一种带触电保护的智能锂电池模拟电芯的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体为一种带触电保护的智能锂电池模拟电芯。


背景技术：

2.随着锂离子电池的逐渐普及，在一些场合下需要用到模拟的电芯替代真实的锂离子电池，这些场合包括新能源汽车电池管理系统硬件在环测试系统、电池管理系统控制器下线检测系统、功能和性能验证测试过程中用到的负载箱以及锂离子电池的教具、售后维护培训等，采用真实电芯和电路模拟电芯是两种不同的解决办法，在培训和测试过程中若使用真实的电芯，则存在短路、过充、起火爆炸等安全风险，另外电池电压只能在安全区进行工作，也不太方便根据测试需求进行随意设定，所以通常使用模拟的电芯，然而，目前现有的电池模拟技术通常是通过多块板卡组装在机箱中实现锂离子电池的输出电压特性模拟，对于教学教具和培训等场合具有不直观的特点，另外目前的电池模拟器虽然有些具有绝缘漏电保护功能，但是通常只能检测和保护电池系统单端对机壳的绝缘电阻下降这种故障，而对操作者同时触碰电池系统两端而造成的触电保护功能却是缺失的。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种带触电保护的智能锂电池模拟电芯，以解决上述背景技术中提出的目前现有的电池模拟技术通常是通过多块板卡组装在机箱中实现锂离子电池的输出电压特性模拟，对于教学教具和培训等场合具有不直观的特点，另外目前的电池模拟器虽然有些具有绝缘漏电保护功能，但是通常只能检测和保护电池系统单端对机壳的绝缘电阻下降这种故障，而对操作者同时触碰电池系统两端而造成的触电保护功能却是缺失的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带触电保护的智能锂电池模拟电芯，包括模拟电芯本体，所述模拟电芯本体包括极柱件、板卡、模拟电芯壳和状态显示屏，所述模拟电芯壳的内部固定安装有板卡，所述模拟电芯壳的一侧固定安装有极柱件，所述模拟电芯壳上固定安装有位于极柱件一侧的状态显示屏，所述板卡的内部固定安装有隔离供电模块、隔离通讯模块、中央控制模块、功率放大模块、数模转换模块和模数转换模块，该模拟电芯本体通过切断所有模拟板卡输出，以达到模拟轻微触电感觉而不产生危害的效果。
5.优选的，所述极柱件包括正极柱和负极柱，所述正极柱的一侧和负极柱的一侧均通过导线与功率放大模块的一侧连接，板卡在模拟电芯壳内部和正负极柱相连。
6.优选的，所述隔离供电模块通过导线外接dcdc，隔离供电模块的安装，隔离供电模块通过dcdc供电以确保每节电池都有独立的参考地，多节这种模拟电芯本体就能够串联起来。
7.优选的，所述隔离供电模块的一侧和隔离通讯模块的一侧均通过导线与中央控制
模块的一侧连接，所述数模转换模块的一侧和模数转换模块的一侧均通过导线与中央控制模块相邻的一侧连接，中央控制模块通电后启动，中央控制模块接收上位机的指令，中央控制模块输出数字来信号到数模转换模块。
8.优选的，所述数模转换模块的另一侧和模数转换模块的另一侧均通过导线与功率放大模块相邻的一侧连接，模数转换模块通电后启动，模数转换模块模拟实时高速的采集当前输出的实际电压和电流，并将转换结果发送到中央控制模块。
9.优选的，所述隔离供电模块、隔离通讯模块、数模转换模块和模数转换模块均与中央控制模块电性连接，隔离通讯模块通电后启动，隔离通讯模块确保不同参考地的电芯都能够跟上位机进行通讯。
10.优选的，所述数模转换模块和模数转换模块均与功率放大模块电性连接，数模转换模块通电后启动，数模转换模块将数字信号转换为模拟信号，然后通过功率放大模块输出当前电压到正极柱和负极柱。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过设置板卡，板卡内设有隔离供电模块、隔离通讯模块、中央控制模块、功率放大模块、数模转换模块和模数转换模块，板卡能够根据上位机界面设定电芯的输出电压和工作模式，能够保证受训者在误操作触电时有轻微的触电感觉后在规定的时间内及时切断输出，同时在均衡输出模式下能够输出足够大的均衡电流确保模拟真实电芯的特性，这种模拟电芯本体外观跟真实的电芯一模一样，因此能够组装成受训电池包，用于现场的培训。
附图说明
12.图1为本实用新型的侧视图；
13.图2为本实用新型板块的内部示意图。
14.图中：1、模拟电芯本体；2、极柱件；21、正极柱；22、负极柱；3、状态显示屏；4、板卡；5、模拟电芯壳；6、隔离供电模块；7、隔离通讯模块；8、中央控制模块；9、功率放大模块；10、数模转换模块；11、模数转换模块。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
16.请参阅图1-2，本实用新型提供了一种带触电保护的智能锂电池模拟电芯，包括模拟电芯本体1，模拟电芯本体1包括极柱件2、板卡4、模拟电芯壳5和状态显示屏3，模拟电芯壳5的内部固定安装有板卡4，模拟电芯壳5的一侧固定安装有极柱件2，模拟电芯壳5上固定安装有位于极柱件2一侧的状态显示屏3，板卡4的内部固定安装有隔离供电模块6、隔离通讯模块7、中央控制模块8、功率放大模块9、数模转换模块10和模数转换模块11，该模拟电芯本体1通过切断所有模拟板卡4输出，以达到模拟轻微触电感觉而不产生危害的效果。
17.极柱件2包括正极柱21和负极柱22，正极柱21的一侧和负极柱22的一侧均通过导线与功率放大模块9的一侧连接，板卡4在模拟电芯壳5内部和正负极柱相连。
18.隔离供电模块6通过导线外接dcdc，隔离供电模块6的安装，隔离供电模块6通过dcdc供电以确保每节电池都有独立的参考地，多节这种模拟电芯本体1就能够串联起来。
19.隔离供电模块6的一侧和隔离通讯模块7的一侧均通过导线与中央控制模块8的一侧连接，数模转换模块10的一侧和模数转换模块11的一侧均通过导线与中央控制模块8相邻的一侧连接，中央控制模块8通电后启动，中央控制模块8接收上位机的指令，中央控制模块8输出数字来信号到数模转换模块10。
20.数模转换模块10的另一侧和模数转换模块11的另一侧均通过导线与功率放大模块9相邻的一侧连接，模数转换模块11通电后启动，模数转换模块11模拟实时高速的采集当前输出的实际电压和电流，并将转换结果发送到中央控制模块8。
21.隔离供电模块6、隔离通讯模块7、数模转换模块10和模数转换模块11均与中央控制模块8电性连接，隔离通讯模块7通电后启动，隔离通讯模块7确保不同参考地的电芯都能够跟上位机进行通讯。
22.数模转换模块10和模数转换模块11均与功率放大模块9电性连接，数模转换模块10通电后启动，数模转换模块10将数字信号转换为模拟信号，然后通过功率放大模块9输出当前电压到正极柱21和负极柱22。
23.本技术实施例在使用时：隔离供电模块6通过dcdc供电以确保每节电池都有独立的参考地，多节这种模拟电芯本体1就能够串联起来，隔离通讯模块7通电后启动，隔离通讯模块7确保不同参考地的电芯都能够跟上位机进行通讯，中央控制模块8通电后启动，中央控制模块8接收上位机的指令，中央控制模块8输出数字来信号到数模转换模块10，数模转换模块10通电后启动，数模转换模块10将数字信号转换为模拟信号，然后通过功率放大模块9输出当前电压到正极柱21和负极柱22，模数转换模块11通电后启动，模数转换模块11模拟实时高速的采集当前输出的实际电压和电流，并将转换结果发送到中央控制模块8，当模拟电芯本体1的触电保护模式开启后，中央控制模块8实时高精度的回采当前通道的输出电压v0和电流i0，当检测到当前输出电压和电流大于特定值并持续特定时间t0时认为满足触电条件，将及时通过数模转换模块10将输出设定为0v，同时通过状态显示屏3，显示当前状态由多节相同的这种模拟电芯本体1串联组成的电池系统时能够形成对人体有害的高电压，当人体不小心触电或者模拟出触电的场景时，板卡4能够在规定的短时间内输出小于i0的电流，持续时间t0后切断所有板卡4输出，以达到模拟轻微触电感觉而不产生危害的效果，特别的，取电流i0为5ma，持续时间为50ms，状态显示屏3通电后启动，状态显示屏3能够显示当前模拟电芯本体1的工作状态和故障状态。
24.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。