CN111169287A - 一种特种车锂电池电气控制系统及其工作模式 - Google Patents

一种特种车锂电池电气控制系统及其工作模式 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种特种车锂电池电气控制系统，包括锂电池模组（7）、BMS管理系统（5）、加热单元（6）、直流接触器（3）、分流器（2）、熔断器（1）、预充电阻（10）、DC/DC（4）、分励脱扣器（9）、直流断路器（8）；所述锂电池模组（7）通过所述DC/DC（4）转换电压，所述分励脱扣器（9）通过所述BMS管理系统（5）监控到总压或单体电压低于控制阀值后，断开所述DC/DC（4）线路上的所述直流断路器（8），使所述DC/DC（4）处于开路模式停止工作。本发明通过DC/DC（4）与含分励脱扣器（9）的直流断路器（8）配套使用，可代替铅酸蓄电池的用途，达到降低制造成本，体现车辆紧凑性、轻量化的优点。

Description

一种特种车锂电池电气控制系统及其工作模式
技术领域
本发明涉及新能源车辆锂电池系统电气控制技术领域，具体涉及一种特种车锂电池电气控制系统及其工作模式。
背景技术
现有新能源车作为环境友好型的车型，受到政府和消费者的欢迎。但在常规的新能源车辆锂电池电气控制系统中，一般采用12V或者24V铅酸蓄电池作为BMS管理系统的供电电源。铅酸蓄电池既增加锂电池系统的制造成本，同时也会占用车辆的空间，对车辆的设计紧凑性、轻量化存在一定程度的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种特种车锂电池电气控制系统，包括锂电池模组、BMS管理系统、加热单元、直流接触器、分流器、熔断器、预充电阻，其特征在于：所述特种车锂电池电气控制系统还包括DC/DC、分励脱扣器、直流断路器；所述锂电池模组正极线路上串接直流接触器、熔断器，负极线路上串接分流器；所述预充电阻并联于直流接触器；所述加热单元并联于锂电池模组正负极线路；所述BMS管理系统通过连接在电池上的各单体及直流接触器线圈采集线束来监控锂电池模组及各直流接触器；所述锂电池模组通过所述DC/DC转换电压，所述分励脱扣器通过所述BMS管理系统监控到总压或单体电压低于控制阀值后，断开所述DC/DC线路上的所述直流断路器，使所述DC/DC处于开路模式停止工作。
进一步地，所述锂电池模组内的锂电池包括磷酸铁锂电池和三元锂电池。
进一步地，所述BMS管理系统包括主控模块和从控模块。
更进一步地，所述BMS管理系统通过所述主控模块和从控模块的数据采集，进行所述加热单元、所述直流接触器、所述分励脱扣器的工作策略模式的控制，实时监控所述锂电池模组的各项参数值。
具体地，所述锂电池模组为74串磷酸铁锂电池模组。
进一步地，所述加热单元由多个PI加热膜串联组成。
更进一步地，所述PI加热膜粘帖于电芯表面。
本发明具体实施方式还提供了一种工作模式，使用上述的特种车锂电池电气控制系统，所述工作模式如下：
A、上电：所述直流断路器打开，电池辅助回路输出给整车所述DC/DC和驱动器辅助电，待整车自检完成无错误后，发送使能信号给电池，电池根据所接受到的使能信号同时判断电池状态处于可放电状态，则闭合主正直流接触器输出主回路电，同时将电池状态信息实时上报；
B、充电：接入充电机，检测充电机和电池处于可充电状态，则闭合充电直流接触器，充电机给电池充电；
C、加热：电池温度低于控制阀值，检测充电机是否接入，充电机接入则闭合充电加热直流接触器，充电机给电池加热到可放电状态；充电机未接入，则闭合电池加热直流接触器，用电池的电量给电池加热到可放电状态；
D、主电回路放电：充电机接入的状态下，严禁主回路放电；充电机接入的状态下，检测电池处于可放电状态，接受到使能信号，则闭合主正直流接触器输出主回路电。当电池处于不可放电状态，则无论有无使能信号，电池主回路无输出；
E、电池的保护功能：当所述BMS管理系统监测到电池电压、温度、电流参数值达到控制阀值后，所述BMS管理系统控制所述直流接触器的关闭，停止电池的电量输出；
F、电池的欠压保护：当所述BMS管理系统监测到电池总压或单体电压低于控制阀值时，除控制所述直流接触器关闭外，同时控制所述分励脱扣器工作关闭所述直流断路器，断开所述DC/DC的线路，使其处于开路模式停止工作。
本发明有益效果如下：
1）使用本发明特种车锂电池电气控制系统，可以取消铅酸蓄电池做BMS管理系统的供电电源，降低电气控制系统的成本；
2）使用本发明特种车锂电池电气控制系统，可以体现车辆的设计紧凑性、轻量化的优点。
附图说明
图1为本发明具体实施方式特种车锂电池电气控制系统产品立体图
其中：1是熔断器、2是分流器、3是直流接触器、4是DC/DC、5是BMS管理系统、6是加热单元、7是锂电池模组、8是直流断路器、9是分励脱扣器、10是预充电阻；
图2为本发明具体实施方式特种车锂电池电气控制系统产品电气原理图。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容，下面结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
如图1所示，一种具体实施例：所述特种车锂电池电气控制系统，包括锂电池模组7、BMS管理系统5、加热单元6、直流接触器3、分流器2、熔断器1、预充电阻10，其特征在于：所述特种车锂电池电气控制系统还包括DC/DC 4、分励脱扣器9、直流断路器8；所述锂电池模组7正极线路上串接直流接触器3、熔断器1，负极线路上串接分流器2；所述预充电阻10并联于直流接触器3；所述加热单元6并联于锂电池模组7正负极线路；所述BMS管理系统5通过连接在电池上的各单体及直流接触器3线圈采集线束来监控锂电池模组7及各直流接触器3；所述锂电池模组7通过所述DC/DC 4转换电压，所述分励脱扣器9通过所述BMS管理系统5监控到总压或单体电压低于控制阀值后，断开所述DC/DC 4线路上的所述直流断路器8，使所述DC/DC 4处于开路模式停止工作。
这里，所述锂电池模组7内的锂电池包括磷酸铁锂电池和三元锂电池。
这里，所述BMS管理系统5包括主控模块和从控模块。
具体地，所述BMS管理系统5通过所述主控模块和从控模块的数据采集，进行所述加热单元6、所述直流接触器3、所述分励脱扣器9的工作策略模式的控制，实时监控所述锂电池模组7的各项参数值。
更具体地，所述锂电池模组7为74串磷酸铁锂电池模组。
这里，所述直流接触器3，可通过所述BMS管理系统5控制来满足铁锂电池组各种工作模式的切换。
这里，所述加热单元6由多个PI加热膜串联组成。
具体地，所述PI加热膜粘帖于电芯表面。
更具体地，所述PI加热膜可迅速加热电池，使电池组可在严寒地区使用。
本发明具体实施例还提供了一种工作模式，使用上述的特种车锂电池电气控制系统，所述工作模式如下：
步骤A、上电：所述直流断路器8打开，电池辅助回路输出给整车所述DC/DC 4和驱动器辅助电，待整车自检完成无错误后，发送使能信号给电池，电池根据所接受到的使能信号同时判断电池状态处于可放电状态，则闭合主正直流接触器3输出主回路电，同时将电池状态信息实时上报；
步骤B、充电：接入充电机，检测充电机和电池处于可充电状态，则闭合充电直流接触器3，充电机给电池充电；
步骤C、加热：电池温度低于控制阀值，检测充电机是否接入，充电机接入则闭合充电加热直流接触器3，充电机给电池加热到可放电状态；充电机未接入，则闭合电池加热直流接触器3，用电池的电量给电池加热到可放电状态；
步骤D、主电回路放电：充电机接入的状态下，严禁主回路放电；充电机接入的状态下，检测电池处于可放电状态，接受到使能信号，则闭合主正直流接触器3输出主回路电。当电池处于不可放电状态，则无论有无使能信号，电池主回路无输出；
步骤E、电池的保护功能：当所述BMS管理系统5监测到电池电压、温度、电流参数值达到控制阀值后，所述BMS管理系统5控制所述直流接触器3的关闭，停止电池的电量输出；
步骤F、电池的欠压保护：当所述BMS管理系统5监测到电池总压或单体电压低于控制阀值时，除控制所述直流接触器3关闭外，同时控制所述分励脱扣器9工作关闭所述直流断路器8，断开所述DC/DC 4的线路，使其处于开路模式停止工作。
本发明用DC/DC 4与含分励脱扣器9的直流断路器8及锂电池模组7的组合，代替铅酸蓄电池技术方案，其物料成本仅占铅酸蓄电池的35%～40% 左右。同时铅酸蓄电池与锂电池相比能量密度低，达到同样能量密度需要更大的体积、更重的重量。因此，取消铅酸蓄电池替代使用锂电池后对车辆的紧凑性、轻量化均得到较大的提高。
如图2，本发明的电气原理图工作模式：闭合空开1（若空开2断开则需要一并闭合空开2）--BMS上电自检--吸合辅助预充继电器--吸合辅助回路继电器--等待整车24V使能信号--吸合主回路预充继电器--吸合主回路继电器；上电时一并执行电池热管理逻辑；空开1为手动开关，空开2状态为常闭，只有使用完后忘记手动关闭空开1时为了保护电池不过放，由BMS发送分励脱扣器信号切断。
以上涉及到公知常识的内容不作详细描述，本领域的技术人员能够理解。
以上所述仅为本发明的一些具体实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种特种车锂电池电气控制系统，包括锂电池模组（7）、BMS管理系统（5）、加热单元（6）、直流接触器（3）、分流器（2）、熔断器（1）、预充电阻（10），其特征在于：所述特种车锂电池电气控制系统还包括DC/DC（4）、分励脱扣器（9）、直流断路器（8）；所述锂电池模组（7）正极线路上串接直流接触器（3）、熔断器（1），负极线路上串接分流器（2）；所述预充电阻（10）并联于直流接触器（3）；所述加热单元（6）并联于锂电池模组（7）正负极线路；所述BMS管理系统（5）通过连接在电池上的各单体及直流接触器（3）线圈采集线束来监控锂电池模组（7）及各直流接触器（3）；所述锂电池模组（7）通过所述DC/DC（4）转换电压，所述分励脱扣器（9）通过所述BMS管理系统（5）监控到总压或单体电压低于控制阀值后，断开所述DC/DC（4）线路上的所述直流断路器（8），使所述DC/DC（4）处于开路模式停止工作。
2.根据权利要求1所述的一种特种车锂电池电气控制系统，其特征在于：所述锂电池模组（7）内的锂电池包括磷酸铁锂电池和三元锂电池。
3.根据权利要求1所述的一种特种车锂电池电气控制系统，其特征在于：所述BMS管理系统（5）包括主控模块和从控模块。
4.根据权利要求3所述的一种特种车锂电池电气控制系统，其特征在于：所述BMS管理系统（5）通过所述主控模块和从控模块的数据采集，进行所述加热单元（6）、所述直流接触器（3）、所述分励脱扣器（9）的工作策略模式的控制，实时监控所述锂电池模组（7）的各项参数值。
5.根据权利要求4所述的一种特种车锂电池电气控制系统，其特征在于：所述锂电池模组（7）为74串磷酸铁锂电池模组。
6.根据权利要求1所述的一种特种车锂电池电气控制系统，其特征在于：所述加热单元（6）由多个PI加热膜串联组成。
7.根据权利要求6所述的一种特种车锂电池电气控制系统，其特征在于：所述PI加热膜粘帖于电芯表面。
8.一种工作模式，其特征在于，使用如权利要求1至7中任一项所述的特种车锂电池电气控制系统，所述工作模式如下：
A、上电：所述直流断路器（8）打开，电池辅助回路输出给整车所述DC/DC（4）和驱动器辅助电，待整车自检完成无错误后，发送使能信号给电池，电池根据所接受到的使能信号同时判断电池状态处于可放电状态，则闭合主正直流接触器（3）输出主回路电，同时将电池状态信息实时上报；
B、充电：接入充电机，检测充电机和电池处于可充电状态，则闭合充电直流接触器（3），充电机给电池充电；
C、加热：电池温度低于控制阀值，检测充电机是否接入，充电机接入则闭合充电加热直流接触器（3），充电机给电池加热到可放电状态；充电机未接入，则闭合电池加热直流接触器（3），用电池的电量给电池加热到可放电状态；
D、主电回路放电：充电机接入的状态下，严禁主回路放电；充电机接入的状态下，检测电池处于可放电状态，接受到使能信号，则闭合主正直流接触器（3）输出主回路电。
9.当电池处于不可放电状态，则无论有无使能信号，电池主回路无输出；
E、电池的保护功能：当所述BMS管理系统（5）监测到电池电压、温度、电流参数值达到控制阀值后，所述BMS管理系统（5）控制所述直流接触器（3）的关闭，停止电池的电量输出；
F、电池的欠压保护：当所述BMS管理系统（5）监测到电池总压或单体电压低于控制阀值时，除控制所述直流接触器（3）关闭外，同时控制所述分励脱扣器（9）工作关闭所述直流断路器（8），断开所述DC/DC（4）的线路，使其处于开路模式停止工作。
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