CN202737513U

CN202737513U - 电池包及采用该电池包的叉车和矿井车

Info

Publication number: CN202737513U
Application number: CN2012203563917U
Authority: CN
Inventors: 赵彪; 肖调坤; 柳雪春
Original assignee: Microvast Power Systems Huzhou Co Ltd
Current assignee: Microvast Power Systems Huzhou Co Ltd
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2022-07-23

Abstract

本实用新型涉及一种电池包及采用该电池包的叉车和矿井车。一种电池包，它包括多个电池模块，所述的每个电池模块均包括至少一个电池单体，在所述的电池包内还包括一个开关装置，所述的开关装置由多个单刀双掷型继电器组成，所述的开关装置设置在电池模块之间并具有两个工作状态；当所述的电池包充电时，所述的开关装置处于第一工作状态并使得所述的多个电池模块处于串联状态；当所述的电池包放电时，所述的开关装置处于第二工作状态并使所述的多个电池模块处于并联状态。一种电动叉车，及电动矿井车，包括上述电池包。

Description

电池包及采用该电池包的叉车和矿井车

【技术领域】

本实用新型涉及一种电池包，另外，本实用新型还涉及一种采用该电池包的电动叉车以及电动矿井车。

【背景技术】

随着石油资源的日益减少和环境的污染日渐严重,保护环境,节能减排成了目前世界上的潮流和趋势。在这个背景下，近年来，以电池为主要动力源或者部分动力源的电动车辆（主要包括混合动力车，插电式混合动力车，纯电动车）逐渐出现并日益增多，电动车辆的碳排放量要小于传统内燃机汽车，纯电动车的碳排放甚至为零，并且具有能量转换效率高的特点，这使得人们将电动汽车视为未来替代内燃机车的一个重要选择。但是目前而言，电动车，尤其是家用纯电动车辆的普及受到电池性能不足，价格高昂以及缺乏充电站等一系列条件的制约，所以，虽然世界上各汽车公司均推出了一些电动车辆，比如日产汽车公司（Nissan)的纯电动车“Leaf"，通用汽车公司（General Motors)的插电式混合动力车“Volt"，但是它们受制于上述种种条件，目前距离普及还相距甚远。

基于普通电动汽车的推广困难，在特种车辆领域进行车辆的电动化成了一个可行和明智的选择，这些特种车辆包括叉车，堆高车，平台车，行李车，矿井车以及其它一些具有固定工作领域或者工作路线的车辆，这些车辆一般在一个固定的场地或者区域内工作，这个场地或者区域一般而言并不会很大，所以这些车辆对于续航里程要求不高；并且由于是固定场地或者区域，所以往往也是在固定的地方充电或者更换电池，这些有利条件使得推广电动特种车辆较为易于进行。所以，目前，电动叉车，堆高车、矿井车等特种车辆的发展非常迅速。

目前，市场上可见的电动叉车的动力源主要为铅酸电池，而以锂离子电池为动力源的电动叉车目前在迅速发展，由于叉车的行驶速度一般较低，而其叉起货物时所需要的提升力需求却比较大，较大的提升力意味着叉车在进行工作时需要的电流较大，所以，常见的电动叉车的电池包一般电压较低（一般小于72V）而容量较大（一般大于100Ah)。而在目前电动叉车的电池包设计上，电池包一般由多个电压相同的电池模块并联构成，每个电池模块由多个电池单体经串联或并联或混联构成。例如有20个规格为3.6V，10Ah的锂离子电池单体，这些电池单体构成电压为36V，容量为20Ah的电池模块，再由5个相同的电池模块并联构成电压为36V，容量为100Ah的电池包。

若以锂离子电池做成叉车电池包，由于锂离子电池相对于铅酸电池可以以较高的倍率（可以以2C的倍率）进行充放电，而负极材料为钛酸锂的锂离子电池甚至可以以5C的倍率进行充放电；可以以高倍率进行充放电对于电动叉车而言意味着电动叉车的充电时间减少和提供更高的提升力；这是锂离子电池作为动力源的一个巨大优势，但是另一方面；在快速充电的情况下存在一个问题，以一个72V,100Ah的常见叉车电池包为例，若进行4C充电，则充电电压为72V，充电电流为400A，充电电压相对于充电电流而言过低，而电池的电阻在高电流的情况下发热剧增，（由电阻发热功率P＝I²×R可知，电阻的发热与电流的平方成正比），这样会导致充电效率低下；即使以1C进行充电（72V， 100A)，充电效率依然相当低下。而在某些特殊电池包配置（比如24V,200Ah)的情况下，甚至无法设计出可以使用的充电器。

而在另外一个领域，井下作业的时候，往往需要使用矿井车来进行拖拉矿石，矿井车与上述的叉车有类似之处：即需要的牵引力较大而运行速度较低，这种限制使得如果开发纯电动矿井车的话，同样需要设置安时数较大的电池包（例如200～300Ah，用以提供较大的电流）；而电动矿井车与电动叉车不同的地方是：囿于矿井使用的条件，井下的瓦斯气氛较重，所以基于安全性能的考虑，电动矿井车的电池包电压需要设置的比较低，否则就有在使用过程中高压电火花引爆井下瓦斯的可能，从目前的情况而言，已经开发出的电动矿井车的电池包的电压均低于60V。

所以，通过以上分析可以得知：电动矿井车面临着和电动叉车同样的问题：即：若对它们装配可以快速充电的电池包（例如钛酸锂电池包），则面临着充电效率极度低下甚至没有配套可用的充电器的情况。

【实用新型内容】

本实用新型要解决的技术问题是：电动叉车和电动矿井车的电池包的快速充电问题。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种电池包，它包括多个电池模块，所述的每个电池模块均包括至少一个电池单体，在所述的电池包内还包括一个开关装置，所述的开关装置由多个单刀双掷型继电器组成，所述的开关装置设置在电池模块之间并具有两个工作状态；当所述的电池包充电时，所述的开关装置处于第一工作状态并使得所述的多个电池模块处于串联状态；当所述的电池包放电时，所述的开关装置处于第二工作状态并使所述的多个电池模块处于并联状态。

一种电动叉车，它包括车体，设置在车体内的电池包，所述的电池包包括多个电池模块，所述的每个电池模块均包括至少一个电池单体，在所述的电池包内还包括一个开关装置，所述的开关装置由多个单刀双掷型继电器组成，所述的开关装置设置在电池模块之间并具有两个工作状态；当所述的电池包充电时，所述的开关装置处于第一工作状态并使得所述的多个电池模块处于串联状态；当所述的电池包放电时，所述的开关装置处于第二工作状态并使所述的多个电池模块处于并联状态。

一种电动矿井车，它包括车体，设置在车体内的电池包，所述的电池包包括多个电池模块，所述的每个电池模块均包括至少一个电池单体，在所述的电池包内还包括一个开关装置，所述的开关装置由多个单刀双掷型继电器组成，所述的开关装置设置在电池模块之间并具有两个工作状态；当所述的电池包充电时，所述的开关装置处于第一工作状态并使得所述的多个电池模块处于串联状态；当所述的电池包放电时，所述的开关装置处于第二工作状态并使所述的多个电池模块处于并联状态。

作为优选的技术方案：所述的电池模块由多个软包或方形钛酸锂电池构成。

由于将电池包的多个电池模块在充电时进行串联，使得整个电池包在充电时由低电压高电流转变为高电压低电流，从而使得电动叉车在快速充电时充电效率提高，而充电完成后，通过将多个电池模块变为并联模式，从而使得车辆可以正常使用。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例中电池模块处于并联的状态；

图2为本实用新型实施例中电池模块处于串联的状态；

其中：1.电池包；2.电池模块；3.继电器。

【具体实施方式】

电池包实施例1：

一种电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为48V，10Ah。每个电池模块2由14个电压为3.4V，容量为10Ah的磷酸铁锂方形电池串联构成。

整个电池包为48V，100Ah。所述的电池包1内还包括一个由20个单刀双掷的继电器3组成的开关装置，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的工作状态。

电池包实施例2：

一种电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为72V，20Ah。每个电池模块2由30个电压为2.4V，容量为20Ah的钛酸锂方形电池串联构成。

整个电池包为72V，200Ah。所述的电池包1内还包括一个由20个单刀双掷的继电器3组成的开关装置，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的工作状态，图1中各个电池模块2之间处于并联的状态，这时电池包处于放电状态。图2中各个电池模块2之间处于串联的状态。

电动叉车实施例1：

一种电动叉车，它包括车体，设置在车体内的电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为48V，10Ah。每个电池模块2由14个电压为3.4V，容量为10Ah的磷酸铁锂方形电池串联构成。

整个电池包为48V，100Ah。所述的电池包1内还包括20个单刀双掷的继电器3，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的工作状态，各个电池模块2之间处于并联的状态，这时电池包处于放电状态，电动叉车处于工作状态。

当电动叉车需要进行充电时，主控芯片控制继电器3改变工作状态，其中18个继电器3的接合方式发生改变，在这种情况下，各电池模块2之间处于串联的状态，这时电池包1变成了480V，10Ah。处于充电状态。

电动叉车实施例2：

一种电动叉车，它包括车体，设置在车体内的电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为72V，20Ah。每个电池模块2由30个电压为2.4V，容量为20Ah的钛酸锂方形电池串联构成。

整个电池包为72V，200Ah。所述的电池包1内还包括20个单刀双掷的继电器3，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的工作状态，如图1所示意，图1中各个电池模块2之间处于并联的状态，这时电池包处于放电状态，电动叉车处于工作状态。

当电动叉车需要进行充电时，主控芯片控制继电器3改变工作状态，其中18个继电器3的接合方式发生改变，整个电池包1变成了如图2所示意的模式，在这种情况下，各电池模块2之间处于串联的状态，这时电池包1变成了720V，20Ah。处于充电状态。

电动叉车实施例3：

一种电动叉车，它包括车体，设置在车体内的电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为36V，10Ah。每个电池模块2由15个电压为2.4V，容量为10Ah的钛酸锂软包电池串联构成。

整个电池包为36V，100Ah。所述的电池包1内还包括20个继电器3，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的通断状态，使得在工作时，各电池模块2之间处于并联状态，而在充电时，各电池模块2之间处于串联状态。

电动叉车实施例4：

整个电池包为36V，100Ah。所述的电池包1内还包括20个MOSFET管，通过设置在电池包中的主控芯片来控制MOSFET管的通断状态，使得在工作时，各电池模块2之间处于并联状态，而在充电时，各电池模块2之间处于串联状态。

电动矿井车实施例1：

一种电动矿井车，它包括车体，设置在车体内的电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为48V，10Ah。每个电池模块2由14个电压为3.4V，容量为10Ah的磷酸铁锂方形电池串联构成。

整个电池包为48V，100Ah。所述的电池包1内还包括20个单刀双掷的继电器3，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的工作状态，各个电池模块2之间处于并联的状态，这时电池包处于放电状态，电动矿井车处于工作状态。

当电动矿井车需要进行充电时，主控芯片控制继电器3改变工作状态，其中18个继电器3的接合方式发生改变，在这种情况下，各电池模块2之间处于串联的状态，这时电池包1变成了480V，10Ah。处于充电状态。

电动矿井车实施例2：

一种电动矿井车，它包括车体，设置在车体内的电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为72V，20Ah。每个电池模块2由30个电压为2.4V，容量为20Ah的钛酸锂方形电池串联构成。

整个电池包为72V，200Ah。所述的电池包1内还包括20个单刀双掷的继电器3，通过设置在电池包中的主控芯片来控制继电器3的工作状态，如图1所示意，图1中各个电池模块2之间处于并联的状态，这时电池包处于放电状态，电动矿井车处于工作状态。

当电动矿井车需要进行充电时，主控芯片控制继电器3改变工作状态，其中18个继电器3的接合方式发生改变，整个电池包1变成了如图2所示意的模式，在这种情况下，各电池模块2之间处于串联的状态，这时电池包1变成了720V，20Ah。处于充电状态。

电动矿井车实施例3：

一种电动矿井车，它包括车体，设置在车体内的电池包1，所述的电池包1包括10个并联的电池模块2，每个电池模块2的规格为36V，10Ah。每个电池模块2由15个电压为2.4V，容量为10Ah的钛酸锂软包电池串联构成。

本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施例，凡在本实用新型精神下所做的变化和改动，均应落在本实用新型保护范围之内。

Claims

1.一种电池包，它包括多个电池模块，所述的每个电池模块均包括至少一个电池单体，其特征在于：在所述的电池包内还包括一个开关装置，所述的开关装置由多个单刀双掷型继电器组成，所述的开关装置设置在电池模块之间并具有两个工作状态；当所述的电池包充电时，所述的开关装置处于第一工作状态并使得所述的多个电池模块处于串联状态；当所述的电池包放电时，所述的开关装置处于第二工作状态并使所述的多个电池模块处于并联状态。

2.如权利要求1所述的电池包，所述电池模块包括多个软包或方形钛酸锂电池。

3.一种电动叉车，其特征在于：它包括如权利要求1或2所述的电池包。

4.一种电动矿井车，其特征在于：它包括如权利要求1或2所述的电池包。