CN112510324B - 一种叉车锂电池组并联拓扑结构及充放电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及叉车锂电池技术领域,尤其是一种叉车锂电池组并联拓扑结构,包括高压箱、一号电池箱、二号电池箱所述高压箱具有两个电池正接口、两个电池负接口、两个充电正接口、两个并联连接的充电负接口、两个充电通讯口、一个放电负接口、一个整车通讯口、两个并联连接的放电继电器、两个并联连接充电继电器、两个并联连接的保险丝、DCDC模块。本装置使用先并后串再并的方式,并采用以上控制逻辑,使叉车电池充放电更加均衡,减小电池组之间的差异,只需要一套管理***,生产成本低,***控制逻辑相对简单,接线安全,不存在不平衡打火现象,使用灵活方便,可以大电流充电,同时采用该种控制方法,使电池充放电更加均衡。
Description
技术领域
本发明涉及叉车锂电池技术领域,尤其涉及一种叉车锂电池组并联拓扑结构。
背景技术
在工业车辆发展使用过程中,对电池容量要求越来越多样化,单体电芯容量进行1并或者2并都无法满足工况需求,因此需要采用并联结构增加电池组容量。但由于电池之间存在容量、内阻、电压等方面的差异,在并联使用过程中电池组之间差异会逐渐增大。同时传统电池充放电控制使用效果不好,不能均衡充放电。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中由于电池之间存在容量、内阻、电压等方面的差异,在并联使用过程中电池组之间差异会逐渐增大,同时传统电池充放电控制使用效果不好,不能均衡充放电的缺点,而提出的一种叉车锂电池组并联拓扑结构及充放电控制方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种叉车锂电池组并联拓扑结构,包括高压箱、一号电池箱、二号电池箱,所述高压箱具有两个电池正接口、两个电池负接口、两个充电正接口、两个并联连接的充电负接口、两个充电通讯口、一个放电正接口、一个放电负接口、一个整车通讯口、两个并联连接的放电继电器、两个并联连接充电继电器、两个并联连接的保险丝、DCDC模块,所述一号电池箱正极与其中一个所述电池正接口电连接,所述一号电池箱负极与其中一个所述电池负接口电连接,所述二号电池箱正极与另一个所述电池正接口电连接,所述二号电池箱负极与另一个所述电池负接口电连接,两个所述放电继电器与两个所述充电继电器并联连接,两个所述电池正接口并联后与四个继电器串联连接,两个所述放电继电器并联后与放电正接口串联,每个所述充电继电器均串联连接一个所述充电正接口,每个所述电池负接口均串联连接一个所述保险丝,所述充电负接口与放电负接口并联后与两个保险丝串联连接。
所述一号电池箱、二号电池箱均采用以下方式电连接得到:首先将250AH电芯进行2并,然后再25串,组成80V500AH电池组,再将2组80V500AH电池组进行2并,组成80V1000AH电池组。
所述一号电池箱内均设有电流传感器、主控模块,所述二号电池箱内均设有电流传感器、从控模块,所述主控模块与从控模块CAN通讯。
一种叉车锂电池组充放电控制方法,包括以下步骤:
放电上电方法:
闭合电源开关,DCDC模块输出12V,BMS上电;
唤醒后,自检无故障,无充电连接,闭合预充继电器,进行预充流程;
预充继电器闭合后,1秒内后端电压达到前端电压的90%,则认为预充成功,闭合放电继电器,然后再断开预充继电器,上电完成;
若是预充没有成功,直接闭合放电继电器;
上电后,默认发送显示屏通信;
放电下电方法:
断开钥匙开关,BMS下电,断开放电回路;
当BMS持续检测到主回路电流小于等于5A,且持续时间大于等于12H,BMS休眠;
放电下电完成;
充电上电方法:
BMS上电,唤醒后,自检无故障,检测到CC2信号后进入充电状态;
如果收到充电机报文或CC2连接信号,则立即切断放电继电器;切断放电继电器10S后,如果电池状态正常,则吸合充电继电器,充电机在检测到BMS充电继电器吸合后,控制充电机输出电流进行充电;
充电上电完成;
当自检不成功,或出现需断继电器的故障时,则不闭合充电继电器;
以接收到CC2信号或充电报文作为进入充电状态的判断条件;
有CC2的情况下,大于等于5S未接收到充电机报文,需上报充电通信故障;
充电下电流程:
当电池满充后需要停充;
当充电出现需要断继电器的故障时,需要停止充电;
当需要停止充电时,BMS请求充电机输出电压、电流均为0,并发送关机指令;
BMS发送停止充电报文,5秒后,BMS检测充电电流,如果小于10A则切断充电继电器;如果10S后,充电电流仍大于等于10A,则强行切断充电继电器,结束充电,充电下电结束;
满充后,需注意校准SOC至100%;
充电单体最高电压大于等于3.6V,立刻校准SOC为100%,延迟3S发送停止充电标志位,同时请求电压和电流为0V/0A,5秒后,BMS检测充电电流,若小于10A则切断充电继电器;若10S后,充电电流还未降到10A以内,则强行切断充电继电器;
放电上电时,从唤醒到预充完成总时间小于等于1.5S。
CC2进充电状态,有CC2或有报文禁止放电,闭合充电必须报文跟CC2同时满足。
本发明提出的一种叉车锂电池组并联拓扑结构,有益效果在于:本装置使用先并后串再并的方式,并采用以上控制逻辑,使叉车电池充放电更加均衡,减小电池组之间的差异,只需要一套管理***,生产成本低,***控制逻辑相对简单,接线安全,不存在不平衡打火现象,便于生产加工、配组方便。本装置使用双枪充电模式,充电机通用性好,使用灵活方便,可以大电流充电,同时采用该种控制方法,使电池充放电更加均衡。
附图说明
图1为本发明的锂电池组框图;
图2为本发明的高压箱内部电路结构示意图;
图3为本发明的80V1000Ah电池排布图结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
参照图1-3,一种叉车锂电池组并联拓扑结构,包括高压箱、一号电池箱、二号电池箱,高压箱具有两个电池正接口、两个电池负接口、两个充电正接口、两个并联连接的充电负接口、两个充电通讯口、一个放电正接口、一个放电负接口、一个整车通讯口、两个并联连接的放电继电器、两个并联连接充电继电器、两个并联连接的保险丝、DCDC模块,一号电池箱正极与其中一个电池正接口电连接,一号电池箱负极与其中一个电池负接口电连接,二号电池箱正极与另一个电池正接口电连接,二号电池箱负极与另一个电池负接口电连接,两个放电继电器与两个充电继电器并联连接,两个电池正接口并联后与四个继电器串联连接,两个放电继电器并联后与放电正接口串联,每个充电继电器均串联连接一个充电正接口,每个电池负接口均串联连接一个保险丝,充电负接口与放电负接口并联后与两个保险丝串联连接。一号电池箱、二号电池箱均采用以下方式电连接得到:首先将250AH电芯进行2并,然后再25串,组成80V500AH电池组,再将2组80V500AH电池组进行2并,组成80V1000AH电池组。一号电池箱内均设有电流传感器、主控模块,二号电池箱内均设有电流传感器、从控模块,主控模块与从控模块CAN通讯。
管理***选择分体机的方案,电压采集模块安装在电池箱中,主控模块和DC模块集成在高压箱中,放电使用2个继电器并联使用,充电设计2路充电回路,有效解决了充放电流较大的问题,保险丝使用2个500AH并联使用;将电流传感器安装在电池箱体中,通过从孔模块采集电流,发送给主控模块,解决了主控资源接口不够用的问题。
一种叉车锂电池组充放电控制方法,包括以下步骤:
放电上电方法:
闭合电源开关,DCDC模块输出12V,BMS上电;
唤醒后,自检无故障,无充电连接,闭合预充继电器,进行预充流程;
预充继电器闭合后,1秒内后端电压达到前端电压的90%,则认为预充成功,闭合放电继电器,然后再断开预充继电器,上电完成;放电上电时,从唤醒到预充完成总时间小于等于1.5S;
若是预充没有成功,直接闭合放电继电器;
上电后,默认发送显示屏通信;
放电下电方法:
断开钥匙开关,BMS下电,断开放电回路;
当BMS持续检测到主回路电流小于等于5A,且持续时间大于等于12H,BMS休眠;
放电下电完成;
充电上电方法:
BMS、充电机以及之间连接装置,必须具有断开充电机输出的K1\K2,K3\K4,断掉电池组充电的K5\K6,以及CC1和CC2检测电路(包括R2、R3、R4和开关S等)。
BMS上电,唤醒后,自检无故障,检测到CC2信号后进入充电状态;
如果收到充电机报文或CC2连接信号,则立即切断放电继电器;切断放电继电器10S后,如果电池状态正常,则吸合充电继电器,充电机在检测到BMS充电继电器吸合后,控制充电机输出电流进行充电;
充电上电完成;
当自检不成功,或出现三级(需断继电器)故障时,则不闭合充电继电器;
以接收到CC2信号或充电报文作为进入充电状态的判断条件;
有CC2的情况下,大于等于5S未接收到充电机报文,需上报充电通信故障;CC2进充电状态,有CC2或有报文禁止放电,闭合充电必须报文跟CC2同时满足。
充电下电流程:
当电池满充后需要停充;
当充电出现三级(需断继电器)故障时,需要停止充电;
当需要停止充电时,BMS请求充电机输出电压、电流均为0,并发送关机指令;
BMS发送停止充电报文,结束控制命令和充电结束标识,5秒后,BMS检测充电电流,如果小于10A则切断充电继电器;如果10S后,充电电流仍大于等于10A,则强行切断充电继电器,结束充电,充电下电结束;
满充后,需注意校准SOC至100%;
充电单体最高电压大于等于3.6V,立刻校准SOC为100%,延迟3S发送停止充电标志位,同时请求电压和电流为0V/0A,5秒后,BMS检测充电电流,若小于10A则切断充电继电器;若10S后,充电电流还未降到10A以内,则强行切断充电继电器。
本装置使用先并后串再并的方式,并采用以上控制逻辑,使叉车电池充放电更加均衡,减小电池组之间的差异,只需要一套管理***,生产成本低,***控制逻辑相对简单,接线安全,不存在不平衡打火现象,便于生产加工、配组方便。本装置使用双枪充电模式,充电机通用性好,使用灵活方便,可以大电流充电,同时采用该种控制方法,使电池充放电更加均衡。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变而得到的技术方案、构思、设计,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种叉车锂电池组并联拓扑结构及充放电控制方法,拓扑结构包括高压箱、一号电池箱、二号电池箱,其特征在于,所述高压箱具有两个电池正接口、两个电池负接口、两个充电正接口、两个并联连接的充电负接口、两个充电通讯口、一个放电正接口、一个放电负接口、一个整车通讯口、两个并联连接的放电继电器、两个并联连接充电继电器、两个并联连接的保险丝、DCDC模块,所述一号电池箱正极与其中一个所述电池正接口电连接,所述一号电池箱负极与其中一个所述电池负接口电连接,所述二号电池箱正极与另一个所述电池正接口电连接,所述二号电池箱负极与另一个所述电池负接口电连接,两个所述放电继电器与两个所述充电继电器并联连接,两个所述电池正接口并联后与四个继电器串联连接,两个所述放电继电器并联后与放电正接口串联,每个所述充电继电器均串联连接一个所述充电正接口,每个所述电池负接口均串联连接一个所述保险丝,所述充电负接口与放电负接口并联后与两个保险丝串联连接;所述一号电池箱、二号电池箱均采用以下方式电连接得到:首先将250AH电芯进行2并,然后再25串,组成80V500AH电池组,再将2组80V500AH电池组进行2并,组成80V1000AH电池组;所述一号电池箱内均设有电流传感器、主控模块,所述二号电池箱内均设有电流传感器、从控模块,所述主控模块与从控模块CAN通讯;
控制方法,包括以下步骤:
放电上电方法:
闭合电源开关,DCDC模块输出12V,BMS上电;
唤醒后,自检无故障,无充电连接,闭合预充继电器,进行预充流程;
预充继电器闭合后,1秒内后端电压达到前端电压的90%,则认为预充成功,闭合放电继电器,然后再断开预充继电器,上电完成;
若是预充没有成功,直接闭合放电继电器;
上电后,默认发送显示屏通信;
放电下电方法:
断开钥匙开关,BMS下电,断开放电回路;
当BMS持续检测到主回路电流小于等于5A,且持续时间大于等于12H,BMS休眠;
放电下电完成;
充电上电方法:
BMS上电,唤醒后,自检无故障,检测到CC2信号后进入充电状态;
如果收到充电机报文或CC2连接信号,则立即切断放电继电器;切断放电继电器10S后,如果电池状态正常,则吸合充电继电器,充电机在检测到BMS充电继电器吸合后,控制充电机输出电流进行充电;
充电上电完成;
当自检不成功,或出现需断继电器的故障时,则不闭合充电继电器;
以接收到CC2信号或充电报文作为进入充电状态的判断条件;
有CC2的情况下,大于等于5S未接收到充电机报文,需上报充电通信故障;
充电下电流程:
当电池满充后需要停充;
当充电出现需要断继电器的故障时,需要停止充电;
当需要停止充电时,BMS请求充电机输出电压、电流均为0,并发送关机指令;
BMS发送停止充电报文,5秒后,BMS检测充电电流,如果小于10A则切断充电继电器;如果10S后,充电电流仍大于等于10A,则强行切断充电继电器,结束充电,充电下电结束;
满充后,需注意校准SOC至100%;
充电单体最高电压大于等于3.6V,立刻校准SOC为100%,延迟3S发送停止充电标志位,同时请求电压和电流为0V/0A,5秒后,BMS检测充电电流,若小于10A则切断充电继电器;若10S后,充电电流还未降到10A以内,则强行切断充电继电器。
2.根据权利要求1所述的一种叉车锂电池组并联拓扑结构及充放电控制方法,其特征在于,放电上电时,从唤醒到预充完成总时间小于等于1.5S。
3.根据权利要求1所述的一种叉车锂电池组并联拓扑结构及充放电控制方法,其特征在于,CC2进充电状态,有CC2或有报文禁止放电,闭合充电必须报文跟CC2同时满足。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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