CN104538686A - 基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，其中，电池组系统主控模块分别以通讯线连接信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统，并以无线通讯方式连接充电机；电源转换模块用于交直流变化以及电压变换；充电机用于根据接收自电池组系统主控模块的指令给电池系统充电；电池系统采用磷酸铁锂电池；所述电池组系统主控模块用于触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警。本发明的声光报警、自诊断功能，对多种故障情况分析、分等级报警，有设计上的优势，且结构采用了性能参数好的磷酸铁锂电池，解决了电动牵引车采用铅酸电池所存在的安全性不高，能量密度低，环境适应能力低，循环寿命短等等问题。

Description

基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组

技术领域

本发明涉及电动牵引车的电池系统，具体涉及一种基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组。

背景技术

随着经济的持续增长和气候变化问题的日益严峻，大力发展新能源已经成为我国能源战略调整、转变电力发展方式的重要内容。电动牵引车具有能量转换效率高、噪音小、无废气排放、控制方便等优点。电动牵引车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军。广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部门，是机械化装卸、堆垛和短距离运输的高效设备。

电动牵引车用电池市面上正常采用铅酸电池组。但是随着市场对电动牵引车性能参数要求的提高，铅酸电池组已经渐渐不能满足其要求。这时锂电池在性能、体积上面的优越性就渐渐显示出来。而采用无线通信的方法能对电动牵引车的电池管理带来更多的方便。如果采用有线通信，在对电动牵引车进行充电时，仍受到有线的约束。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，其是采用高效、环保、长循环寿命型磷酸铁锂动力电池集成动力电池组，同时兼具高能量密度、高功率充放电特性，组装方便，安全可靠，环境适应性高。本发明采用的磷酸铁锂电池相对于铅酸电池，重量和体积大大减少。并且相对于铅酸电池而言，锂电池循环寿命长，荷电保持能力强，续航能力强，比能量高，工作温度范围广，充电时间短，绿色环保性能高。

根据本发明提供的一种基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，包括：电池组系统主控模块、信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统、充电机；

电池组系统主控模块分别以通讯线连接信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统，并以无线通讯方式连接充电机；

电源转换模块用于交直流变化以及电压变换；充电机用于根据接收自电池组系统主控模块的指令给电池系统充电；电池系统采用磷酸铁锂电池；

所述电池组系统主控模块若在设定时间内没有接收到来自充电机的报文，则认为通信异常并触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警；

所述电池组系统主控模块通过信号采集模块获取电池系统的电压数据和电流数据，若根据电压数据、电流数据检测到电池系统发生过压、欠压或者充电过流，则触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警；

所述电池组系统主控模块采集电池系统中电池单体的温度，若电池单体的温度过高或过低，则触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警。

优选地，所述声光报警模块的声音报警分为一级报警，二级报警，三级报警；所述声光报警模块的灯光报警通过红灯、黄灯、绿灯这些指示灯予以报警，其中，红灯指示故障，黄灯指示电池系统低电量；绿灯指示电池系统满电量；

在所述声光报警模块在所述电池组系统主控模块的控制下，执行如下报警操作：

-电池系统过压，则红灯和绿灯常亮，三级报警；

-电池系统欠压，则红灯和黄灯常亮，二级报警；

-电池系统充电过流，则二级警报；

-电池系统中电池单体温度过高，则红灯常亮且一级报警，或者红灯闪烁且二级报警；

-电池系统中的电池单体温度过低，则二级报警，红灯闪烁；

-电池系统低电量，则黄灯闪烁，三级报警；

-电池组系统主控模块与充电机通信异常，则二级报警，红灯常亮，绿灯和黄灯亮闪烁；

-电池组系统主控模块内部异常，则一级报警，红灯常亮。

优选地，通讯线采用RS485方式，无线通讯方式采用ZigBee方式。

优选地，磷酸铁锂电池为塑壳方形磷酸铁锂电池单体，电池单体结构尺寸为高221±1mm，宽142±1mm，厚61±0.5mm；电池系统的壳体内部设置两个上下层排布的电池箱，其中，位于上层的电池箱内设置有3并7串电池和电源管理系统BMS控制盒，位于下层的电池箱内设置有3并8串电池，电池箱的外形尺寸长宽高分别为785mm*296mm*245mm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的声光报警、自诊断功能，对多种故障情况分析、分等级报警，有设计上的优势。

2、本发明设计的结构采用了性能参数好的磷酸铁锂电池区别于以往的铅酸电池，解决了电动牵引车采用铅酸电池所存在的安全性不高，能量密度低，环境适应能力低，循环寿命短等等问题。

3、本发明获得了在电动牵引车中采用磷酸铁锂电池所带来的重量和体积大大减少，循环寿命长，荷电保持能力强，续航能力强，比能量高，工作温度范围广，充电时间短，绿色环保性能高等等技术优势。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的电动牵引车用锂电池电池组，包括：电池组系统主控模块、信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统、充电机；电池组系统主控模块分别以通讯线连接信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统，并以无线通讯方式连接充电机。通信线采用了RS485的有线通信，无线通讯方式采用ZIGBEE无线通信。ZIGBEE技术功耗低、成本低、时延短、网络容量大，可靠，安全。电源转换模块用于交直流变化以及电压变换；充电机用于根据接收自电池组系统主控模块的指令给电池系统充电。

通过利用本发明提供的锂电子电池组，能够实现在电池管理系统内部通信或与外部通信出现中断故障时，能够上报通信中断告警；当电池组系统主控模块中的BMU(电池管理单元)在10s内不能收到充电机报文时，通过声光报警模块启动声音报警和灯光报警。另外，针对模拟量采集异常等其他异常也具备故障自诊断、本地显示和上报就地监测系统的功能。当系统电池过压、欠压、过流，电池单体高温等等情况时，启动不同级别声音报警和灯光报警，必要时候断开继电器。

电池组系统主控模块对电池的电压、电流、温度进行时刻检测，同时还进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒，计算剩余容量、放电功率，报告SOC&SOH状态，电池组系统主控模块通过CAN总线接口与车载总控制器、电机控制器、能量控制系统、显示系统等进行实时通讯。通信方式采用了RS485的有线通信和ZIGBEE无线通信。电池组系统主控模块通过RS485与信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块通讯。电池组系统主控模块通过ZigBee与充电机通讯。

本发明设计的声音报警等级为：一级报警，二级报警，三级报警。本发明的指示灯说明为：红灯，故障；黄灯，低电量；绿灯，满电量。

本发明设计的系统告警功能包括：

电池系统过压，红灯和绿灯常亮，报警3级。

电池系统欠压，断开继电器，红灯和黄灯常亮，报警2级。

电池系统充电过流，警报2级。电池单体超高温，红灯常亮，报警1级。

电池单体高温，报警2级，红灯闪烁。

电池单体低温，报警2级，红灯闪烁。

电池低电量，黄灯闪烁,报警3级；

电池管理系统与充电机通信异常，报警2级，红灯常亮，绿灯和黄灯亮闪烁.

电池管理系统内部异常，报警1级，红灯常亮。

尤其强调在电池系统过压、欠压、电池单体超高温和电池管理系统内部异常时，本发明会断开继电器对系统进行保护。

电池系统中的电池单体结构尺寸为高(221±1mm)，宽(142±1mm)，厚(61±0.5mm)。本设计采用的塑壳方形磷酸铁锂电池单体，与现有技术采用的铅酸电池相比，同时兼有高能量密度和高功率充放电特性并且组装方便，安全可靠，环境适应性高。

电池系统的壳体内部安放2个磷酸铁锂电池箱，上下层排布，方便安装取放，有利于试验过程中对电池性能进行测试分析。

上层电池箱为3并7串电池和BMS控制盒，外形尺寸长宽高分别为785mm*296mm*245mm，下层电池箱为3并8串电池，外形尺寸长宽高分别为785mm*296mm*245mm。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，其特征在于，包括：电池组系统主控模块、信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统、充电机；

电池组系统主控模块分别以通讯线连接信号采集模块、声光报警模块、电源转换模块、电池系统，并以无线通讯方式连接充电机；

电源转换模块用于交直流变化以及电压变换；充电机用于根据接收自电池组系统主控模块的指令给电池系统充电；电池系统采用磷酸铁锂电池；

所述电池组系统主控模块若在设定时间内没有接收到来自充电机的报文，则认为通信异常并触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警；

所述电池组系统主控模块通过信号采集模块获取电池系统的电压数据和电流数据，若根据电压数据、电流数据检测到电池系统发生过压、欠压或者充电过流，则触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警；

所述电池组系统主控模块采集电池系统中电池单体的温度，若电池单体的温度过高或过低，则触发声光报警模块进行声音报警和灯光报警。

2.根据权利要求1所述的基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，其特征在于，所述声光报警模块的声音报警分为一级报警，二级报警，三级报警；所述声光报警模块的灯光报警通过红灯、黄灯、绿灯这些指示灯予以报警，其中，红灯指示故障，黄灯指示电池系统低电量；绿灯指示电池系统满电量；

在所述声光报警模块在所述电池组系统主控模块的控制下，执行如下报警操作：

-电池系统过压，则红灯和绿灯常亮，三级报警；

-电池系统欠压，则红灯和黄灯常亮，二级报警；

-电池系统充电过流，则二级警报；

-电池系统中电池单体温度过高，则红灯常亮且一级报警，或者红灯闪烁且二级报警；

-电池系统中的电池单体温度过低，则二级报警，红灯闪烁；

-电池系统低电量，则黄灯闪烁，三级报警；

-电池组系统主控模块与充电机通信异常，则二级报警，红灯常亮，绿灯和黄灯亮闪烁；

-电池组系统主控模块内部异常，则一级报警，红灯常亮。

3.根据权利要求1所述的基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，其特征在于，通讯线采用RS485方式，无线通讯方式采用ZigBee方式。

4.根据权利要求1所述的基于无线通信的电动牵引车用锂电池电池组，其特征在于，磷酸铁锂电池为塑壳方形磷酸铁锂电池单体，电池单体结构尺寸为高221±1mm，宽142±1mm，厚61±0.5mm；电池系统的壳体内部设置两个上下层排布的电池箱，其中，位于上层的电池箱内设置有3并7串电池和电源管理系统BMS控制盒，位于下层的电池箱内设置有3并8串电池，电池箱的外形尺寸长宽高分别为785mm*296mm*245mm。