新能源汽车高压上电实训系统及其控制方法与流程

本发明属于实训设备领域，尤其涉及一种新能源汽车高压上电实训系统以及新能源汽车高压上电实训系统控制方法。

背景技术：

由于新能源汽车的实物价格高、体积大，汽车启动后高压部件在实训操作过程中异常危险，更甚者会造成触电死亡事故。而在安排大量学生进行新能源汽车实训时，学生的失误操作多，使得高压系统变得更加危险。此外，使用新能源汽车整车实训时，拆解耗时费力，学习新能源汽车高压上电流程的过程中，仍然难于理解其具体的原理以及流程。其次，新能源汽车中的电信号传输过程以及内部元件的电流流动方向等是不可见的，一些车载网络信号的传输仍然需要教师去指出并且说明，学生并不能直观地观察到整个过程中信号的发送与接收，也不能观察到电流的流动过程，导致教学效果较差且不利于学生学习。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新能源汽车高压上电实训系统，便于学生直观清晰地了解高压上电的过程以及高压上电流程各相关模块的功能，能够提高教学质量。

本发明的另一目的在于提供一种能够提高教学质量以及教学效果的新能源汽车高压上电实训系统控制方法，能够更加准确且直观地展示新能源实车高压上电的流程。

为了实现上述目的，本发明提供一种新能源汽车高压上电实训系统，包括控制装置、教学面板、点触笔、移动端、高压上电线网系统、高压上电控制系统以及视觉变化装置，所述点触笔分别与所述控制装置以及移动端电连接，所述高压上电线网系统以及所述高压上电控制系统设置于所述教学面板上，所述高压上电线网系统中的各个模块之间通过所述视觉变化装置连接，所述高压上电控制系统中的各个模块之间通过所述视觉变化装置连接，所述高压上电线网系统与所述高压上电控制系统之间通过所述视觉变化装置连接，所述高压上电线网系统以及所述高压上电控制系统中的各模块上分别设有对应的识别码，所述点触笔点触所述识别码并将与所述识别码所对应的信号分别传输至所述移动端以及控制装置中，所述控制装置可控制所述视觉变化装置的开闭。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的高压上电线网系统中的各个模块通过视觉变化装置连接，高压上电控制系统中的各个模块通过视觉变化装置连接，高压上电线网系统与高压上电控制系统之间也通过视觉变化装置连接，能通过高压上电控制系统中的各模块之间的视觉变化装置的变化模拟并观察到高压上电控制系统内的各个模块的信号的发送与接收，通过高压上电线网系统与高压上电控制系统之间的视觉变化装置的变化能模拟并观察到实车上的高压上电控制系统将控制信号传输至高压上电线网系统中，而通过高压上电线网系统内各模块之间的视觉变化装置，能模拟并观察到接收控制信号后的高压上电线网系统的具体的电流的流动方向，一般来说，信号的发送与接收以及电流的流动方向都是不可见的，通过视觉变化装置的变化可以直观地观察到信号的传输方向以及电流的流向，使得学生能够更加直观了解新能源汽车高压上电的过程。同时，点触笔分别与控制装置以及移动端电连接，而在高压上电线网系统以及高压上电控制系统的各个模块上均设有对应的识别码，在点触笔点触识别码后，点触笔将扫描到的与识别码所对应的信息分别传输至控制装置以及移动端中，控制装置接收信号后开启对应模块之间的视觉变化装置，可观察到电流的流向或是信号的传输，而移动端接收信号后，学生能够在移动端上查看对应模块的相关信息(如模块的具体功能、模块的实物图等)，本发明使得新能源汽车的高压上电过程从不可视变成可视，使得学生可以更好的理解新能源汽车的具体的高压上电过程，同时通过移动端能够对新能源汽车高压上电中各相关模块有更清晰的了解，能够有效提高教学质量。另外，本发明的高压上电线网系统中并未真正使用300v以上的高压电，而是通过视觉变化装置的变化来模拟高压电的传输过程，解决了在新能源汽车实训时，可能会发生的高压触电风险的问题。

较佳地，所述视觉变化装置包括变色管道以及流水灯，所述高压上电线网系统中的各个模块之间通过所述变色管道连接，所述高压上电控制系统中的各个模块之间通过所述流水灯连接，所述高压上电线网系统与所述高压上电控制系统之间通过所述流水灯连接。该方案的视觉变化装置包括变色管道以及流水灯，通过流水灯模拟信号的传输方向，而通过变色管道模拟高压电流的流向，使学生能够更好地分辨信号传输方向以及电流流向，进一步提高教学质量以及教学效果。

较佳地，所述变色管道上涂覆有感温变色材料。当达到一定的温度时，感温变色材料会产生变化，以感温变色材料的变化表示电流的流向，将不可见的电流流向变得可见。

较佳地，所述高压上电线网系统的背面上安装有电压力锅，所述电压力锅与所述变色管道连通，以使所述感温变色材料变色。该方案通过电压力锅产生高温高压的气体，气体流经变色管道中使得感温变色材料变色，通过感温变色材料的变化使得学生能够直观得观察到高压上电线网系统中的高压电流流动的过程以及流动的方向，使得能够更加清晰了解高压上电的过程。

较佳地，所述高压上电线网系统的背面设置有电磁阀，所述电磁阀与变色管道连接，所述控制装置控制所述电磁阀的开闭。该方案在高压上电线网系统的背面对应设有电磁阀，而电磁阀与变色管道连接，电压力锅产生的高温高压气体在变色管道中的流动位置将受控于电磁阀的开关，因此，通过控制装置控制电磁阀的开闭，能够控制电压力锅的高温高压气体的流动，从而控制变色管道上的感温变色材料的变化。通过上述变色管道显示的方式，使得在实训时，学生可以观察到高压上电线网系统中，高压电流是从哪个模块流动到哪个模块的。

较佳地，所述电磁阀的前部设有温度传感器和压力传感器。该方案利用温度传感器以及压力传感器监测当上一个电磁阀开启后气体的实时状态，保证实训系统展示的高压上电流程的可靠性。

较佳地，所述识别码为光学识别的二维码。

较佳地，所述点触笔包括摄像头，所述摄像头扫描所述识别码并将与所述识别码所对应的信号传输至所述控制装置以及移动端中。该方案通过摄像头扫描识别码，能够将获取到的与识别码所对应的信息传输至控制装置以及移动端中，控制装置接收点触笔回传的信号后能够控制对应的变色管道或流水灯的开闭，以显示对应的模块的信号传输方向或电流的流向，而移动端在接收信号后会在移动端上显示对应模块的功能以及具体的实物图等信息，除了能够在实训系统上观察到信号传输的方向以及电流的流动方向外，还能在移动端上显示各个模块对应的相关信息，使学生更加直观清晰地了解高压上电的流程，有效提高教学质量。

本发明还提供一种新能源汽车高压上电实训系统控制方法，包括以下步骤：提供一种如上所述的新能源汽车高压上电实训系统；点触笔点触高压上电线网系统以及高压上电控制系统中的模块上的识别码；点触后，点触笔将识别码上的信息分别传输至控制装置以及移动端中；控制装置接收识别码的信息后控制对应的模块之间的视觉变化装置动作；移动端接收识别码的信息后在移动端上显示对应模块的图片、视频、文字说明以及功能。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的新能源汽车高压上电实训系统控制方法可随时通过点触笔点触识别码进行控制并学习，将点触识别码并将获取到的信息分别传输至控制装置以及移动端，控制装置接收到信息后，能够精确控制对应部分的变色管道以及流水灯进行相应的动作，保证实训系统能够准确展示高压上电流程的过程，有效提高教学质量，同时，移动端接收信息后能够在移动端上显示对应模块的图片、视频、文字说明以及功能等的内容，使得实训教学内容更加全面。

附图说明

图1为本发明的新能源汽车高压上电实训系统的示意图。

图2为本发明的高压上电流程的电路图。

图3为本发明的新能源汽车高压上电实训系统控制方法的流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清晰的理解，先对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参考图1及图2，本发明提供一种新能源汽车高压上电实训系统100，包括控制装置(图中未示)、教学面板10、点触笔(图中未示)、移动端(图中未示)、高压上电线网系统20、高压上电控制系统30以及视觉变化装置，在本实施例中，所述视觉变化装置包括变色管道40以及流水灯50，所述控制装置为单片机，所述点触笔分别与所述控制装置以及所述移动端电连接，高压上电线网系统20以及高压上电控制系统30均设置于教学面板10的外表面上，高压上电线网系统20内的各个模块之间通过变色管道40连接，高压上电控制系统30内的各个模块之间通过流水灯50连接，而高压上电线网系统20与高压上电控制系统30之间通过流水灯50连接，其中，流水灯50以及变色管道40也同样设置于教学面板10的外表面上，在高压上电线网系统20内的各个模块以及高压上电控制系统30内的各个模块上均贴有识别码，所述点触笔点触识别码时，所述点触笔会将获取到的与识别码所对应的信息分别回传至所述控制装置以及移动端中，当所述控制装置接收到所述点触笔所回传的信息后，所述控制装置控制对应模块处的变色管道40开启并发生对应的变化，以模拟新能源汽车高压上电流程中的高压电流的流动方向，或是所述控制装置控制对应模块处的流水灯50开启，以模拟新能源汽车高压上电流程中的信号的传输过程；当所述移动端接收到所述点触笔所回传的信息后，在所述移动端上则会显示相应模块的实际的部件名称、实物图片、视频、文字说明以及相关功能介绍等内容，通过变色管道40以及流水灯50的开闭模拟信号的传输过程以及电流的流动方向，将原来并不可见的过程变成可见，使得学生能够更加了解新能源汽车高压上电流程的实际过程以及新能源汽车的内部工作原理，且学生还能够在移动端上了解各个模块的相关内容，能够更容易将理论和实际联系在一起，可以有效提高教学质量以及教学效果。本发明将新能源汽车的部件安装于教学面板10上，再通过所述视觉变化装置将部件连接，在解决高压安全问题的同时，也解决了高压电流的流向以及信号传输难于理解的问题。

具体地，高压上电线网系统20包括动力电池包模块201、主接触器模块202、预充接触器模块203、超级电容模块204以及电机控制器模块205，其中，动力电池包模块201还设有主正接触器模块2011以及主负接触器模块2012，主正接触器模块2011和主负接触器模块2012之间通过变色管道40连接(在新能源汽车高压上电实训系统100开启后并达到工作状态后，该段变色管道40变色并一直保持)，主正接触器模块2011和预充接触器模块203之间通过变色管道40连接，预充接触器模块203和超级电容模块204之间通过变色管道40连接，主正接触器模块2011和主接触器模块202之间通过变色管道40连接，主接触器模块202和超级电容模块204之间通过变色管道40连接，超级电容模块204和电机控制器模块205之间通过变色管道40连接；而高压上电控制系统30包括电池管理系统模块301、车载电脑模块302、power按钮模块303、刹车踏板模块304、keyless模块305以及钥匙模块306，power按钮模块303和车载电脑模块302之间通过流水灯50连接，刹车踏板模块304和车载电脑模块302之间通过流水灯50连接，power按钮模块303和keyless模块305之间通过流水灯50连接，keyless模块305搜索钥匙模块306的信号通过流水灯50显示(即图中钥匙模块306周围呈圆形排列的流水灯)，车载电脑模块302通过can信号向电池管理系统模块301发送上电信号通过流水灯50显示，电机控制器模块205通过can信号向电池管理系统模块301发送预充完成信号通过流水灯50显示，在本实施例中，通过can信号传输的过程以双线流水灯50显示(即图2中的双线波浪线)，车载电脑模块302控制双路电继电器供电的信号通过流水灯50显示，电池管理系统模块301控制主正接触器模块2011的信号通过流水灯50显示，电池管理系统模块301控制主负接触器模块2012的信号通过流水灯50显示、电池管理系统模块301控制预充接触器模块203的信号通过流水灯50显示，电池管理系统模块301控制主接触器模块202的信号通过流水灯50显示，除此之外，还包括电机模块10a、选档杆模块10b以及油门踏板模块10c，电机模块10a与电机控制器模块205之间通过流水灯50连接，选档杆模块10b与电机控制器模块205之间通过流水灯50连接，油门踏板模块10c与电机控制器模块205之间通过流水灯50连接，除了上述信号传输以及电流流向过程外，还有一些模块上设有工作指示灯，所述工作指示灯也通过led灯显示，更具体地，高压上电线网系统20以及高压上电控制系统30内的各个模块，还有高压上电流程的一些其他模块，即可根据新能源汽车实车的高压上电流程的电路图，选择通过绘制于教学面板10上的图形表示，还可以选择通过的具有文字描述的模型设置于教学面板10上表示，并且部分体积较小的模块还可选择通过实物展示。例如，在本实施例中，主正接触器模块2011、主负接触器模块2012、主接触器模块202、预充接触器模块203、power按钮模块303、刹车踏板模块304、钥匙模块306、选档杆模块10b以及油门踏板模块10c均采用新能源汽车上对应的零部件进行展示。

更具体地，电机模块10a为电机，所述电机与一扇叶连接，所述电机与所述控制装置电连接，所述电机能够在所述控制装置的控制下驱动所述扇叶转动，其中，所述电机启动后首先模拟新能源汽车的怠速转速，具体地，怠速转速为20r/min，所述电机的转速受控于选档杆模块10b以及油门踏板模块10c，会随着油门踏板模块10c的踩踏深度而呈线性加速旋转。

在本实施例中，变色管道40主要是通过电压力锅以及在变色管道40上涂覆有感温变色材料来实现模拟高压电流的流向，具体地，变色管道40为透明材质，在变色管道40的表面上涂覆有感温变色材料，且耐压150kpa，当温度达到一定值(如大于75℃)时，感温变色材料会从无色变成红色，而电压力锅设置于教学面板10的背面，具体地，电压力锅设置于动力电池包模块201的背面并与变色管道40连通，所述电压力锅的具体参数为：电源为220v-50hz；功率为800w；容量为150ml；口径为5cm；工作压力为130kpa；限压压力为200kpa；保温温度为85℃；默认保压时间为60分钟。所述电压力锅具有50ml的自动补液罐，自动补液罐内的液体采用乙醇——水基型的红色冷却液，该红色冷却液的沸点为80℃，而在超级电容模块204的背面安装有一容器，所述容器的容量为20ml，在所述容器内设有泄压电磁阀和预压单向阀，所述容器的设置高度高于所述自动补液罐，所述电压力锅提供高温高压气体，高温高压气体经过变色管道40时，能够使得涂覆在变色管道40上的感温变色材料从无色变成红色，从而模拟电流的流向。较佳地，为了使所述控制装置能够地控制并显示整个高压上电流程，在主正接触器模块2011、主负接触器模块2012、预充接触器模块203以及主接触器模块202的背面对应的位置上安装有电磁阀(图中未示)，所述控制装置与所述电磁阀电连接，可利用所述电磁阀的开闭模拟主正接触器模块2011、主负接触器模块2012、预充接触器模块203以及主接触器模块202等的接触器模块的工作与否，而每个所述电磁阀与变色管道40连接，所述电压力锅所产生的高温高压气体在变色管道40中的流动位置将受控于所述电磁阀的开闭，所述控制装置可控制所述电磁阀的开闭，以控制电压力锅所产生的高温高压气体流向变色管道40，从而控制变色管道40上的感温变色材料的变化，以更好地模拟高压上电流程中的高压电流的流向，而在所有所述电磁阀断电时，位于超级电容模块204背面的所述容器自动泄压，所述容器所收集的水会回流至所述自动补液罐中，以达到可循环使用的目的。更佳地，在各个所述电磁阀的前部均设置有温度传感器以及压力传感器，所述温度传感器和压力传感器均与所述控制装置电连接，利用温度传感器以及压力传感器监测前一个所述电磁阀打开后的气体情况，并可将所监测到的气体情况反馈至所述控制装置中。

在另一实施例中，利用流水灯50替代变色管道40，无论是高压电流的流向还是信号的传输方向均用流水灯50显示，但为了区分电流流向以及信号传输方向，可采用不同的颜色的流水灯50进行区分。

在另一实施例中在设置变色管道40的同时，在变色管道40的下方同时对应设置流水灯50，可以更清晰地显示电流的流向。当然，还能采用其他的视觉变化装置去显示电流的流向以及信号的传输方向。

继续参考图1及图2，具体地，所述点触笔包括摄像头，可利用所述点触笔上的摄像头扫描所述识别码，并将识别到的信息分别传输至所述控制装置以及移动端中，更具体地，在本实施例中，所述识别码为光学识别的二维码，所述移动端为手机，在所述手机内安装有app，所述点触笔还包括mcu、wifi模块以及wifi驱动程序，可利用所述点触笔上的摄像头扫描所述识别码，扫描后，所述点触笔内的mcu的oid算法查找对应的引索，再经无线wifi将该引索传输至移动端的app当中，app根据引索可调出所述点触笔所点触的模块的实物设备的图片，并且会在app上弹出对应视频并以文字说明，介绍该模块的相关功能，便于学生学习。更佳地，在所述点触笔的末端具有一按钮，按下该按钮后，所述控制装置接收到按钮按下的信号后，再利用所述点触笔点触时，所述控制装置会控制高压上电流程暂停在现在所处的位置上，教师可利用该暂停对该模块或上电过程进行讲解，直至弹起所述点触笔末端的按钮，所述控制装置接收到按钮回弹的信号后，高压上电流程继续进行，能够通过所述点触笔的末端的按钮并根据需要调整进度，更加灵活。

结合图1至图3，本发明的新能源汽车高压上电实训系统100的运行过程如下：放置一台新能源汽车高压上电实训系统100，先对所述电压力锅进行预热，使高温高压气体的气压保持恒定，此时，若只单独按下power按钮模块303而不踩刹车踏板模块304，无法进行新能源汽车高压上电流程，当踩了刹车踏板模块304后再按下power按钮模块303才能进行新能源汽车高压上电流程，在踩了刹车踏板模块304并按下power按钮模块303后，power按钮模块303与keyless模块305之间的流水灯50亮起，流水灯50的方向从power按钮模块303走向keyless模块305，keyless模块305接收到信号后，开始搜索钥匙模块306的信号，环绕在钥匙模块306周围的流水灯50亮起，方向从外到内，当检测到钥匙模块306上插入有钥匙后，将信号反馈至keyless模块305(此时环绕在钥匙模块306周围的流水灯50的亮起方向从内到外)，keyless模块305接收到信号后，power按钮模块303与keyless模块305之间的流水灯50亮起，流水灯50的方向从keyless模块305走向power按钮模块303，power按钮模块303接收信号后，power按钮模块303与车载电脑模块302之间的流水灯50以及刹车踏板模块304与车载电脑模块302之间的流水灯50亮起，流水灯50的走向分别是从power按钮模块303走向车载电脑模块302以及从刹车踏板模块304走向车载电脑模块302，车载电脑模块302接收信号后，车载电脑模块302控制双路电继电器供电的信号的流水灯50亮起，此时，双路电的流水灯50常亮，且相应的模块的工作指示灯也亮起；与此同时，车载电脑模块302通过can信号发送上电信号至电池管理系统模块301(对应的流水灯50亮起)，电池管理系统模块301接收信号后，使主正接触器模块2011闭合(实际上，由所述控制装置控制主正接触器模块2011的背面的电磁阀开启，且电池管理系统模块301与主正接触器模块2011之间的流水灯50亮，方向从电池管理系统模块301至主正接触器模块2011)，高温高压气体流向预充接触器模块203以及主接触器模块202，此时，主正接触器模块2011和预充接触器模块203以及主正接触器模块2011和主接触器模块202之间的变色管道40发生变色，电池管理系统模块301再控制预充接触器模块203闭合(此时，电池管理系统模块301与预充接触器模块203之间的流水灯50亮，流水灯50的方向从电池管理系统模块301至预充接触器模块203，并由所述控制装置控制预充接触器模块203的背面的电磁阀开启)，高温高压气体流向超级电容模块204(气体进入超级电容模块204背面的容器内)，并逐渐给超级电容模块204充电(即将超级电容模块204背面的容器加压和加温至设定阈值)，预充接触器模块203和超级电容模块204之间的变色管道40变红，在超级电容模块204背面的容器达到设定的阈值后，认定为预充完成。

在预充完成后，高温高压气体流向电机控制器模块205，电机控制器模块205检测到高温高压气体后，再通过can信号发送预充完成信号至电池管理系统模块301(对应的流水灯50亮起)，随后，电池管理系统模块301接收信号后，控制主接触器模块202闭合(此时，电池管理系统模块301与主接触器模块202之间的流水灯50亮，流水灯50的方向从电池管理系统模块301至主接触器模块202，并由所述控制装置控制主接触器模块202的背面的电磁阀开启)，而预充接触器模块203断开(此时，电池管理系统模块301与预充接触器模块203之间的流水灯50亮，流水灯50的方向从电池管理系统模块301至预充接触器模块203，并由所述控制装置控制预充接触器模块203的背面的电磁阀关闭)，高温高压气体经主接触器模块202到达超级电容模块204，则预充电过程成功，完成高压上电流程，若预充电过程失败，则主正接触器模块2011无法闭合(主正接触器模块2011背面的电磁阀关闭)，预充接触器模块203断开(预充接触器模块203背面的电磁阀关闭)，主负接触器模块2012断开，相应的流水灯50以及变色管道40发生变化。

具体地，若上电成功的情况下，选档杆模块10b挂到d档，且同时踩下油门踏板模块10c时，电机控制器模块205与电机模块10a之间的流水灯50亮起，电机模块10a上的所述电机顺时针旋转，且所述电机的转速随踩下油门踏板模块10c的深度而增加；选档杆模块10b挂到r档，电机控制器模块205与电机模块10a之间的流水灯50亮起，电机模块10a上的所述电机逆时针旋转；选档杆模块10b挂到n档，电机模块10a上的所述电机不发生转动。而若上电失败的情况下，选档杆模块10b挂到d档或r档，电机模块10a上的所述电机均不发生转动。在整个过程中，可通过所述点触笔的点触各个模块上的识别码，控制整个高压上电流程的动向，并配合教师授课，同时在移动端的app中能够显示所述点触笔点触到的模块相应的实物图片、视频、文字说明以及相关功能介绍。

以上所述仅为本发明所优选的实施例，不能以此来限定本发明的权利范围。在本发明的构思范围内，可以合理地做出相应的变化。因此，本发明的保护范围应以权利要求书为准。