从而导致无法展示锂电池的完整特性。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足提出了一种锂电池系统教学装置，该装置除演示锂电池的充放电曲线、容量标定外，还可以实现不同温度、不同倍率下的锂电池特性演示，锂电池内阻测量演示，不同材料的锂电池特性演示等功能，实现锂电池特性的完整演示。

具体来说，本实用新型的一种锂电池系统教学装置，用于介绍锂电池系统时的教学演示，其中，锂电池系统教学装置包括锂电池系统和显示板，所述显示板连接在锂电池系统上；所述显示板上包括人机交互显示屏，锂电池示意图，控制开关；所述锂电池系统包括锂电池组，电池管理系统，充电机，负载和温度控制系统；其中，电池管理系统分别与充电机、显示屏和温度控制系统之间通信交互。

一些实施方式中，电池管理系统用于采集电池单体电压、温度、电流参数，监测荷电状态，对电池的过充、过放、过温故障控制。

另一些实施方式中，电池管理系统还用于实现不同倍率、不同温度下的电压曲线描绘，电池容量标定，电池内阻测量以及对不同电池正极材料的电压、电流、温度的特性比较。

整个教学装置采用分布式架构的电池管理系统(Battery Management System，BMS)管理，主要负责电池单体电压、温度、电流等基本参数采集，荷电状态(State-of-Charge，SOC)等的状态估计，过充、过放、过温等故障控制，与充电机、显示屏等的通信交互，温控系统的控制等，主要实现不同倍率、不同温度下的电压曲线描绘，电池容量标定，电池内阻测量，不同电池正极材料的电压、电流、温度特性比较等功能。

装置中，充电机采用PFC锂电充电机，与BMS进行信息交互，并通过市电为锂电池充电，负载采用大功率电阻。

一些实施方式中，温度控制系统由PTC加热带和风扇组成；温度控制系统制热时，PTC加热带与风扇同时开启；温度控制系统制冷时仅风扇开启。通过显示屏设定温度后，BMS通过开启PTC加热带或风扇改变锂电池温度。

一些实施方式中，显示屏用于接收电池管理系统信息，以及设定电池管理系统状态保护参数、温控参数、电池测量流程。

一些实施方式中，控制开关包括强行切断开关和电池充放电开关。强行切断开关可以实现系统强制保护功能，电池充放电开关完成电池的充放电手动控制。

一些实施方式中，电池示意图包括电池原理图和锂电池成组方式示意图。电池原理图通常包括圆柱形卷绕式与方形叠片式电池原理图，锂电池成组方式示意图显示锂电池串并联成组方式。电池示意图供讲解演示。

一些实施方式中，显示板上还包括电池测量点；所述电池测量点将锂电池及电池管理系统中需要测量的参数通过导线引到显示板上；所述电池测量点连接万用表或者示波器。

一些实施方式中，锂电池组包括磷酸铁锂电池与锰酸锂电池；磷酸铁锂与锰酸锂均为12串，串联后组成24串锂电池组。为了比较不同锂电池特性，电池部分采用磷酸铁锂与锰酸锂两种正极材料。

另一方面，本实用新型还提供一种锂电池系统教学演示方法，包括锂电池系统教学装置，该装置包括具有锂电池组，电池管理系统，充电机，负载和温度控制系统的锂电池系统和连接在锂电池系统上的显示板，显示板上包括人机交互显示屏，锂电池示意图和控制开关，其中，电池管理系统分别与充电机、显示屏和温度控制系统之间通信交互；其步骤如下：

a启动锂电池系统教学装置，对锂电池充电，锂电池充满电后，静置30分钟；

b在充电及静置的过程中，打开显示板上的电池示意图，查阅并演示电池原理图和锂电池成组方式示意图；

c通过显示屏设定锂电池工作温度、放电截止电压、放电电流等参数后，电池管理系统通过多个温度传感器测量锂电池组温度；若温度不符合设定要求，则控制PTC加热带及风扇进行加热或降温，使温度达到设定值；