CN106183867B - 一种锂电池叉车电源延时控制系统 - Google Patents

一种锂电池叉车电源延时控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种锂电池叉车电源延时控制系统，由锂电池总成和叉车车身电气系统组成，所述锂电池总成包括电源管理系统、与电源管理系统相连的DC‑DC和放电继电器，与DC‑DC相连的电芯，该电芯和放电继电器与叉车车身电气系统的叉车控制器串联；所述车身电气系统包括紧急断电开关、电源延时器、钥匙开关、叉车控制器及安装在叉车控制器上的叉车显示仪表，该紧急断电开关和钥匙开关串联后接入叉车显示仪表和叉车控制器；该电源延时器与紧急断电开关串联，与钥匙开关并联。确保了叉车开启运行时仪表快速点亮，停止运行时，所有电气零部件电源切断，且无热插拔危害产生，有效避免了锂电池长期存放时的亏电危害发生。

Description

一种锂电池叉车电源延时控制系统
技术领域
本发明涉及锂电池叉车电源领域，具体为一种锂电池叉车电源延时控制系统。
背景技术
政府在2015年两会中提出“中国制造2025”的国家战略，并重点强调要坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展，加快将中国从制造业大国转向制造业强国。在此背景下，加速了智能、清洁、环保的新能源锂电池技术在汽车行业的发展及市场推广应用。而在叉车行业，锂电池技术的应用尚在批量试用及技术磨合阶段。
传统的电动叉车驱动电源主要为铅酸蓄电池，电压等级主要为48V和80V，车身电气系统对电源的控制主要通过紧急断电开关及钥匙开关实现。紧急断电开关的主要功能是在紧急状态下闭合开关能瞬间断开车身电气系统所有电气零部件的功率电源和信号电源，保障用车安全，日常用车不允许频繁操作此开关。钥匙开关的作用是通过控制车身信号电源的关闭来达到控制功率电源关闭的目的。对于铅酸叉车的电源控制方式来说，在紧急断电开关未闭合情况下，为使钥匙开关开启瞬间车身仪表能快速点亮，采用了将仪表电源端与电池常连，控制端由钥匙开关控制的控制方式。该控制方式导致了电池与仪表间存在长期的馈电问题，如果叉车长期放置不用责很容易导致电池亏电。
而对于锂电池叉车，其驱动电源为锂电池（主要为磷酸铁锂电池），电压等级主要也为48V和80V，车身电气系统对电源的控制主要有两种：
（1）紧急断电开关通过控制电池DC-DC的通断来切断车身及电池内部的所有电气零部件的信号电源和功率电源。而钥匙开关的控制方式与铅酸蓄电池叉车的保持一致。该控制方式下，当钥匙开关闭合后，不仅车身仪表，还包括锂电池内部的DC-DC、放电继电器线包及BMS均未完全与电芯断开连接，经测试，馈电电流达180mA。对于一辆配置了330Ah的锂电池叉车，如果长期放置不用，两三个月的时间电池就会亏电，严重影响电池寿命，更甚者导致电池报废。
（2）钥匙开关与紧急断电开关串接，两者都具有每次关断都能完全切断车身及电池内部的所有电气零部件的信号电源和功率电源。该控制方式解决了（1）中的电池长期放置易亏电的问题。但是，此控制方式下，仪表的点亮时间很长，用户在开启叉车钥匙开关后一般需要等待约3-4s的时间方可看到仪表点亮。另外，该控制方式对锂电池内部放电继电器的质量要求很高，因为在叉车车身电气系统负载用电未停止情况下关闭钥匙开关，极易造成放电继电器在电缆线电流未停止输出情况下跳开开关造成热拔插现象，强大电流的瞬间冲击极易烧坏器件。
发明内容
本发明旨在解决的技术问题为电池易亏电问题何解决器件因热插拔造成的损坏问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种锂电池叉车电源延时控制系统，由锂电池总成和叉车车身电气系统组成，所述锂电池总成包括电源管理系统、与电源管理系统相连的DC-DC和放电继电器，与DC-DC相连的电芯，该电芯和放电继电器与叉车车身电气系统的叉车控制器串联；所述车身电气系统包括紧急断电开关、电源延时器、钥匙开关、叉车控制器及安装在叉车控制器上的叉车显示仪表，该紧急断电开关和钥匙开关串联后接入叉车显示仪表和叉车控制器；该电源延时器与紧急断电开关串联，与钥匙开关并联。
优选地，所述电源延时器包括继电器、开关电源和时钟电路；该继电器分别与开关电源和时钟电路相连，并通过OUT+端口输出至锂电池叉车电源延时控制系统；IN+端口输入的电压通过开关电源转换成电路低压电源。
优选地，所述开关电源的输入电压范围为30V~92V。
优选地，所述开关电源的输入电压为48V/80V。
该继电器受开关电源、时钟电路控制，继电器主要控制OUT+端口的输出；开关电源将IN+端口输入的48V/80V电压转换成12V，为电路提供低压电源；时钟电路控制继电器的延时断开功能。
所述电源管理系统(Battery Management System简称BMS)对电芯进行监管，电源管理系统控制放电继电器的通断，DC-DC给电源管理系统提供电源，放电继电器控制锂电池功率电源输出。
本发明提供的一种锂电池叉车电源延时控制系统通电的工作原理为：
当叉车车身电气系统的紧急断电开关闭合，钥匙开关闭合时，叉车显示仪表立即被点亮，叉车控制器接收到控制信号输入；
电源延时器控制端C+信号输入，电源延时器开始工作，电芯电量输入IN+端口，同时OUT+端口立即输出信号至锂电池总成中的DC-DC的控制端C，DC-DC开始工作，将DC-DC的IN端口输入的由电芯提供的48V/80V电源转换成12V电源并由DC-DC的OUT端输出至电源管理系统，给电源管理系统供电，电源管理系统开始工作；
电源管理系统完成程序自检及对电芯的数据采集、安全性能判断后，控制放电继电器闭合；
锂电池总成开始输出功率供叉车控制器运行，叉车车身电气系统开始工作。
本发明提供的一种锂电池叉车电源延时控制系统断电状态的工作原理为：
紧急断电开关闭合，钥匙开关断开，叉车显示仪表立即熄灭停止工作，叉车控制器停止工作；
电源延时器OUT+端口延时7~10s后停止输出，确保了放电继电器延时7~10s后断开；
此时，叉车车身电气系统已无用电需求，放电继电器可在电缆线无电量输出的情况下进行断开动作，可有效避免热插拔，防止放电继电器损坏；
钥匙开关断开后7~10s，锂电池总成及叉车车身电气系统的所有电气零部件的电源均被切断。
本发明提供的一种锂电池叉车电源延时控制系统，在原有的由锂电池总成和车身电气系统组成的基础上，在车身电气系统中增加了电源延时器，电源延时器可以在钥匙开关断开后的一定延时时间后控制输出的停止，确保了放电继电器的延时断开，此时，叉车车身电气系统已无用电需求，放电继电器在电缆线无电量输出的情况下进行断开动作，该方法的主要优点有：
1、确保了叉车开启运行时仪表快速点亮，停止运行时，所有电气零部件电源切断，且无热插拔危害产生。
2、有效避免了锂电池长期存放时的亏电危害发生。
3、该控制方式在钥匙开关关闭时，能断开锂电池总成及叉车车身电气系统所有电气零部件与电源的连接，有效去除了170~200mA的待机功耗。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1电源延时器的结构示意图。
图2一种锂电池叉车电源延时控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，本发明提供了一种锂电池叉车电源延时控制系统，由锂电池总成和车身电气系统组成，所述车身电气系统包括电源延时器。
如附图1所示，所述电源延时器22包括继电器221、开关电源222和时钟电路223；该继电器221分别与开关电源222和时钟电路223相连，并通过OUT+端口输出至锂电池叉车电源延时控制系统；IN+端口输入的48V/80V电压通过开关电源222转换成电路低压电源。
该继电器221受开关电源222、时钟电路223控制，继电器221主要控制OUT+端口的输出；开关电源222将IN+端口输入的48V/80V电压转换成12V，为电路提供低压电源；时钟电路223控制继电器的延时断开功能。
如附图2所示，所述锂电池总成包括电源管理系统(Battery Management System简称BMS) 11、DC-DC12、电芯13、放电继电器14；电源管理系统11对电芯13进行监管，电源管理系统11控制放电继电器14的通断，DC-DC12给电源管理系统11提供电源，放电继电器14控制锂电池功率电源输出。叉车车身电气系统20包括紧急断电开关21、电源延时器22、钥匙开关23、叉车显示仪表24、叉车控制器25；该叉车显示仪表24安装在叉车控制器25上；紧急断电开关21和钥匙开关23串联后分别与叉车显示仪表24和叉车控制器25相连；该电源延时器22与紧急断电开关21后端相连，与钥匙开关23并联后与叉车显示仪表24和叉车控制器25相连。
根据本发明的另一实施方式，本发明提供了一种锂电池叉车电源延时控制系统通电状态的工作原理为：
当叉车车身电气系统20的紧急断电开关21闭合，钥匙开关22闭合时，叉车显示仪表24立即被点亮，叉车控制器25接收到控制信号输入；
电源延时器22控制端C+信号输入，电源延时器22开始工作，电芯电量输入IN+端口，同时OUT+端口立即输出信号至锂电池总成10中的DC-DC12的控制端C，DC-DC12开始工作，将DC-DC12的IN端口输入的由电芯提供的48V/80V电源转换成12V电源并由DC-DC12的OUT端输出至电源管理系统11，给电源管理系统11供电，电源管理系统11开始工作；
电源管理系统11完成程序自检及对电芯13的数据采集、安全性能判断后，控制放电继电器14闭合；
锂电池总成10开始输出功率供叉车控制器运行，叉车车身电气系统20开始工作。
根据本发明的另一实施方式，本发明提供了一种锂电池叉车电源延时控制系统断电状态的工作原理为：
紧急断电开关21闭合，钥匙开关23断开，叉车显示仪表24立即熄灭停止工作，叉车控制器25停止工作；
电源延时器22OUT+端口延时8s后停止输出，确保了放电继电器14延时8s后断开；
此时，叉车车身电气系统20已无用电需求，放电继电器14可在电缆线无电量输出的情况下进行断开动作，可有效避免热插拔，防止放电继电器损坏；
钥匙开关23断开后8s，锂电池总成10及叉车车身电气系统20的所有电气零部件的电源均被切断。
本发明提供的电源延时器确保了叉车开启运行时仪表快速点亮，停止运行时，所有电气零部件电源切断，且无热插拔危害产生。又有效避免了锂电池长期存放时的亏电危害发生。利用该控制方式在钥匙开关关闭时，能断开锂电池总成及叉车车身电气系统所有电气零部件与电源的连接，有效去除200mA的待机功耗。
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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种锂电池叉车电源延时控制系统，由锂电池总成(10)和叉车车身电气系统(20)组成，其特征在于：
所述锂电池总成(10)包括电源管理系统(11)，与电源管理系统(11)相连的DC-DC(12)和放电继电器(14)，与DC-DC(12)相连的电芯(13)，该电芯(13)和放电继电器(14)与叉车车身电气系统(20)的叉车控制器(25)串联；
所述车身电气系统(20)包括紧急断电开关(21)、电源延时器(22)、钥匙开关(23)、叉车控制器(25)及安装在叉车控制器(25)上的叉车显示仪表(24)，该紧急断电开关(21)和钥匙开关(23)串联后接入叉车显示仪表(24)和叉车控制器(25)；该电源延时器(22)与紧急断电开关(21)串联，与钥匙开关(23)并联。
2.如权利要求1所述的一种锂电池叉车电源延时控制系统，其特征在于：所述电源延时器(22)包括继电器(221)、开关电源(222)和时钟电路(223)；该继电器(221)分别与开关电源(222)和时钟电路(223)相连，并通过电源延时器(22)的OUT+端口输出至锂电池叉车电源延时控制系统；电源延时器(22)的IN+端口输入的电压通过开关电源(222)转换成电路低压电源。
3.如权利要求2所述的一种锂电池叉车电源延时控制系统，其特征在于：所述开关电源(222)的输入电压范围为30V～92V。
4.如权利要求2所述的一种锂电池叉车电源延时控制系统，其特征在于：所述开关电源(222)的输入电压为48V/80V。
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