CN102795118B - 电动车用动力电池系统 - Google Patents
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Abstract
用绝缘本发明公开了一种电动车用动力电池系统,包括:包含箱体和箱盖的可装卸式电箱;设置于箱体中的电池组;组装在箱体上并与所述电池组分别电连接的电源输出插座和充电插座;设置于箱体中的电池管理系统;设置于箱体中的用绝缘材料做成的电器盒,盒中放置有充电接触器、放电接触器、放电熔断器、充电熔断器;设置于箱体外的工业触摸屏,与所述电池管理系统通信连接;以及组装在箱体上的CAN通信接口和串口接口。本发明的动力电池系统为使用低压大容量型蓄电池作动力电源的电动观光车、电动清扫车等提供了清洁、无污染、环境友好的单系统管理结构式锂离子动力电源。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力电池系统,更具体的,涉及一种电动车用动力电池系统。该动力电池系统为单系统管理结构式锂离子动力电池系统,为使用低压大容量型电池作动力电源的电动观光车、电动清扫车等电动车提供清洁、无污染、环境友好的动力电源。
背景技术
目前,实际应用中的电动观光车、高尔夫球车、电动清扫车等电动车的动力电源一般为低压大容量型铅酸蓄电池。所谓低压大容量,即此类型的电动车的铅酸蓄电池动力电源的标准电压一般低于120V,如直流12V、24V、36V、48V、60V、72V等,但其额定容量一般高于100Ah,如某款电动扫路机的电源规格为12V/130Ah。但是,近些年,铅酸蓄电池行业不断爆出严重的污染事件。从2011年铅酸蓄电池行业经历的环保专项检查,到2012年工信部为电池行业制定《电池行业清洁生产实施方案》,再到工信部下达“十二五”期间淘汰落后产能目标任务,我国对铅酸蓄电池行业环保的要求越来越严格,行业标准及规定越来越多。此外,可充电式锂离子电池,作为一种清洁、环境友好的新能源,其在电动大巴、电动环卫车上已经得到应用,但是,对集成了动力电池状态监控模块、充电及行车放电控制和保护模块、电源管理模块的单系统管理结构式电池管理系统及使用单系统结构式电池管理系统的锂离子动力电池系统在此类需要低压大容量型电源的电动车上的应用的研究还处于起步阶段。
基于上述描述,在提倡环保、节能减排的当前环境下,亟需要寻找一种清洁、无污染、环境友好的新能源来替代此类铅酸蓄电池。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的在于提供一种电动车用动力电池系统,该电动车用动力电池系统能替换电动观光车、电动清扫车等使用的铅酸蓄电池动力电源,并为使用此类低压大容量型蓄电池作动力电源的电动车提供清洁、无污染、环境友好的单系统管理结构式锂离子动力电源。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种电动车用动力电池系统,包括:
电箱,由箱体和箱盖组成,箱体顶部开口由箱盖密封;
设置于箱体中的由单体动力电池并和/或串联形成的电池组;
组装在箱体上并与所述电池组分别电连接的电源输出插座和充电插座;
设置于箱体中的用绝缘材料做成的电器盒,盒中放置有放电熔断器、放电接触器、充电熔断器、充电接触器,所述放电熔断器、充电熔断器、充电接触器电连接在电池组与充电插座形成的电路上;所述放电熔断器、放电接触器,电连接在电池组与电源输出插座形成的电路上,充电接触器和放电接触器用于控制相应电路的导通与断开,所述放电熔断器的额定电流比充电熔断器大;
设置于箱体中的电池管理系统,其与电池组、充电接触器、放电接触器、工业触摸屏通信连接;
设置于箱体外的工业触摸屏,通过串口接口与电池管理系统通信连接;
以及组装在箱体上的CAN通信接口,所述CAN通信接口一端与电池管理系统连接,一端用于连接电动车车载整车控制器。
作为优选,所述工业触摸屏包含电池状态转换控制模块,该模块上设置有行车、驻车、充电按钮,点击任一按钮,工业触摸屏将通过串口接口向电池管理系统传输相应的请求信号,并进入相应的状态界面。
作为优选,所述电池管理系统包括电池状态监控模块,电池管理系统接到触摸屏的请求信号后,该模块将检查电池状态和通信状态,并在规定时间内激发相应电路的接触器的接通或断开。
作为进一步的优选,所述电池管理系统还包括控制和保护模块,当电池组进行充电或行车放电时,电池状态监控模块实时监控单体动力电池的电压、电流、温度,并与设定参数进行比较,若判定异常时,控制和保护模块将激发相应电路的接触器断开以保护电池系统,且其能将电池状态及故障报警信息传输到工业触摸屏。
作为优选,在对电池组进行充电时,所述电池管理系统将不允许电池组行车放电;当电池组行车放电时,将不允许电池组充电。
作为更进一步的优选,所述电池管理系统还包括电源管理模块,该模块对电池管理系统和工业触摸屏的工作电源进行管理和控制。
作为优选,所述工业触摸屏还包括参数设定模块,通过该模块对电池管理系统的参数进行设定。
作为优选,所述工业触摸屏还包括数据显示模块,通过该模块可记录并显示电池管理系统传输的电池状态数据、故障报警和系统保护事件信息,并生成可供查询的日志数据库。
作为优选,所述充电插座为电源及通信一体、七孔式结构,其中两个大孔为充电电源接口,其他五个孔为通信用接口,且具有防呆设计,以防止反接、错接。
作为优选,所述电源输出插座为两孔式结构,且具有防呆设计,以防止反接、错接。
本发明的有益效果为,由于动力电池系统为单系统管理结构式锂离子动力电池系统,所以可为使用低压大容量型电池作动力电源的电动观光车、电动清扫车等电动车提供清洁、无污染、环境友好的动力电源。设置于箱体中的放电熔断器、充电熔断器、充电接触器电连接在电池组与充电插座形成的电路上,形成充电通路。设置于箱体中的放电熔断器、放电接触器,电连接在电池组与电源输出插座形成的电路上,形成放电通路。所以可方便的对电池系统进行充电或放电。由于设置了充电接触器和放电接触器,所以可控制相应电路的导通与断开,又由于放电熔断器的额定电流比充电熔断器大,所以电流大于一定值时可停止充电,对电池起到保护作用。由于电池管理系统集成了电池状态监控模块、控制和保护模块,当电池系统处于充电、行车放电或驻车状态时,电池状态监控模块可以实时监控单体动力电池的电压、电流、温度,并与设定参数进行比较,在判定异常的情况下,控制和保护模块将激发相应电路的接触器断开以保护电池系统。由于工业触摸屏集成了电池状态转换控制模块、参数设定模块、数据显示模块,电池状态转换控制模块上设置有行车、驻车、充电按钮,点击任一状态按钮,触摸屏将通过串口接口向电池管理系统传输相应的请求信号,并进入相应状态界面,所以使用非常方便。通过参数设定模块可对电池管理系统的参数进行设定。数据显示模块可记录并显示电池管理系统传输的电池状态数据、故障报警和系统保护事件信息,并生成可供查询的日志数据库。使用时非常方便,而且功能非常齐全。
附图说明
图1为本发明提供的动力电池系统的结构示意图;
图2为本发明提供的动力电池系统在充电状态下的电路框图;
图3为本发明提供的动力电池系统在行车放电状态下的电路框图。
图中:
1、电源输出插座;2、充电插座;3、充电接触器;4、电器盒;5、充电熔断器;6、放电接触器;7、放电熔断器;8、单体动力电池;9、绝缘板;10、电池管理系统;11、箱盖;12、箱体;13、CAN通信接口;14、串口接口;15、电池组。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1至图3给出了本发明的一个实施例,参照附图,本发明电动车用动力电池系统包括:可装卸式电箱,由箱体12和箱盖11组成,箱体12顶部开口由箱盖11密封;设置于箱体中的由单体动力电池8并和/或串联形成的电池组15;组装在箱体12上并与所述电池组15分别电连接的电源输出插座1和充电插座2;设置于箱体12中的电池管理系统10;设置于箱体12中的电器盒4,盒中放置有放电熔断器7、放电接触器6、充电熔断器5、充电接触器3;组装在箱体12上的CAN通信接口13和串口接口14;独立于箱体12且可安装在电动车合适位置的工业触摸屏。
具体的,所述电源输出插座1为两孔式结构,其通过电缆与所述电池组15电连接,当所述电源输出插座1与电动车车载整车控制器的电源输入插头电连接且电动车处于行车放电状态时,电池组15即可对电动车提供动力能源。且当电池系统处于行车放电状态时,所述电池管理系统10将不允许电池系统充电。所述充电插座2为电源及通信一体、七孔式结构,其中两个相对较大孔为电源接口,电源接口与所述电池组15电连接,其他五个孔为通信用接口,通信用接口与所述电池管理系统10连接。即,所述电池组15除通过电缆与电源输出插座1电连接外,还通过电缆与充电插座2电连接。当充电机的充电插头与所述充电插座2电连接且电动车处于充电状态时,充电机即可对电池组15充电。充电过程中,电池管理系统10通过所述五孔通信用接口与充电机通信并对充电过程进行控制。且当电池系统处于充电状态时,所述电池管理系统10将不允许电池系统行车放电。
设置于箱体12中的电器盒4由绝缘材料做成,盒中放置的放电熔断器7、放电接触器6、充电熔断器5、充电接触器3的连接方式为:放电熔断器7、充电熔断器5、充电接触器3电连接在电池组15与充电插座2形成的电路上,如图2所示;放电熔断器7、放电接触器6电连接在电池组15与电源输出插座1形成的电路上,如图3所示。所述放电熔断器7用于电池组15的过载保护和短路保护,所述充电熔断器5的额定电流比放电熔断器7小,用于限定充电机对电池组15充电时的电流,以确保动力电池在最适合于充电的电流大小条件下充电。将上述电器零配件集中组装于电器盒4中的好处,在于可方便电池系统的组装及后期维护。
所述电池管理系统10,置于电池组15上方且通过绝缘板9与电池组15隔开,与电池组15、放电接触器6、充电接触器3、工业触摸屏通信连接。电池管理系统10集成了电池状态监控模块、控制和保护模块以及电源管理模块。电池管理系统10接到触摸屏的请求信号后,电池状态监控模块将检查电池状态和通信状态,并在规定时间内激发相应电路的接触器的接通或断开。当电池系统处于充电、行车放电或驻车状态时,所述电池管理系统10的电池状态监控模块实时监控单体动力电池8的电压、电流、温度,并与设定参数进行比较,在判定异常的情况下,如单体动力电池8电压高于或低于设定值时,所述控制和保护模块将激发相应电路的接触器断开以保护电池系统。且电池管理系统10将电池状态及故障报警信息实时传输到工业触摸屏。所述电池管理系统10和工业触摸屏的工作电源由电池管理系统的电源管理模块进行管理和控制。
所述工业触摸屏,通过串口接口14与电池管理系统10通信连接。工业触摸屏集成了电池状态转换控制模块、参数设定模块、数据显示模块。电池状态转换控制模块上设置有行车、驻车、充电按钮,点击任一状态按钮,工业触摸屏将通过串口接口14向电池管理系统10传输相应的请求信号,并进入相应状态界面。所述电池管理系统10在接到工业触摸屏的请求信号后,将自行检查动力电池状态和相应的通信状态,并在规定时间内激发相应电路的接触器的导通或断开。通过参数设定模块可对电池管理系统10的参数进行设定。数据显示模块可记录并显示电池管理系统10传输的电池状态数据、故障报警和系统保护事件信息,并生成可供查询的日志数据库。
在本实施例中,如点击行车按钮,工业触摸屏将通过串口接口14向电池管理系统10传输行车放电的请求信号并进入放电界面。电池管理系统10接到放电请求信号后,自行检查各单体动力电池8的电压、温度状态是否适合放电,所述CAN通信接口13与电动车车载整车控制器的通信连接是否正常,确认充电接触器3及电池组15与充电插座2形成电连接的电路处于断开状态,并在规定时间内激发放电接触器6并使电池组15与电源输出插座1形成电连接的电路导通,电池组15向电动车输出直流电力。行车放电的同时,电池管理系统10实时监控单体动力电池8的电压、电流、温度,并与设定参数进行比较。在判定异常的情况下,如单体动力电池8电压高于或低于设定值时,电池管理系统10将发出相应的故障报警,且所述电池管理系统10的控制和保护模块将在规定时间内激发放电接触器6并使电池组15与电源输出插座1形成电连接的电路断开以停止对外输出电力,从而保护电池系统。在执行放电的整个过程中,电池管理系统10将电池状态及故障报警信息实时传输到工业触摸屏显示和保存。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电动车用动力电池系统,其特征在于,包括:
电箱,由箱体(12)和箱盖(11)组成,箱体(12)顶部开口由箱盖(11)密封;
设置于箱体中的由单体动力电池(8)并和/或串联形成的电池组(15);
组装在箱体上并与所述电池组(15)分别电连接的电源输出插座(1)和充电插座(2);
设置于箱体中的用绝缘材料做成的电器盒(4),盒中放置有放电熔断器(7)、放电接触器(6)、充电熔断器(5)、充电接触器(3),所述放电熔断器(7)、充电熔断器(5)、充电接触器(3)电连接在电池组(15)与充电插座(2)形成的电路上;所述放电熔断器(7)、放电接触器(6),电连接在电池组(15)与电源输出插座(1)形成的电路上,充电接触器(3)和放电接触器(6)用于控制相应电路的导通与断开,所述放电熔断器(7)的额定电流比充电熔断器(5)大;
设置于箱体中的电池管理系统(10),其与电池组(15)、充电接触器(3)、放电接触器(6)、工业触摸屏通信连接;
设置于箱体外的工业触摸屏,通过串口接口(14)与电池管理系统(10)通信连接;
以及组装在箱体上的CAN通信接口(13),所述CAN通信接口(13)一端与电池管理系统(10)连接,一端用于连接电动车车载整车控制器;
在对电池组(15)进行充电时,所述电池管理系统(10)将不允许电池组(15)行车放电;当电池组(15)行车放电时,将不允许电池组(15)充电;
所述电池管理系统(10)还包括电源管理模块,该模块对电池管理系统(10)和工业触摸屏的工作电源进行管理和控制。
2.根据权利要求1所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述工业触摸屏包含电池状态转换控制模块,该模块上设置有行车、驻车、充电按钮,点击任一按钮,工业触摸屏将通过串口接口(14)向电池管理系统(10)传输相应的请求信号,并进入相应的状态界面。
3.根据权利要求2所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述电池管理系统(10)包括电池状态监控模块,电池管理系统(10)接到触摸屏的请求信号后,该模块将检查电池状态和通信状态,并在规定时间内激发相应电路的接触器的接通或断开。
4.根据权利要求3所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述电池管理系统(10)还包括控制和保护模块,当电池组(15)进行充电或行车放电时,电池状态监控模块实时监控单体动力电池(8)的电压、电流、温度,并与设定参数进行比较,若判定异常时,控制和保护模块将激发相应电路的接触器断开以保护电池系统,且其能将电池状态及故障报警信息传输到工业触摸屏。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述工业触摸屏还包括参数设定模块,通过该模块对电池管理系统(10)的参数进行设定。
6.根据权利要求1至4任一项所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述工业触摸屏还包括数据显示模块,通过该模块可记录并显示电池管理系统(10)传输的电池状态数据、故障报警和系统保护事件信息,并生成可供查询的日志数据库。
7.根据权利要求1至4任一项所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述充电插座(2)为电源及通信一体、七孔式结构,其中两个大孔为充电电源接口,其他五个孔为通信用接口,且具有防呆设计,以防止反接、错接。
8.根据权利要求1至4任一项所述的电动车用动力电池系统,其特征在于:所述电源输出插座(1)为两孔式结构,且具有防呆设计,以防止反接、错接。
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