CN114976506A - 一种启动锂电池系统并联装置及其使用方法 - Google Patents

一种启动锂电池系统并联装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种启动锂电池系统并联装置，主电池包和从电池包，所述主电池包分别与N个从电池包并联，所述从电池包包括第一从电池包、第二从电池包至第N从电池包；所述主电池包包括电池组和主BMS模块，所述电池组与主BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与主BMS模块之间的电路上串联有主内部启动开关；所述主内部启动开关上并联有外部启动开关，所述主内部启动开关上还并联有主负极接触器，所述主负极接触器还与外部设备电性连接；所述电池组的正极与主正极接触器的一端电性连接，所述主正极接触器的另一端与外部设备电性连接。

Description

一种启动锂电池系统并联装置及其使用方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种启动锂电池系统并联装置及其使用方法。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池的安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制，只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
目前锂电池行业大多为单个电池供电，随着行业发展，单个电池已经无法满足现有汽车的使用需求，为了满足市场道路车辆、非道路车辆和有大电流启动设备应用场合的启动电源锂电池工作的要求，需要设计一种多电池供电系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种启动锂电池系统并联装置及其使用方法
一种启动锂电池系统并联装置，包括：主电池包和从电池包，所述主电池包分别与N个从电池包并联，所述从电池包包括第一从电池包、第二从电池包至第N从电池包；
所述主电池包包括电池组和主BMS模块，所述电池组与主BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与主BMS模块之间的电路上串联有主内部启动开关；
所述主内部启动开关上并联有外部启动开关，所述主内部启动开关上还并联有主负极接触器，所述主负极接触器还与外部设备电性连接；
所述电池组的正极与主正极接触器的一端电性连接，所述主正极接触器的另一端与外部设备电性连接。
优选的，所述从电池包包括电池组和从BMS模块，所述电池组与从BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与从BMS模块之间的电路上串联有从内部启动开关；
所述从内部启动开关上并联有从负极接触器，所述从负极接触器还与外部设备电性连接；
所述电池组的正极与从正极接触器电性连接，所述从正极接触器的另一端与外部设备电性连接。
优选的，所述外部启动开关的两端分别与第一从电池包至第N从电池包中的从内部启动开关的两端并联。
优选的，所述主BMS模块分别与N个从BMS模块通信耦合。
优选的，所述主BMS模块以及N个从BMS模块上均设有至少一组CANH接口、CANL接口、地址输出接口、地址输入接口。
优选的，一种启动锂电池系统并联装置的使用方法，包括如下步骤：方法一：多组电池并联启动
S1、主BMS控制模块启动主内部启动开关；
S2、主BMS模块上电自检后吸合主负极接触器而形成自锁状态；
S3、若主BMS模块的地址输入接口未接收到信号，则吸合主正极接触器；
S4、用户按下外部启动开关，整个系统处于低压上电状态，第一从电池包至第N从电池包中的从BMS模块上电后吸合对应的从负极接触器，主电池包通过地址输出接口向从电池包发送地址输出信号；
S41、在规定时间内，若主电池包收到第一从电池包发来的请求编码报文，则主电池包发送编码1报文；
S42、第一从电池包收到编码1报文后更改其寄存器信息，并更改发送的报文内容；
S43、主电池包判断第一从电池包的状态是否正常，若第一从电池包状态正常，则主电池包发送允许吸合第一从电池包中的从正极接触器的报文；
S45、第一从电池包收到允许报文后吸合其从正极接触器，并发送地址输出信号到下一组电池；
S451、若主电池包收到第k从电池包的请求编码报文，主电池包发送编码k报文，并重复上述S42至S451的步骤；
S452、若主电池包未收到第k从电池包的请求编码报文，则整个系统使用由主电池包与第k-1从电池包并联形成的电路；
S5、若主电池包判断第k从电池包故障或者不符合并联条件，则发送第k从电池包对应的从负极接触器断开的报文，第k从电池包收到报文后断开其从负极接触器；
方法二：多组电池并联断开
长按外部启动开关，主BMS模块检测到外部启动开关的按键状态后判断下电模式，通过CAN报文请求N个从电池包相应的从负极接触器断开，再断开主负极接触器、主内部启动开关。
本发明的有益效果是：该启动锂电池系统并联装置，采用电池自供电BMS模块的方式，能够实现缺电保护功能；采用多电池包并联启动的方式，通过寻址方式启动各从电池组，扩大了市场用户的选择，能够根据不同需求选择不同个数的电池包进行并联使用；该电池系统可以独立启动也可以外部启动，便于根据实际情况选择启动方式，有利于一键断开并联的各从电池组。该启动锂电池系统并联装置，结构合理，操作简单，使用灵活性强，有利于推广使用。
附图说明
附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的多电池并联系统的电路图；
图2是本发明的主电池包系统的电路图。
具体实施方式
如图1所示，一种启动锂电池系统并联装置，包括主电池包和从电池包，为了组成多电池并联系统，所述主电池包分别与N个从电池包并联，所述从电池包包括第一从电池包、第二从电池包至第N从电池包，主电池包与多个从电池包并联，扩大了市场用户的选择，有效改善了现有单个电池供电所产生的弊端。
如图2所示，所述主电池包包括电池组和主BMS模块，所述主BMS模块上设有至少一组CANH接口、CANL接口、地址输出接口、地址输入接口，所述电池组与主BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与主BMS模块之间的电路上串联有主内部启动开关SW1，主内部启动开关SW1由主BMS模块控制启动；
主内部启动开关SW1上并联有外部启动开关SW2，外部启动开关SW2由用户控制，所述外部启动开关SW2的两端分别与第一从电池包至第N从电池包中的从内部启动开关SW3的两端并联。
主内部启动开关SW1上还并联有主负极接触器KM2，所述主负极接触器KM2还与外部设备电性连接；电池组的正极与主正极接触器KM1的一端电性连接，所述主正极接触器KM1的另一端与外部设备电性连接，外部设备为电机控制器，电机控制器的正极分别与主正极接触器KM1、N个从正极接触器KM3电性连接，电机控制器的负极分别与主负极接触器KM2、N个从负极接触器KM4电性连接。
如图1所示，所述从电池包包括电池组和从BMS模块，所述主BMS模块分别与N个从BMS模块通信耦合；N个从BMS模块上均设有至少一组CANH接口、CANL接口、地址输出接口、地址输入接口，通过地址输出接口、地址接入接口进行寻址操作，通过寻址方式启动各从电池组，CANH接口、CANL接口用于传输报文。
电池组与从BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与从BMS模块之间的电路上串联有从内部启动开关SW3；从内部启动开关SW3上并联有从负极接触器KM4，所述从负极接触器KM4还与外部设备电性连接；电池组的正极与从正极接触器KM3电性连接，所述从正极接触器KM3的另一端与外部设备电性连接。
基于上述启动锂电池系统并联装置，本发明还提出了一种启动锂电池系统并联装置的使用方法，包括如下步骤：
方法一：多组电池并联启动
S1、主BMS控制模块启动主内部启动开关SW1，使电池组、主BMS模块形成一个闭合回路，主电池包内的电池组给主BMS模块供电；
S2、主BMS模块上电自检后吸合主负极接触器KM2而形成自锁状态；
S3、若主BMS模块的地址输入接口未接收到信号，则吸合主正极接触器KM1；
S4、用户按下外部启动开关SW2，约2秒后，整个系统处于低压上电状态，第一从电池包至第N从电池包中的从BMS模块上电后吸合对应的从负极接触器KM4，主电池包通过地址输出接口向从电池包发送地址输出信号；
S41、在规定时间内，若主电池包收到第一从电池包发来的请求编码报文，则主电池包发送编码1报文；
S42、第一从电池包收到编码1报文后更改其寄存器信息，并更改发送的报文内容；
S43、主电池包判断第一从电池包的状态是否正常，若第一从电池包状态正常，则主电池包发送允许吸合第一从电池包中的从正极接触器KM3的报文；
S45、第一从电池包收到允许报文后吸合其从正极接触器KM3，并发送地址输出信号到下一组电池；
S451、若主电池包收到第k从电池包的请求编码报文，主电池包发送编码k报文，并重复上述S42至S451的步骤；
S452、若主电池包未收到第k从电池包的请求编码报文，则整个系统使用由主电池包与第k-1从电池包并联形成的电路；
S5、若主电池包判断第k从电池包故障或者不符合并联条件，则发送第k从电池包对应的从负极接触器KM4断开的报文，第k从电池包收到报文后断开其从负极接触器KM4，其中第k从电池包代表N个从电池包中的任意一个从电池包；
方法二：多组电池并联断开
长按外部启动开关SW2，长按时间约为5秒，主BMS模块检测到外部启动开关SW2的按键状态后判断下电模式，通过CAN报文请求N个从电池包相应的从负极接触器KM4断开，再断开主负极接触器KM2、主内部启动开关SW1。
工作原理：该启动锂电池系统并联装置，使用时，首先通过BMS模块启动内部启动开关，使电池组与BMS模块形成一个闭合回路，BMS模块上电自检后吸合对应的负极接触器而形成自锁状态，若该电池包没有地址输入，则默认此电池包为主电池包，并吸合主正极接触器KM1，然后，用户按下外部启动开关SW2，约2秒后，该电池系统处于低压上电状态，第一从电池包至第N从电池包中的从BMS模块上电后吸合对应的从负极接触器KM4。
同时，主电池包发送地址输出信号给第k从电池包，若在规定时间内主电池包收到第k从电池包的请求编码报文，主电池包则发送编码k报文，第k从电池包收到编码k报文后，则更改其寄存器信息，更改发送的报文内容；然后主电池包通过判断总压、单体电压等信息判断第k从电池包的状态是否正常，若第k从电池包的状态正常，则主电池包发送允许吸合第k从电池包中的从正极接触器KM3的报文，第k从电池包收到允许报文后，则吸合其对应的从正极接触器KM3；若主电池包判断第k从电池包故障或者不符合并联条件，则发送第k从电池包中对应的从负极接触器KM4断开的报文，第k从电池包收到报文后断开对应的从负极接触器KM4。
然后，用户长按外部启动开关SW2，约5秒后，主BMS模块检测到外部启动开关SW2的按键状态后判断下电模式，通过CA N报文请求各从电池包相应的从负极接触器KM4断开，再断开主负极接触器KM2、主内部启动开关SW1。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (6)

1.一种启动锂电池系统并联装置，包括主电池包和从电池包，其特征在于，所述主电池包分别与N个从电池包并联，所述从电池包包括第一从电池包、第二从电池包至第N从电池包；
所述主电池包包括电池组和主BMS模块，所述电池组与主BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与主BMS模块之间的电路上串联有主内部启动开关(SW1)；
所述主内部启动开关(SW1)上并联有外部启动开关(SW2)，所述主内部启动开关(SW1)上还并联有主负极接触器(KM2)，所述主负极接触器(KM2)还与外部设备电性连接；
所述电池组的正极与主正极接触器(KM1)的一端电性连接，所述主正极接触器(KM1)的另一端与外部设备电性连接。
2.根据权利要求1所述的启动锂电池系统并联装置，其特征在于，所述从电池包包括电池组和从BMS模块，所述电池组与从BMS模块电性连接形成一个闭合回路，所述电池组与从BMS模块之间的电路上串联有从内部启动开关(SW3)；
所述从内部启动开关(SW3)上并联有从负极接触器(KM4)，所述从负极接触器(KM4)还与外部设备电性连接；
所述电池组的正极与从正极接触器(KM3)电性连接，所述从正极接触器(KM3)的另一端与外部设备电性连接。
3.根据权利要求1或2所述的启动锂电池系统并联装置，其特征在于，所述外部启动开关(SW2)的两端分别与第一从电池包至第N从电池包中的从内部启动开关(SW3)的两端并联。
4.根据权利要求1或2所述的启动锂电池系统并联装置，其特征在于，所述主BMS模块分别与N个从BMS模块通信耦合。
5.根据权利要求1或2所述的启动锂电池系统并联装置，其特征在于，所述主BMS模块以及N个从BMS模块上均设有至少一组CANH接口、CANL接口、地址输出接口、地址输入接口。
6.一种使用如权利要求3所述的启动锂电池系统并联装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
方法一：多组电池并联启动
S1、主BMS控制模块启动主内部启动开关(SW1)；
S2、主BMS模块上电自检后吸合主负极接触器(KM2)而形成自锁状态；
S3、若主BMS模块的地址输入接口未接收到信号，则吸合主正极接触器(KM1)；
S4、用户按下外部启动开关(SW2)，整个系统处于低压上电状态，第一从电池包至第N从电池包中的从BMS模块上电后吸合对应的从负极接触器(KM4)，主电池包通过地址输出接口向从电池包发送地址输出信号；
S41、在规定时间内，若主电池包收到第一从电池包发来的请求编码报文，则主电池包发送编码1报文；
S42、第一从电池包收到编码1报文后更改其寄存器信息，并更改发送的报文内容；
S43、主电池包判断第一从电池包的状态是否正常，若第一从电池包状态正常，则主电池包发送允许吸合第一从电池包中的从正极接触器(KM3)的报文；
S45、第一从电池包收到允许报文后吸合其从正极接触器(KM3)，并发送地址输出信号到下一组电池；
S451、若主电池包收到第k从电池包的请求编码报文，主电池包发送编码k报文，并重复上述S42至S451的步骤；
S452、若主电池包未收到第k从电池包的请求编码报文，则整个系统使用由主电池包与第k-1从电池包并联形成的电路；
S5、若主电池包判断第k从电池包故障或者不符合并联条件，则发送第k从电池包对应的从负极接触器(KM4)断开的报文，第k从电池包收到报文后断开其从负极接触器(KM4)；
方法二：多组电池并联断开
长按外部启动开关(SW2)，主BMS模块检测到外部启动开关(SW2)的按键状态后判断下电模式，通过CAN报文请求N个从电池包相应的从负极接触器(KM4)断开，再断开主负极接触器(KM2)、主内部启动开关(SW1)。
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