CN108099637A - 一种电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种电池管理系统，包括电池包、充放电开关以及用于对所述电池包进行充放电管理的低压管理电路；所述低压管理电路包括主控模块、低压用电负载模块以及用于在需要充电时启动所述主控模块以及所述低压用电负载模块工作的放电启动模块；所述放电启动模块包括电压转换单元、限流电阻、第一开关、第二开关以及手动开关，当整车需要放电时，所述手动开关闭合，所述主控模块启动且所述主控模块的放电感应接口感应到电压信号，所述主控模块用于在启动且其放电感应接口感应到电压信号后开始进行自检，并在自检出没有故障时控制所述第二开关启动，且在所述第二开关启动后控制所述第一开关闭合，且在所述第一开关闭合后控制所述充放电开关闭合。

Description

一种电池管理系统
【技术领域】
本发明涉及电动叉车技术领域，尤其涉及一种应用于电动叉车的电池管理系统。
【背景技术】
随着新能源行业的蓬勃发展，锂电池凭借快充、高容量、高循环寿命、高安全性、宽温度适应范围、无污染等突出优势，迅速渗入到叉车行业。而现有的电池管理系统元器件冗余且成本较高。另外，原电池系统中电源开关启动瞬间没有考虑到电流过大对其他器件的冲击，安全性能低。
鉴于以上内容，实有必要提供一种新型的电池管理系统以克服以上缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种安全性好、结构简单且成本低的电池管理系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种电池管理系统，所述电池管理系统包括电池包、充放电开关以及用于对所述电池包进行充放电管理的低压管理电路；所述电池包的正极通过所述充放电开关与第一充放电端口相连，所述电池包的负极与第二充放电端口相连；所述低压管理电路包括主控模块、低压用电负载模块以及用于在需要充电时启动所述主控模块以及所述低压用电负载模块工作的放电启动模块；所述放电启动模块包括电压转换单元、限流电阻、第一开关、第二开关以及手动开关，所述电池包的正极分别通过所述限流电阻以及所述第一开关与电压转换单元的正极输入端相连，所述电池包的负极通过所述手动开关与所述电压转换单元的负极输入端相连，所述电压转换单元的正极输出端与所述主控模块的第一电源接口相连且通过所述第二开关与所述低压用电负载模块的正极接口相连，所述电压转换单元的负极输出端与所述主控模块的第二电源接口以及所述低压用电负载模块的负极接口相连，所述第一开关、第二开关以及所述充放电开关还分别与所述主控模块的第一控制接口、第二控制接口以及第三控制接口相连，所述主控模块的放电感应接口与所述电压转换单元的正极输出端/负极输出端/正极输入端/负极输入端其中之一相连。
进一步地，所述低压管理电路还包括充电启动模块，所述充电启动模块包括接口单元以及二极管，所述接口单元的正极接口与所述二极管的正极以及所述主控模块的充电感应接口相连，所述二极管负极连接于所述主控模块的第一电源接口与所述第二开关之间，所述接口单元的负极接口连接于所述主控模块的第二电源接口与所述低压用电负载模块的负极接口之间，所述接口单元用于与充电机的辅助电源相连。
进一步地，所述充放电开关、所述第一开关以及所述第二开关为接触器/继电器。
进一步地，所述低压用电负载模块包括检测单元，所述检测单元与所述电池包相连且通过通讯总线与所述主控模块的第一通讯接口相连，所述检测单元用于采集所述电池包的状态信息并将所述电池包的状态信息反馈给所述主控模块，所述主控模块根据所述状态信息判断所述电池包是否出现故障，若所述电池包出现故障，所述主控模块控制所述充放电开关断开，进而控制所述电池包停止充放电。
进一步地，所述通讯总线为CAN总线。
进一步地，所述主控模块的第四控制接口还与报警模块相连，当所述电池包出现故障时，所述主控模块控制所述报警模块报警。
进一步地，所述报警模块包括发声单元及/或发光单元，所述报警模块通过发声及/或发光进行报警。
进一步地，所述发声单元包括蜂鸣器及/或扬声器。
进一步地，所述发声单元包括蜂鸣器及/或扬声器。
进一步地，所述电池包由多个串联及/或并联的单体电池组成。
相比于现有技术，本发明通过所述主控模块实现对所述电池包的充放电管理，还通过所述主控模块的放电感应接口以及所述充电感应接口实现所述主控模块对操作者意图的直接识别；通过采取在所述电池包充电时由充电机的辅助电源为所述主控模块以及低压用电负载模块的供电的方式减少了所述电池包的电能消耗，提高了充电速度；本发明还通过所述限流电阻防止了所述手动开关闭合瞬间电流过大造成其他器件烧坏，进一步增加了安全性；本发明结构简单且成本低。
【附图说明】
图1为本发明的实施例提供的电池管理系统的电路图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，图1为本发明的实施例提供的电池管理系统100的电路图，所述电池管理系统100包括由多个单体电池串联及/或并联组成的电池包1、充放电开关2以及用于对所述电池包1进行充放电管理的低压管理电路3。所述电池包1的正极B+通过所述充放电开关2与第一充放电端口V1相连，所述电池包1的负极B-与第二充放电端口V2相连，以形成充放电回路。
所述低压管理电路3包括主控模块31、低压用电负载模块32以及用于在需要放电时启动所述主控模块31以及所述低压用电负载模块32工作的放电启动模块33，所述放电启动模块33包括电压转换模块331、限流电阻332、第一开关333、第二开关334以及手动开关335，所述电池包1的正极B+分别通过所述限流电阻332以及所述第一开关333与电压转换模块331的正极输入端相连，所述电池包1的负极B-通过所述手动开关335与所述电压转换模块331的负极输入端相连，所述电压转换模块331的正极输出端与所述主控模块31的第一电源接口a1相连且通过所述第二开关334与所述低压用电负载模块32的正极接口相连，所述电压转换模块331的负极输出端与所述主控模块31的第二电源接口a2以及所述低压用电负载模块32的负极接口相连，所述第一开关333、第二开关334以及所述充放电开关2还分别与所述主控模块31的第一控制接口b1、第二控制接口b2以及第三控制接口b3相连，所述主控模块31的放电感应接口c1与所述电压转换模块331的正极输出端/负极输出端/正极输入端/负极输入端中的其中一个相连，所述电压转换模块331用于将所述电池包1的高压电转化为所述主控模块31和所述低压用电负载模块32需要的低压电。在本实施方式中，所述主控模块31的放电感应接口c1与所述电压转换模块331的正极输出端相连。需要说明的是，所述充放电开关2、所述第一开关333、所述第二开关334以及所述手动开关335为常开开关。
当整车需要放电时，操作员手动闭合所述手动开关335，所述电池包1依次通过所述限流电阻332以及所述电压转换模块331为所述主控模块31供电且所述主控模块31的放电感应接口c1感应到电压信号，进而所述主控模块31启动并生成放电控制策略，所述主控模块31根据所述放电控制策略进行自检，并在自检出没有故障时控制所述第二开关334启动，进而控制所述低压用电负载模块32启动，所述主控模块31还在所述低压用电负载模块32启动后控制所述第一开关333闭合，进而使所述限流电阻332两端短接，所述电池包1通过所述电压转换模块331为所述主控模块31以及所述低压用电负载模块32持续供电。所述主控模块31还用于根据所述放电控制策略在所述第一开关333闭合后控制所述充放电开关2闭合，以使所述电池包1为所述整车高压用电设备供电，进而实现整车上电。需要说明的是，所述限流电阻332用于防止所述手动开关335闭合瞬间电流过大造成其他器件烧坏，进而提高所述电池管理系统100的安全性能。还需说明的是，在所述主控模块31启动后，所述主控模块31的放电感应接口c1是否感应到电压信号是所述主控模块31是否生成所述放电控制策略的依据。
所述低压管理电路3还包括充电启动模块34，所述充电启动模块34包括接口单元341以及二极管D1，所述接口单元341的正极接口与所述二极管D1的正极以及所述主控模块31的充电感应接口c2相连，所述二极管D1负极连接于所述主控模块31的第一电源接口与所述第二开关334之间，所述接口单元341的负极接口连接于所述主控模块31的第二电源接口与所述低压用电负载模块32的负极接口之间，所述接口单元341用于与充电机的辅助电源(图未示)相连。
当电动叉车与所述充电机连接时，所述辅助电源通过所述接口单元为所述主控模块31提供低压电，同时所述主控模块31的充电感应接口c2感应到电压信号，所述主控模块31启动并生成充电控制策略，所述主控模块31用于根据所述充电控制策略控制所述第二开关334闭合，进而使所述低压用电负载模块32启动，所述主控模块31还用于当所述低压用电负载模块32启动后控制所述充放电开关2闭合，进而使所述电池包1开始进入充电状态。需要说明的是，在所述主控模块31启动后，所述主控模块31的充电感应接口c2是否感应到电压信号是所述主控模块31是否生成所述充电控制策略的依据。
所述充放电开关2、所述第一开关333以及所述第二开关334为接触器或继电器。
所述低压用电负载模块32包括检测单元321，所述检测单元321通过采集线束与所述电池包1相连且通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与所述主控模块31的第一通讯接口d1相连，所述检测单元321用于采集所述电池包1的状态信息并将所述电池包1的状态信息反馈给所述主控模块31，所述主控模块31根据所述状态信息判断所述电池包1是否出现过流，过压及过热等故障，若所述电池包1出现故障，所述主控模块31控制所述充放电开关2断开，进而控制所述电池包1停止充放电，以实现对所述电池包1充放电时的故障保护。所述状态信息包括电流、电压及温度。
所述主控模块31的第四控制接口b4与报警模块4相连，当所述电池包1出现故障时，所述主控模块31控制所述报警模块4报警。所述报警模块4包括发声单元及/或发光单元，所述报警模块4通过发声及/或发光进行报警，所述发声单元包括蜂鸣器及/或扬声器，所述发光单元包括发光二极管及/或显示屏。.
所述低压为12V或24V，所述高压为150V-1500V。
下面将对本发明实施例提供的电池管理系统100的工作原理进行说明。
当整车需要放电时，操作员手动闭合所述手动开关134，所述电池包1依次通过所述限流电阻332以及所述电压转换模块331为所述主控模块31供电且所述主控模块31的放电感应接口c1感应到电压信号，进而所述主控模块31启动并生成放电控制策略，所述主控模块31根据所述放电控制策略进行自检，并在自检出没有故障时控制所述第二开关334启动，进而控制所述低压用电负载模块32启动，所述主控模块31还在所述低压用电负载模块32启动后控制所述第一开关333闭合，进而使所述限流电阻332两端短接，所述电池包1通过所述电压转换模块331为所述主控模块31以及所述低压用电负载模块32持续供电。所述主控模块31还用于根据所述放电控制策略在所述第一开关333闭合后控制所述充放电开关2闭合，以使所述电池包1为所述整车高压用电设备供电，进而实现整车上电。
当所述电池包1需要充电时，所述辅助电源通过所述接口单元为所述主控模块31提供低压电，同时所述主控模块31的充电感应接口c2感应到电压信号，所述主控模块31启动并生成充电控制策略，所述主控模块31用于根据所述充电控制策略控制所述第二开关334闭合，进而使所述低压用电负载模块32启动，所述主控模块31还用于当所述低压用电负载模块32启动后控制所述充放电开关2闭合，进而使所述电池包1开始进入充电状态。
所述检测单元321用于采集所述电池包1的状态信息并将所述电池包1的状态信息反馈给所述主控模块31，所述主控模块31根据所述状态信息判断所述电池包1是否出现过流，过压及过热等故障，若所述电池包1出现故障，所述主控模块31控制所述充放电开关2断开并控制所述报警模块4发出相应的警报，以实现对所述电池包1充放电时的故障保护。
本发明通过所述主控模块31实现对所述电池包1的充放电管理，还通过所述主控模块31的放电感应接口c1以及所述充电感应接口c2实现所述主控模块31对操作者意图的直接识别。通过采取在所述电池包1充电时由充电机的辅助电源为所述主控模块31以及低压用电负载模块32的供电的方式减少了所述电池包1的电能消耗，提高了充电速度。本发明还通过所述限流电阻332防止了所述手动开关335闭合瞬间电流过大造成其他器件烧坏，进一步增加了安全性。本发明结构简单且成本低。
本发明并不仅仅限于说明书和实施例中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统包括电池包、充放电开关以及用于对所述电池包进行充放电管理的低压管理电路；所述电池包的正极通过所述充放电开关与第一充放电端口相连，所述电池包的负极与第二充放电端口相连；所述低压管理电路包括主控模块、低压用电负载模块以及用于在需要充电时启动所述主控模块以及所述低压用电负载模块工作的放电启动模块；所述放电启动模块包括电压转换模块、限流电阻、第一开关、第二开关以及手动开关，所述电池包的正极分别通过所述限流电阻以及所述第一开关与电压转换模块的正极输入端相连，所述电池包的负极通过所述手动开关与所述电压转换模块的负极输入端相连，所述电压转换模块的正极输出端与所述主控模块的第一电源接口相连且通过所述第二开关与所述低压用电负载模块的正极接口相连，所述电压转换模块的负极输出端与所述主控模块的第二电源接口以及所述低压用电负载模块的负极接口相连，所述第一开关、第二开关以及所述充放电开关还分别与所述主控模块的第一控制接口、第二控制接口以及第三控制接口相连，所述主控模块的放电感应接口与所述电压转换模块的正极输出端/负极输出端/正极输入端/负极输入端的其中之一相连。
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述低压管理电路还包括充电启动模块，所述充电启动模块包括接口单元以及二极管，所述接口单元的正极接口与所述二极管的正极以及所述主控模块的充电感应接口相连，所述二极管负极连接于所述主控模块的第一电源接口与所述第二开关之间，所述接口单元的负极接口连接于所述主控模块的第二电源接口与所述低压用电负载模块的负极接口之间，所述接口单元用于与充电机的辅助电源相连。
3.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：所述充放电开关、所述第一开关以及所述第二开关为接触器/继电器。
4.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：所述低压用电负载模块包括检测单元，所述检测单元与所述电池包相连且通过通讯总线与所述主控模块的第一通讯接口相连，所述检测单元用于采集所述电池包的状态信息并将所述电池包的状态信息反馈给所述主控模块。
5.如权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于：所述通讯总线为CAN总线。
6.如权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于：所述主控模块的第四控制接口还与报警模块相连，当所述电池包出现故障时，所述主控模块控制所述报警模块报警。
7.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：所述报警模块包括发声单元及/或发光单元，所述报警模块通过发声及/或发光进行报警。
8.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于：所述发声单元包括蜂鸣器及/或扬声器。
9.如权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于：所述发声单元包括蜂鸣器及/或扬声器。
10.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：所述电池包由多个串联及/或并联的单体电池组成。
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