CN113364086A - 一种新型锂电池双枪充电系统及充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型锂电池双枪充电系统及充电方法，其特征在于包括锂电池BMS从机、锂电池对外输出控制模块、锂电池热管理模块、锂电池组、锂电池故障信息采集及显示模块、电流采集设备、锂电池电源管理模块、锂电池电源管理模块、锂电池上下电控制模块、锂电池双枪充电模块，锂电池热管理模块、锂电池对外输出控制模块及电流采集设备分别与锂电池组电连接。采用一个高压箱带两个电池箱结构，两个电池箱内分别有两并模组，一旦其中有一个电箱有问题，则可以更换其中一个电箱，增加可维护性，两个MSD可在维修时拔掉，以免在维修时发生危险。

Description

一种新型锂电池双枪充电系统及充电方法
技术领域
本发明属于锂电池充电技术领域，具体是一种新型锂电池双枪充电系统及充电方法。
背景技术
由于锂电池系统有循环寿命长，重量轻等优点，故越来越多的非道路车辆使用锂电池系统，但是基于原有的叉车低电压基础，有一大部分的大吨位车型需要配置相当大的容量的电池，有的甚至在1000AH以上，电池容量太大而充电慢，需要长时间充电导致时间成本上升。针对此类问题本方案公开了新型锂电池双枪充电系统及充电方法，用来解决上述问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种新型锂电池双枪充电系统及充电方法。
所述的一种新型锂电池双枪充电系统，其特征在于包括锂电池BMS从机、锂电池对外输出控制模块、锂电池热管理模块、锂电池组、锂电池故障信息采集及显示模块、电流采集设备、锂电池电源管理模块、锂电池上下电控制模块、锂电池双枪充电模块，所述锂电池热管理模块、锂电池对外输出控制模块及电流采集设备分别与所述锂电池组电连接，所述锂电池对外输出控制模块、锂电池上下电控制模块、锂电池双枪充电模块和锂电池调试接口及故障信息显示模块分别与所述锂电池电源管理模块电连接，所述锂电池BMS从机和电流采集设备分别通过can通讯连接至所述锂电池电源管理模块，所述锂电池组与所述锂电池电源管理模块之间还设置有电压采集模块。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于所述锂电池对外输出控制模块包括预充电路、第一放电继电器K1、第二放电继电器K2、第三放电继电器K3、第一放电口、和第二放电口。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于所述预充电路包括预充电阻R1和预充继电器K4。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于所述锂电池热管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热膜H3、加热膜H4、加热正继电器K7和加热负继电器K8。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池组包括电池B1、B2、B3、B4和MSD1、MSD2，所述电池组带有保护。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池故障信息采集及显示模块包括采集通道、高精度电压采集设备和上位机；
所述电流采集设备包括CAN通信分流器FQ1、FQ2、FQ3、FQ4及内部CAN采集端。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池电源管理模块包括第一从箱采集1、第二从箱采集2、第三从箱采集3、第四从箱采集4、主BMS及锂电池BMS从机。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池上下电控制模块包括钥匙开关及整车CANH.L调试口。
所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池双枪充电模块包括充电口1、充电口2、充电继电器K5、K6。
一种新型锂电池双枪充电方法，其特征在于包括：
放电：钥匙开关闭合后，箱内DCDC1得电，为后端控制器激活并供电，bms检测到keyon信号并初始化完成后，闭合K4进行预充，300m后依次闭合K1.K2.K3，中间间隔200ms,继电器闭合后500MS断开K4，上电完成，下电时断开钥匙开关，DCDC不激活失电，所有低压供电下电；
充电：有开着钥匙和关着钥匙两种模式；
模式一：关闭钥匙状态，外部充电机的辅助电源从CHG-A+和CHG-A-两个供电口用来激活BMS的A+引脚，同时检测到CC2则进入充电模式，完成充电配置后闭合相应的继电器，充电机检测到电池电压后，对此回路进行充电；
模式二：开启钥匙状态，电池开关开启，插入国标枪，BMS检测到任意一个CC2和电源chgA+信号，默认进入充电模式，断开放电继电器，开启相应的充电继电器，通过报文交互后进行充电；
双枪充电：插入两个国标枪后，BMS检测到两个CC2信号，分别闭合两个充电继电器，两个充电机或者双枪充电机分别检测到两个电池电压，再根据bms发出的请求电流和电压进行相应的输出，由于通讯协议不按照国标进行，所以无握手阶段，直接检测到CC2后直接进行配置输出，实现两路国标插座可以再一路CAN上即可；
每个国标枪插入后，则BMS检测到相接口的CC2信号，其中一个CC2在主bms上，另外一个CC2在小主BMS上，通过内部CAN网络告诉主BMS相应的信号位状态，进行充电配置，通讯协议自己定义，不走国标，只要与充电机匹配，闭合相应的充电继电器，充电机端检测到电池电压后闭合相应的充电继电器，BMS向充电CAN网络中发送请求电压和请求电流，充电机接收到充电CAN信息后输出相应的电压和电流，进行充电。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
1.一个高压盒带两个电箱的结构，增加安装性能和可维护性；
2.三个对外放电继电器，即扩展了气应用的功率，又在相同规格的放电继电器基础上节约了成本；
3.从机继电器的配置，用小功率引脚驱动大功率继电器，增加了供电功率，具有一定拓展性；
4.在一个主板不引脚不够的情况下，增加小主办，作为驱动接口和CC2检测口的拓展，为系统实现增加可能性，又可避免电路板重新开发的可能；
5.电压温度采集的结构为主板带从板结构，增加了系统的拓展性；
6.从板内使用CAN通讯分流器，增加了信号的准确性，智能性；
7.两路充电结构，增加了充电速度，使整个系统用户体验感上升；
8.不使用国标协议进行充电，无需握手，即可充电，bms发出的信息可被can网络上的所有其他设备接收，并执行，增加双重的便捷性，减少了CAN线支路，减少软件难度，提供经济性；
9.小显示屏的配置，使客户可以随时检测电池信息，增加系统可检测性；调试口的配置，增加程序升级和数据读取的方便性；
10两个加热继电器配置避免其中一个粘连的时候整个加热支路断不开的风险，增加系统安全性；两路充电口与两个CC2分别相连，增加了系统的辨识性，智能性。
附图说明
图1为本发明中充电系统的电路原理图一；
图2为本发明中充电系统的电路原理图二；
图3为本发明中充电系统模块结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、 “另一端”、 “外侧”、 “上”、 “内侧”、 “水平”、 “同轴”、 “中央”、 “端部”、 “长度”、 “外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示，一种新型锂电池双枪充电系统，包括锂电池BMS从机9、锂电池对外输出控制模块1、锂电池热管理模块2、锂电池组3、锂电池故障信息采集及显示模块4、电流采集设备5、锂电池电源管理模块6、锂电池上下电控制模块7、锂电池双枪充电模块8，所述锂电池热管理模块、锂电池对外输出控制模块及电流采集设备分别与所述锂电池组电连接，所述锂电池对外输出控制模块、锂电池上下电控制模块、锂电池双枪充电模块和锂电池调试接口及故障信息显示模块分别与所述锂电池电源管理模块电连接，所述锂电池BMS从机和电流采集设备分别通过can通讯连接至所述锂电池电源管理模块，所述锂电池组与所述锂电池电源管理模块之间还设置有电压采集模块。
所述锂电池对外输出控制模块包括预充电路、第一放电继电器K1、第二放电继电器K2、第三放电继电器K3、第一放电口、和第二放电口。
所述预充电路包括预充电阻R1和预充继电器K4。
所述锂电池热管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热膜H3、加热膜H4、加热正继电器K7和加热负继电器K8。
锂电池组包括电池B1、B2、B3、B4和MSD1、MSD2，所述电池组带有保护。MSD是手动维修开关，内部集成了熔断器，此熔断器可对电池起到一定的保护作用。
锂电池故障信息采集及显示模块包括采集通道、高精度电压采集设备和上位机，高精度电压采集设备为高精度示波器或者高精度功率仪。
所述电流采集设备包括CAN通信分流器FQ1、FQ2、FQ3、FQ4及内部CAN采集端。
锂电池电源管理模块包括第一从箱采集1、第二从箱采集2、第三从箱采集3、第四从箱采集4、主BMS及锂电池BMS从机。
锂电池上下电控制模块包括钥匙开关及整车CANH.L调试口。
锂电池双枪充电模块包括充电口1、充电口2、充电继电器K5、K6。
对充电系统的电路原理图进一步说明，其中B1,B2,B3,B4为电池，目前我们以磷酸铁锂的4并25串电池组成的模组为例，并数和容量可以增加或减小。H1,H2,H3,H4为加热膜，其为阻性负载，运用特殊材料的电阻可以产热的原理可以生成热量，用来给模组进行加热，以便此项目可以适用于更宽的温度范围。K7.K8为加热正和加热负继电器，用来控制加热膜负载的开启和关断，同时K1.K2.K3分别为放电继电器1，放电继电器2.放电继电器3，用来控制电池对外输出的开启和关断，三路继电器的上电过程中有200ms的时间间隔，以避免同时上电对供电DCDC突然大电流的冲击，降低故障率。
K5和K6分别为充电继电器1和充电继电器2，分别用来控制两路充电的开始和关闭，K4和R1组成预充支路，对主继电器进行相应保护，K9为从机供电继电器，导通后给从机供电，保证电池正常运行，主BMS，为整个电池运行的核心，保证正常充放电，保证正常通讯显示功能等，由于使用大量的继电器，以及使用了多个电压检测点，故配置一个小的BMS以配合主BMS进行拓展工作。
接入内部CAN网络，进行正常通讯，从箱采集1.从箱采集2.从箱采集3.从箱采集4，分别采集四个之路的电池电压和电流信息，通过内部CAN网络传给主板，四个支路分别配置CAN分流器，用来采集电池电流信息，通过内部CAN网路与主板通讯后传回主板；显示屏可以用来显示电池电压温度故障等电池信息，便于用户查看电池状态，调试口为预留接口，避免出线故障后拆箱，充电口1和充电口2为充电对外接口，为国标9芯座直流接口，满足国标尺寸要求，用来对电池进行充电,。
一种新型锂电池双枪充电方法，包括放电过程：钥匙开关闭合后，箱内DCDC1得电，为后端控制器激活并供电，bms检测到keyon信号并初始化完成后，闭合K4进行预充，300m后依次闭合K1.K2.K3，中间间隔200ms,继电器闭合后500MS断开K4，上电完成，下电时断开钥匙开关，DCDC不激活失电，所有低压供电下电。
充电时有开着钥匙和关着钥匙两种模式，如果未开钥匙外部充电机的辅助电源从CHG-A+和CHG-A-两个供电口用来激活BMS的A+引脚，同时检测到CC2则进入充电模式，完成充电配置后闭合相应的继电器，充电机检测到电池电压后，对此回路进行充电，或者开启钥匙状态，电池开关开启，插入国标枪，BMS检测到任意一个CC2和电源chgA+信号，默认进入充电模式，断开放电继电器，开启相应的充电继电器，通过报文交互后进行充电。
单路充电：插入一个国标枪后，则BMS检测到相接口的CC2信号，其中一个CC2在主bms上，另外一个CC2在小主BMS上，通过内部CAN网络告诉主BMS相应的信号位状态，进行充电配置，通讯协议自己定义，不走国标，只要与充电机匹配，闭合相应的充电继电器，充电机端检测到电池电压后闭合相应的充电继电器，BMS向充电CAN网络中发送请求电压和请求电流，充电机接收到充电CAN信息后输出相应的电压和电流，进行充电。
双枪充电：与单枪充电类似，插入两个国标枪后，BMS检测到两个CC2信号，分别闭合两个充电继电器，两个充电及或者双枪充电机分别检测到两个电池电压，再根据bms发出的请求电流和电压进行相应的输出，由于通讯协议不按照国标进行，所以无握手阶段，直接检测到CC2后直接进行配置输出即可，故两路国标插座可以再一路CAN上即可。
此系统采用一个高压箱带两个电池箱结构，两个电池箱内分别有两并模组，一旦其中有有一个电箱有问题，则可以更换其中一个电箱，增加可维护性，两个MSD可在维修拔掉，以免在维修时发生危险。
本发明的有益效果为：
1.一个高压盒带两个电箱的结构，增加安装性能和可维护性；
2.三个对外放电继电器，即扩展了气应用的功率，又在相同规格的放电继电器基础上节约了成本；
3.从机继电器的配置，用小功率引脚驱动大功率继电器，增加了供电功率，具有一定拓展性；
4.在一个主板不引脚不够的情况下，增加小主办，作为驱动接口和CC2检测口的拓展，为系统实现增加可能性，又可避免电路板重新开发的可能；
5.电压温度采集的结构为主板带从板结构，增加了系统的拓展性；
6.从板内使用CAN通讯分流器，增加了信号的准确性，智能性；
7.两路充电结构，增加了充电速度，使整个系统用户体验感上升；
8.不使用国标协议进行充电，无需握手，即可充电，bms发出的信息可被can网络上的所有其他设备接收，并执行，增加双重的便捷性，减少了CAN线支路，减少软件难度，提供经济性；
9.小显示屏的配置，使客户可以随时检测电池信息，增加系统可检测性；调试口的配置，增加程序升级和数据读取的方便性；
10两个加热继电器配置避免其中一个粘连的时候整个加热支路断不开的风险，增加系统安全性；两路充电口与两个CC2分别相连，增加了系统的辨识性，智能性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型锂电池双枪充电系统，其特征在于包括锂电池BMS从机、锂电池对外输出控制模块、锂电池热管理模块、锂电池组、锂电池故障信息采集及显示模块、电流采集设备、锂电池电源管理模块、锂电池上下电控制模块、锂电池双枪充电模块，所述锂电池热管理模块、锂电池对外输出控制模块及电流采集设备分别与所述锂电池组电连接，所述锂电池对外输出控制模块、锂电池上下电控制模块、锂电池双枪充电模块和锂电池调试接口及故障信息显示模块分别与所述锂电池电源管理模块电连接，所述锂电池BMS从机和电流采集设备分别通过can通讯连接至所述锂电池电源管理模块，所述锂电池组与所述锂电池电源管理模块之间还设置有电压采集模块。
2.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于所述锂电池对外输出控制模块包括预充电路、第一放电继电器K1、第二放电继电器K2、第三放电继电器K3、第一放电口、和第二放电口。
3.根据权利要求2所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于所述预充电路包括预充电阻R1和预充继电器K4。
4.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于所述锂电池热管理模块包括加热膜H1、加热膜H2、加热膜H3、加热膜H4、加热正继电器K7和加热负继电器K8。
5.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池组包括电池B1、B2、B3、B4和MSD1、MSD2，所述电池组设置有熔断保护。
6.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池故障信息采集及显示模块包括采集通道、高精度电压采集设备和上位机；
所述电流采集设备包括CAN通信分流器FQ1、FQ2、FQ3、FQ4及内部CAN采集端。
7.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池电源管理模块包括第一从箱采集1、第二从箱采集2、第三从箱采集3、第四从箱采集4、主BMS及锂电池BMS从机。
8.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池上下电控制模块包括钥匙开关及整车CANH.L调试口。
9.根据权利要求1所述的新型锂电池双枪充电系统，其特征在于锂电池双枪充电模块包括充电口1、充电口2、充电继电器K5、K6。
10.一种如权利要求1-9任一所述的新型锂电池双枪充电方法，其特征在于包括：
放电：钥匙开关闭合后，箱内DCDC1得电，为后端控制器激活并供电，bms检测到keyon信号并初始化完成后，闭合K4进行预充，300m后依次闭合K1.K2.K3，中间间隔200ms,继电器闭合后500MS断开K4，上电完成，下电时断开钥匙开关，DCDC不激活失电，所有低压供电下电；
充电：有开着钥匙和关着钥匙两种模式；
模式一：关闭钥匙状态，外部充电机的辅助电源从CHG-A+和CHG-A-两个供电口用来激活BMS的A+引脚，同时检测到CC2则进入充电模式，完成充电配置后闭合相应的继电器，充电机检测到电池电压后，对此回路进行充电；
模式二：开启钥匙状态，电池开关开启，插入国标枪，BMS检测到任意一个CC2和电源chgA+信号，默认进入充电模式，断开放电继电器，开启相应的充电继电器，通过报文交互后进行充电；
双枪充电：插入两个国标枪后，BMS检测到两个CC2信号，分别闭合两个充电继电器，两个充电机或者双枪充电机分别检测到两个电池电压，再根据bms发出的请求电流和电压进行相应的输出，由于通讯协议不按照国标进行，所以无握手阶段，直接检测到CC2后直接进行配置输出，实现两路国标插座可以再一路CAN上即可；
每个国标枪插入后，则BMS检测到相接口的CC2信号，其中一个CC2在主bms上，另外一个CC2在小主BMS上，通过内部CAN网络告诉主BMS相应的信号位状态，进行充电配置，通讯协议自己定义，不走国标，只要与充电机匹配，闭合相应的充电继电器，充电机端检测到电池电压后闭合相应的充电继电器，BMS向充电CAN网络中发送请求电压和请求电流，充电机接收到充电CAN信息后输出相应的电压和电流，进行充电。
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