CN112260342B - 锂电池系统及高空作业车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工程机械技术领域，公开一种锂电池系统及高空作业车。锂电池系统包括：电池及回馈电流控制装置。回馈电流控制装置包括：第一电流捕获装置，其包括：第一回馈电流捕获模块，用于捕获回馈电流；第一开关模块，用于导通或单向截止所述主电路；以及控制模块，用于：接收所述主电路上的所述驱动器一端的第一电压与所述电池一端的第二电压及所述电池的温度；以及在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池的温度小于或等于预设温度的情况下，通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路，以由所述第一电流捕获电路上的第一回馈电流捕获模块来捕获所述回馈电流。本发明可极大地降低电池析锂的概率和电池出现热失控的风险。

Description

锂电池系统及高空作业车
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种锂电池系统及高空作业车。
背景技术
由于电驱动高空作业车(自行走式)通常没有机械摩擦制动器，故该高空作业车减速和停车均依赖能量回馈型再生制动技术。然而，所述再生制动技术具有以下两个特点：1、行走电机驱动器既是逆变器又是整流器，高空作业车减速或者下坡时，将动能转化电能，然后将所转换的电能回馈给动力电池；2、高空作业车的减速和制动时间通常较短，而最大速度通常6KM/H左右，制动产生的瞬时的脉冲回馈电流通常较大。因此，对于需要走走停停的作业工况(如喷刷作业、工地内转场作业)，会产生频率较高的脉冲回馈电流。
对于使用锂离子动力电池的电驱动高空作业车，大量实验结果表明，当动力电池的温度低于0℃时，脉冲回馈电流会导致电池的负极片大面积析锂。析锂会导致动力的电池容量降低，严重析锂会生成锂枝晶，刺穿隔膜，进而引起电池内部短路。如果电池出现大面积短路，则会有热失控的风险。因此，有必要采取强有力的措施，避免低温时脉冲充电带来的风险。
为避免低温脉冲充电带来的风险，通常在电池内部配置加热器件。在对电池进行充电时，若温度较低则BMS(Battery Management System，电池管理系统)利用充电器给加热器件供电，通过所述加热器加热电池至合适温度。由此，电驱动高空作业车减速或者下坡时，利用再生制动技术进行制动，所产生的回馈电流可在合适温度下直接流入电池。然而，受多种因素限制加热器件的功率不太，温升速率通常在10℃/h左右。在温度较低时，加热所需的时间较长，影响客户使用设备。另外，由于高空作业车通常是间歇工作，停机间隔较长，电池温度难以保持(不能保证放电时电池温度一直维持在0℃以上)，所以这种方式效果不好，且用户体验差，因此现有技术对于降低低温时脉冲充电带来的风险的效果极其有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂电池系统及高空作业车，其可有效地避免低温充电时脉冲回馈电流对电池产生的析锂风险，从而可极大地降低电池析锂的概率和电池出现热失控的风险，可提升电池的安全性。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种锂电池系统，所述锂电池系统包括：电池，该电池与驱动器之间的动力电路包括：所述电池与所述驱动器之间的主电路；以及用于对所述驱动器所输送的回馈电流进行分流的第一电流捕获电路；以及回馈电流控制装置，所述回馈电流控制装置包括：第一电流捕获装置，该第一电流捕获装置处于所述第一电流捕获电路上，且该第一电流捕获装置包括：第一回馈电流捕获模块，用于捕获所述回馈电流；第一开关模块，该第一开关模块处于所述主电路上，用于导通所述主电路；或单向截止所述主电路，以仅允许由所述电池向所述驱动器进行供电；以及控制模块，该控制模块包括：接收单元，用于接收所述主电路上的所述驱动器一端的第一电压与所述电池一端的第二电压及所述电池的温度；以及第一控制单元，用于根据所述第一电压与所述第二电压的差值及所述电池的温度执行以下操作：在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池的温度小于或等于预设温度的情况下，通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路，以由所述第一电流捕获电路上的第一回馈电流捕获模块来捕获所述回馈电流。
优选地，所述第一开关模块为并联连接的二极管与接触器的组合，相应地，所述第一控制单元用于通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路包括：控制所述接触器断开以通过所述二极管单向截止所述主电路。
优选地，所述第一开关模块为具有芯片的第一场效应晶体管，相应地，所述第一控制单元用于通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路包括：控制所述第一场效应晶体管的所述芯片来单向截止所述主电路。
优选地，所述第一电流捕获装置还包括：第二开关模块，用于导通或断开所述第一电流捕获电路，相应地，所述控制模块还包括：第二控制单元，用于在所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述预设电压且所述电池的温度大于所述预设温度的情况下，执行以下操作：通过控制所述第二开关模块来导通所述第一电流捕获电路；以及通过控制所述第一开关模块来导通所述主电路，以由所述驱动器对所述电池进行充电。
优选地，所述第二控制单元还用于，根据所述第一电压与所述第二电压的差值调控所述第二开关模块的通断时间，来保证由所述驱动器向所述电池充电。
优选地，所述第二控制单元还用于，在所述第一电压与所述第二电压的差值小于或等于所述预设电压的情况下，执行以下操作：通过控制所述第二开关模块来截止所述第一电流捕获电路；以及通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路，以仅允许由所述电池对所述驱动器进行供电。
优选地，所述回馈电流控制装置还包括：第二电流捕获装置，该第二电流捕获装置处于与所述第一电流捕获电路并联连接的第二电流捕获电路上，且该第二电流捕获装置包括：第二回馈电流捕获模块，用于捕获所述回馈电流；以及第三开关模块，用于导通或断开所述第二电流捕获电路，相应地，所述第二控制单元还用于，在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池的温度小于或等于预设温度的情况下，控制所述第二开关模块与所述第三开关模块导通所述第一电流捕获电路与所述第二电流捕获电路，以由所述第一回馈电流捕获模块与所述第二回馈电流捕获模块共同来捕获所述回馈电流。
优选地，所述第一回馈电流捕获模块或所述第二回馈电流捕获模块分别为能量消耗模块、能量存储模块与加热模块中的一者。
优选地，所述回馈电流控制装置还包括：旁路开关，该旁路开关与所述第一开关模块并联连接，相应地，所述控制模块还包括：第三控制单元，用于在所述第一开关模块故障的情况下，控制所述旁路开关闭合以由所述电池为所述驱动器供电。
通过上述技术方案，本发明创造性地在主电路上的驱动器一端的第一电压与电池一端的第二电压的差值大于预设电压且电池的温度小于预设温度(例如0℃)的情况下，通过第一开关模块来单向截止所述主电路(即仅断开由驱动器向电池充电的单向电路)，由此，在低温充电时所述回馈电流捕获模块可捕获所有的回馈电流，从而可有效地避免低温充电时脉冲回馈电流对电池产生的析锂风险，进而可极大地降低电池析锂的概率和电池出现热失控的风险，可提升电池的安全性。
本发明第二方面提供一种高空作业车，所述高空作业车包括：所述的锂电池系统。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的锂电池系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的锂电池系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的锂电池系统的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的锂电池系统的结构示意图；以及
图5是本发明一实施例提供的对电池的充电控制过程的流程图。
附图标记说明
10 回馈电流控制装置 20 驱动器
30 电池 40 第一电流捕获装置
42 第一回馈电流捕获模块 44 第二开关模块
50 第一开关模块 52 二极管
54 接触器 70 第二电流捕获装置
72 第二回馈电流捕获模块 74 第三开关模块
80 电动机 90 接触器
100 预充电阻 110 预充继电器
120 分流器 420 加热膜
421 加热膜 440 MOS管
442 接触器 500 MOS管
740 MOS管 742 接触器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在介绍本发明的具体实施例之前，先对两个概念进行简单的说明。
再生制动：电动车制动时，(行走)电动机可被控制作为发电机运行，从而将车辆的动能或势能变换为电能，并储存在能量储存模块中。
回馈电流：再生制动过程中，驱动器将(行走)电动机产生的电能转化成可供储能模块或者其他耗能元件使用的电流，此电流被称之为回馈电流。
考虑高空作业车不含机械摩擦制动器以及作业工况的特点，电动机产生频率较高的脉冲回馈电流，该脉冲回馈电流远远大于乘用车的脉冲回馈电流，采用现有技术远远无法将脉冲充电电流降低到符合高空作业车使用的要求。因此，本发明实施例采用抑制脉冲回馈电流对(高空作业车的)电池充电的策略，通过不加热的方式解决较高脉冲充电对高空作业车带来的风险。
图1是本发明一实施例提供一种锂电池系统的结构图。如图1所示，所述锂电池系统可包括：电池(即锂电池)30及回馈电流控制装置10。电池30与驱动器20之间的动力电路包括：所述电池30与所述驱动器20之间的主电路；以及用于对所述驱动器20所输送的回馈电流进行分流的第一电流捕获电路。所述回馈电流控制装置10可包括：第一电流捕获装置40，该第一电流捕获装置40处于所述第一电流捕获电路上，且该第一电流捕获装置40包括：第一回馈电流捕获模块42(如图2所示)，用于捕获所述回馈电流；第一开关模块50，该第一开关模块50处于所述主电路上，用于导通所述主电路；或单向截止所述主电路，以仅允许由所述电池30向所述驱动器20进行供电；以及控制模块(未示出)，该控制模块包括：接收单元(未示出)，用于接收所述主电路上的所述驱动器20一端的第一电压与所述电池30一端的第二电压及所述电池30的温度；以及第一控制单元(未示出)，用于根据所述第一电压与所述第二电压的差值及所述电池30的温度执行以下操作：在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池30的温度小于或等于预设温度的情况下，通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路，以由所述第一电流捕获电路上的第一回馈电流捕获模块42来捕获所述回馈电流。
其中，所述主电路的第一端与驱动器20的正极相连接且其另一端与电池30的正极相连接。所述第一电流捕获电路的一端与所述主电路上的B点(第一开关模块50的电流输出端与所述驱动器20之间的主电路上的任意一点)(即驱动器的正极)相连接，以及所述第一电流捕获电路的另一端与所述驱动器的负极相连接，其用于抑制电池低温时脉冲回馈电流对电池充电以防止电池析锂，从而提升设备的续航能力。
具体地，当所述主电路上的所述驱动器20一端的第一电压UB与所述电池30一端的第二电压UA的差值大于预设电压(表明电动机产生电动势，例如所述预设电压为0V)且电池温度低于预设温度(例如，0℃)时，所产生的回馈能量(回馈电流)通过所述第一电流捕获装置42全部转化成热能消耗掉，不会被输送给电池30(不会对电池30进行充电)。由此，本实施例在电池30处于低温(例如，电池温度小于0℃)时不需要对电池30加热，不影响用户操作体验，有利于提升高空作业车的续航能力。由于无需加热电池，故用户无需等待电池预热即可操作设备，提升了设备的操控体验。另外，设备工作时，不需要依靠消耗电池能量维持电池温度在0℃以上，因此减少了电能消耗，有利于节能和提升设备的续航能力。
在一实施例中，所述第一开关模块50可为并联连接的二极管52与接触器54(可为低温接触器)的组合，如图3所示。
在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池的温度小于或等于预设温度的情况下，所述第一控制单元用于通过控制所述第一开关模块50来单向截止所述主电路可包括：控制所述接触器断开以通过所述二极管单向截止所述主电路。此时，所述第一开关模块50相当于一个二极管，其用于单向截止主电路。也就是说，电流可以从A流向B(允许电池放电)，但电流不能从B流向A(禁止向电池充电)。
在所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述预设电压且所述电池的温度大于所述预设温度的情况下，第二控制单元用于通过控制所述第一开关模块50来导通所述主电路，以由所述驱动器对所述电池进行充电(详见下文)。此时，所述第一开关模块50相当于一根导线，其用于导通主电路。也就是说，电流可以从B流向A(向电池充电)。
在该实施例中，所述第一开关模块50的优势是成本低。
在另一实施例中，所述第一开关模块50可为具有芯片的第一场效应晶体管(如图4所示的MOS管500)。
所述第一控制单元用于通过控制所述第一开关模块50来单向截止所述主电路可包括：控制所述第一场效应晶体管的所述芯片来单向截止所述主电路。此时，所述第一场效应晶体管(即MOS管500))相当于一个二极管，其用于单向截止主电路。也就是说，电流可以从A流向B(允许电池放电)，但电流不能从B流向A(禁止向电池充电)。
在所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述预设电压且所述电池的温度大于所述预设温度的情况下，第二控制单元用于通过控制所述第一开关模块50来导通所述主电路，以由所述驱动器对所述电池进行充电(详见下文)。此时，所述第一开关模块50相当于一根导线，其用于导通主电路。也就是说，电流可以从B流向A(向电池充电)。
在该实施例中，所述第一开关模块50的优势是体积较小，有利于电路板布置；并且其内阻较小，当主电路的电流较大时，压降较小(由此发热少)，故回馈能量耗散少。
在经所述第一电流捕获装置42转化的热能等因素的作用下，电池30的温度逐渐升高。当电池温度大于所述预设温度且主电路上的所述驱动器20一端的第一电压UB与所述电池30一端的第二电压UA的差值大于预设电压(表明电动机产生电动势，例如所述预设电压为0V)时，由于此时对电池充电不会产生析锂的危险，故可通过第一开关模块50导通主电路，从而可利用电动机所产生的回馈电能对电池进行充电。
为了便于控制电流捕获电路的导通或断开，在本发明一实施例中，所述第一电流捕获装置40还可包括：第二开关模块44，用于导通或断开所述第一电流捕获电路，如图2所示。在设置第二开关模块44的情况下，需要控制第二开关模块44导通，之后再执行上述通过第一回馈电流捕获模块来捕获回馈电流的过程。
另外，由于电动机在制动过程中产生的回馈电流较大，故在一实施例中还可再设置与第一电流捕获电路并联连接的电流捕获电路(例如，第二电流捕获电路，当然还可设置多个相互并联连接的电流捕获电路)来降低每个电流捕获电路上的电流，并且在第二电流捕获电路上设置用于导通或截止该电路的开关模块。
具体地，所述回馈电流控制装置10还可包括：第二电流捕获装置70，该第二电流捕获装置70处于与所述第一电流捕获电路并联连接的第二电流捕获电路上。其中，所述第二电流捕获装置70可包括：第二回馈电流捕获模块72，用于捕获所述回馈电流；以及第三开关模块74，用于导通或断开所述第二电流捕获电路，如图2所示。相应地，所述第二控制单元还用于，在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池30的温度小于或等于预设温度的情况下，控制所述第二开关模块44与所述第三开关模块74导通所述第一电流捕获电路与所述第二电流捕获电路，以由所述第一回馈电流捕获模块42与所述第二回馈电流捕获模块72共同来捕获所述回馈电流。由此，本发明实施例可降低流经每个电流捕获电路上的开关模块的电流，从而可极大地提高开关模块的可靠性。
其中，所述第二开关模块44为第二场效应晶体管(可简称为MOS管440，如图4所示)或接触器442(如图3所示)；以及所述第三开关模块74可为第三场效应晶体管(可简称为MOS管740，如图4所示)或接触器742(如图3所示)。
在所述第一电流捕获装置40还包括第二开关模块44的情况下，所述控制模块还可包括：第二控制单元(未示出)，用于在所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述预设电压且所述电池30的温度大于所述预设温度的情况下，执行以下操作：通过控制所述第二开关模块44来断开所述第一电流捕获电路；以及通过控制所述第一开关模块50来导通所述主电路，以由所述驱动器20对所述电池30进行充电。
在对电池进行充电的过程中，可根据回馈电动势的大小(即UB)与所述第二电压(即UA)的差值调控脉冲宽度调制(PWM)信号，来控制所述第二开关模块44的通断时间，以保证在充分吸收回馈能量的同时，又能最小限度减少“偷电现象”(“偷电现象”是指在吸收回馈能量过程中，电池的充电功率大于回馈功率，从而导致UA＞UB，进而电池出现放电的现象)。具体地，在一实施例中，所述第二控制单元还用于，根据所述第一电压(UB)与所述第二电压(即UA)的差值调控所述第二开关模块44的通断时间，来保证由所述驱动器20向所述电池30充电。
在该实施例中，可根据所述主电路上的所述驱动器20一端的第一电压UB与第二电压UA的差值，通过控制模块(例如BMS)采用PI控制算法控制脉冲宽度调制(PWM)占空比，从而控制第二开关模块44的通断时间，实现对回馈电动势的精确分压的控制，以保证主电路上的电压UB大于UA(即主电路上的吸收功率小于回馈功率)。具体地，一旦检测到UB与UA的差值小于另一预设电压(例如0.2V)，采用PI控制算法控制脉冲宽度调制(PWM)占空比变小，以将UB与UA的差值维持在0.2V左右。因此，本实施例可根据UB对电池进行充电，多余的回馈能量通过第一电流捕获电路上的第一回馈电流捕获模块42消耗掉，避免出现“偷电现象”，从而有利于设备的续航能力。
在电流捕获电路由相互并联连接的第一电流捕获电路与第二电流捕获电路组成的情况下，所述第二控制单元还用于，根据所述第一电压(UB)与所述第二电压UA的差值分别调控所述第二开关模块44与第三开关模块74的通断时间，来保证由所述驱动器20向所述电池30充电。
为了在满足最小制动距离的要求下，尽可能降低脉冲回馈电流的最大值，以压平脉冲回馈电流的波形，从而减小对电池的冲击。在本发明实施例中，可对电动机的发电电流进行控制，具体内容详见下文的描述。
在另一实施例中，所述控制模块还可包括：确定单元(未示出)，用于根据电动机80的目标转速与实际转速及高空作业车的制动时间，确定所述电动机80的发电电流；以及发送单元(未示出)，用于将所确定的所述发电电流发送给所述驱动器20，以允许该驱动器20以所述发电电流来控制所述电动机80进行发电。
所述确定单元(未示出)用于确定所述发电电流可包括：在所述目标转速、所述实际转速及所述制动时间满足预设条件的情况下，确定所述发电电流为最大发电电流，其中所述预设条件为所述制动时间小于预设制动时间或者所述目标转速与所述实际转速的差值大于预设转速差值；或者在所述目标转速、所述实际转速及所述制动时间不满足所述预设条件的情况下，根据最小发电电流、最大允许制动时间及最大发电电流确定所述发电电流。
其中，所述最小发电电流是指以此电流发电在非极端情况下(例如，在平地以6km/h的速度行驶。)能满足最小制动距离的要求。所述最小发电电流通常可采用最大发电电流的百分比来表示。
其中，所述确定单元(未示出)用于根据最小发电电流、最大允许制动时间及最大发电电流确定所述发电电流可包括：根据所述最小发电电流Imin、所述最大允许制动时间Tmax、所述最大发电电流Imax及下式(1)，确定所述发电电流，
Figure BDA0002704337770000111
其中，Imax、Imin、Tmax的取值需要结合具体的车型和工况调试确定，t为制动时间(可提前根据实际需求进行设置)。
具体地，可根据下列规则计算发电电流。
当制动时间小于1s(例如预设制动时间)时，发电电流＝100％Imax。急停操作时通常要求制动距离短，因此制动功率要求最高，通常急停操作的发电电流设置为100％Imax。
当目标转速与实际转速的差值较大(比如差值可为500rpm，预设转速差值可为200rpm(但该预设转速不限于200rpm))时，发电电流＝100％Imax。此时阻力较大，有可能在爬坡，能转化成电能的动能减少，由于发电功率不大，故回馈电流峰值不高。
而在其他情况下，发电电流可按照上述公式(1)进行计算。
在计算出发电电流后，控制模块通过CAN总线发送给驱动器20，该驱动器20以所述发电电流来控制所述电动机80进行发电。由此，本实施例可在不影响制动性能的情况下，控制回馈能量平稳输出，降低冲击回馈电流，从而可有效地减小对电池的冲击。
当主电路上的所述驱动器20一端的第一电压UB与所述电池30一端的第二电压UA的差值小于或等于所述预设电压(例如所述预设电压为0V，当UB小于或等于UA表明电动机未产生电动势)时，可控制第二开关模块44断开第一电流捕获电路，并且控制第一开关模块50单向截止主电路，从而可禁止驱动器对电池进行充电。
具体地，所述第二控制单元还用于，在所述第一电压与所述第二电压的差值小于或等于所述预设电压的情况下，执行以下操作：通过控制所述第二开关模块44来截止所述第一电流捕获电路；以及通过控制所述第一开关模块50来单向截止所述主电路，以仅允许由所述电池20对所述驱动器30进行供电。
其中，所述第一回馈电流捕获模块42或所述第二回馈电流捕获模块72分别为能量消耗模块(未示出)、能量存储模块(未示出)与加热模块中的一者。具体地，所述能量消耗模块(未示出)可为制动电阻；所述能量存储模块(未示出)可为超级电容(未示出)或蓄电池(未示出)；或者所述加热模块可为加热膜(如图3或图4所示的加热膜420、加热膜421)。
其中，所述加热模块可配合所述电池30的模组的位置进行设置，其中所述电池30的模组包括至少一个电芯。具体地，加热膜可布置在电池30的模组的四个侧面，相邻电芯之间留有一定的间隙，中心位置布置有温度传感器。当温度传感器检测到电芯温度低于0℃时，加热膜开始为电池30的模组充电。这种布局方式的优点是：环境温度过低时，加热时从加热膜传递至电芯的热量传递较为均匀，电芯之间的温差较小；环境温度过高时，也不会导致模组内部电芯温度过于集中无法散热。并且该结构布置简单，便于安装。
需要注意的是，所述制动电阻、超级电容(未示出)、蓄电池(未示出)或加热膜的功率既要满足制动距离的需要，又要保证再生电动势小于驱动器的保护电压，其大小可根据现有的算法来确定。
具体地，在一实施例中，所述第一回馈电流捕获模块42或所述第二回馈电流捕获模块72可采用能量储存模块，其优势是回馈能量被吸收后可以通过主电路为电池供电，能量的利用率更高，更有利于节能和提高设备的续航能力。
在另一实施例中，所述第一回馈电流捕获模块42或所述第二回馈电流捕获模块72可采用制动电阻，其优势是成本较低，体积较小(便于在空间有限的高空作业车上安装)。更进一步地，考虑到实际制动过程中，受制动电阻的阻值和刹车距离的影响，主电路上的电流会存在围绕预设电电流(例如0A)上下波动的情况，从而使得第一开关模块50频繁的通断。在所述制动电阻为绕线电阻(未示出)的情况下，由于绕线电阻存在电感，第一开关模块50频繁的通断会引起制动电阻两端产生较高的感应电动势，故在长期使用的情况下可能会到第一开关模块50损坏，甚至影响驱动器20中的电路。因此，为了规避此风险，在更优选的实施例中，可在制动电阻上并联一个半导体元件(例如续流二极管)，用于消耗所述绕线电阻产生的感应电动势。
在又一实施例中，所述第一回馈电流捕获模块42或所述第二回馈电流捕获模块72可采用加热模块(例如加热膜)，其优势是可采用其转化的热能对电池30进行加热，以使电池的温度能够快速升高至预设温度，由此能量的利用率更高，有利于延长电池续航里程。
为了防止在第一开关模块50故障的情况下，对于处于正常作业工况下的高空作业车而言，由于所述电池30无法正常对其进行供电，故无法将所述高空作业车移动到紧急故障点，以供相关维修人员进行检修工作。
在本发明实施例中，还可设置与第一开关模块50并联连接的旁路开关，通过闭合该旁路开关来维持由电池30对驱动器20进行供电。具体地，所述回馈电流控制装置10还可包括：旁路开关(未示出)，该旁路开关与所述第一开关模块50并联连接。相应地，所述控制模块还可包括：第三控制单元(未示出)，用于在所述第一开关模块50故障的情况下，控制所述旁路开关闭合以由所述电池30为所述驱动器20供电。
当然，上述实施例中的各个控制单元(例如，第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元)可为相互独立的控制单元，也可为集成在同一控制单元。
所述回馈电流控制装置还可包括：第一电压传感器(未示出)，用于采集所述主电路上的所述驱动器20一端的所述第一电压；以及第二电压传感器(未示出)，用于采集所述主电路上的所述电池30一端的所述第二电压。其中，所述第一电压传感器(未示出)与所述第二电压传感器(未示出)可为电压表。
具体而言，下面以图3所示的锂电池系统为例对电池的充电控制过程进行解释和说明，如图5所示。
如图5所示，所述对电池的充电控制过程可包括以下步骤S501-507。
步骤S501，对高空作业车进行上电。
步骤S502，BMS获取电池的温度、MOS管500两端的电压UA与UB、电动机的目标转速与实际转速及制动时间。
BMS经A/D转换器获取MOS管500前端电压(UA)、MOS管500后端电压(UB)；其他各个数据BMS可直接获取。
步骤S503，BMS执行发电控制。
发电控制：BMS可根据电动机80的目标转速与实际转速及高空作业车的制动时间，确定所述电动机80的发电电流(具体确定过程可参见上文的描述内容，于此不再赘述)；然后BMS将所确定的发电电流发送给驱动器20，该驱动器20采用所述发电电流来控制所述电动机80进行发电。
控制发电电流的目的是，在满足最小制动距离的要求下，尽可能降低脉冲回馈电流的最大值，以压平脉冲回馈电流的波形，从而减小对电池的冲击，也有利于控制系统进行精准控制。发电电流得到控制的另一个好处是，可以抑制B点电压的峰值，避免驱动器出现过压报警。
步骤S504，BMS判断电压UB与电压UA的差值是否小于预设电压；若是，则执行步骤S505；否则，重新执行步骤S502。
若电压UB与电压UA的差值大于所述预设电压(例如，0V)，表明电动机产生较大的回馈电流，则需要进一步执行步骤S505来根据电池的温度来判断是否能够对电池进行充电；否则，表明电动机并未产生较大的回馈电流，返回执行步骤S502。
步骤S505，BMS判断电池的温度是否小于或等于预设温度，若是，则执行步骤S506；否则，执行步骤S507。
若电压UB与电压UA的差值大于所述预设电压(例如，0V)且所述电池的温度小于或等于所述预设温度(例如，0℃)，表明此时对电池充电会产生析锂的危险。此时，通过执行步骤S506来执行制动控制，也就是说，将较大的回馈电流引流到电流捕获电路，以例如通过加热膜420与加热膜421来消耗所述回馈电流，即不对电池30进行充电。
若电压UB与电压UA的差值大于所述预设电压(例如，0V)且所述电池的温度大于所述预设温度(例如，0℃)，表明此时对电池充电不会产生析锂的危险。此时，通过执行步骤S507来执行充电控制，也就是说，通过限制充电功率来对电池进行充电。
步骤S506，BMS执行制动控制。
当电压UB与电压UA的差值大于所述预设电压(例如，0V)且电池的温度小于或等于所述预设温度(例如，0℃)时，开启制动控制。
制动控制：BMS断开接触器54以单向截断由驱动器向电池充电的电路，并控制MOS管440导通第一电流捕获电路与控制MOS管740导通其所在的第二电流捕获电路(即导通制动回路)，此时所有回馈电流通过加热膜420与加热膜421消耗掉，从而避免给电池充电。制动控制的目的是防止因电池低温时脉冲回馈电流导致电池析锂的风险。
步骤S507，BMS执行充电控制。
当电压UB与电压UA的差值大于所述预设电压(例如，0V)且电池的温度大于所述预设温度(例如，0℃)时，开启充电控制。
充电控制：BMS控制接触器54(双向)导通主电路，并控制MOS管440导通第一电流捕获电路与控制MOS管740导通其所在的第二电流捕获电路，同时根据UB与UA的差值采用PI控制算法控制PWM占空比来分别控制MOS管440与MOS管740的通断时间，从而调控回馈电流在电流捕获电路上的分压大小，即实现制动电压的精准控制，最终保证主电路上的电压UB大于UA。充电控制的目的是避免出现“偷电现象”。
综上所述，本发明创造性地在主电路上的驱动器一端的第一电压与电池一端的第二电压的差值大于预设电压且电池的温度小于预设温度(例如0℃)的情况下，通过第一开关模块来单向截止所述主电路(即仅断开由驱动器向电池充电的单向电路)，由此，在低温充电时所述回馈电流捕获模块可捕获所有的回馈电流，从而可有效地避免低温充电时脉冲回馈电流对电池产生的析锂风险，进而可极大地降低电池析锂的概率和电池出现热失控的风险，可提升电池的安全性。
所述锂电池系统还可包括：接触器90、预充电阻100、预充继电器110及分流器120等装置。其中所述各个装置的设置不是本发明的改进点，于此不在对其功能进行一一阐述，现有技术中的相应功能描述可引用于此。
本发明一实施例还提供一种高空作业车，所述高空作业车包括：所述的锂电池系统。
有关本发明实施例提供的高空作业车的具体细节及益处可参阅上述针对锂电池系统的描述，于此不再赘述。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种锂电池系统，其特征在于，所述锂电池系统包括：
电池，该电池与驱动器之间的动力电路包括：所述电池与所述驱动器之间的主电路；以及用于对所述驱动器所输送的回馈电流进行分流的第一电流捕获电路；以及
回馈电流控制装置，所述回馈电流控制装置包括：
第一电流捕获装置，该第一电流捕获装置处于所述第一电流捕获电路上，且该第一电流捕获装置包括：第一回馈电流捕获模块，用于捕获所述回馈电流；
第一开关模块，该第一开关模块处于所述主电路上，用于导通所述主电路；或单向截止所述主电路，以仅允许由所述电池向所述驱动器进行供电；以及
控制模块，该控制模块包括：
接收单元，用于接收所述主电路上的所述驱动器一端的第一电压与所述电池一端的第二电压及所述电池的温度；以及
第一控制单元，用于根据所述第一电压与所述第二电压的差值及所述电池的温度执行以下操作：在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池的温度小于或等于预设温度的情况下，通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路，以由所述第一电流捕获电路上的第一回馈电流捕获模块来捕获所述回馈电流。
2.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，所述第一开关模块为并联连接的二极管与接触器的组合，
相应地，所述第一控制单元用于通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路包括：控制所述接触器断开以通过所述二极管单向截止所述主电路。
3.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，所述第一开关模块为具有芯片的第一场效应晶体管，
相应地，所述第一控制单元用于通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路包括：控制所述第一场效应晶体管的所述芯片来单向截止所述主电路。
4.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，所述第一电流捕获装置还包括：
第二开关模块，用于导通或断开所述第一电流捕获电路，
相应地，所述控制模块还包括：
第二控制单元，用于在所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述预设电压且所述电池的温度大于所述预设温度的情况下，执行以下操作：
通过控制所述第二开关模块来导通所述第一电流捕获电路；以及
通过控制所述第一开关模块来导通所述主电路，以由所述驱动器对所述电池进行充电。
5.根据权利要求4所述的锂电池系统，其特征在于，所述第二控制单元还用于，根据所述第一电压与所述第二电压的差值调控所述第二开关模块的通断时间，来保证由所述驱动器向所述电池充电。
6.根据权利要求4所述的锂电池系统，其特征在于，所述第二控制单元还用于，在所述第一电压与所述第二电压的差值小于或等于所述预设电压的情况下，执行以下操作：
通过控制所述第二开关模块来截止所述第一电流捕获电路；以及
通过控制所述第一开关模块来单向截止所述主电路，以仅允许由所述电池对所述驱动器进行供电。
7.根据权利要求4所述的锂电池系统，其特征在于，所述回馈电流控制装置还包括：
第二电流捕获装置，该第二电流捕获装置处于与所述第一电流捕获电路并联连接的第二电流捕获电路上，且该第二电流捕获装置包括：
第二回馈电流捕获模块，用于捕获所述回馈电流；以及
第三开关模块，用于导通或断开所述第二电流捕获电路，
相应地，所述第二控制单元还用于，在所述第一电压与所述第二电压的差值大于预设电压且所述电池的温度小于或等于预设温度的情况下，控制所述第二开关模块与所述第三开关模块导通所述第一电流捕获电路与所述第二电流捕获电路，以由所述第一回馈电流捕获模块与所述第二回馈电流捕获模块共同来捕获所述回馈电流。
8.根据权利要求7所述的锂电池系统，其特征在于，所述第一回馈电流捕获模块或所述第二回馈电流捕获模块分别为能量消耗模块、能量存储模块与加热模块中的一者。
9.根据权利要求1所述的锂电池系统，其特征在于，所述回馈电流控制装置还包括：
旁路开关，该旁路开关与所述第一开关模块并联连接，
相应地，所述控制模块还包括：第三控制单元，用于在所述第一开关模块故障的情况下，控制所述旁路开关闭合以由所述电池为所述驱动器供电。
10.一种高空作业车，其特征在于，所述高空作业车包括：根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的锂电池系统。
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