CN213367428U - 用于控制回馈电流的电路装置及高空作业车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程机械技术领域，公开一种用于控制回馈电流的电路装置及高空作业车，所述电路装置包括：供电电路，用于导通供电电路以仅允许由电池向驱动器供电；电流捕获电路，用于对驱动器所输送的回馈电流进行分流，其布置有：回馈电流捕获模块，用于捕获回馈电流；及第一开关模块，用于导通或断开电流捕获电路，及控制模块，用于执行：接收驱动器一端的第一电压与电池一端的第二电压及电池的温度；及在第一电压与第二电压的差值大于预设电压且电池的温度小于或等于预设温度的情况下，通过控制第一开关模块来导通电流捕获电路，以由回馈电流捕获模块来捕获回馈电流。本实用新型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

用于控制回馈电流的电路装置及高空作业车

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，具体地涉及一种用于控制回馈电流的电路装置及高空作业车。

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，若温度较低则电池管理系统(BMS)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

本实用新型的目的是提供一种用于控制回馈电流的电路装置及高空作业车，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，本实用新型一方面提供一种用于控制回馈电流的电路装置，所述用于控制回馈电流的电路装置包括：供电电路，该供电电路的第一端与驱动器的正极相连接且其另一端与电池的正极相连接，其中所述供电电路上布置有：单向导通开关模块，用于单向导通所述供电电路以仅允许由所述电池向所述驱动器供电；电流捕获电路，该电流捕获电路的第一端与所述驱动器的正极相连接且其第二端与所述电池的负极及所述驱动器的负极相连接，用于对所述驱动器所输送的回馈电流进行分流，其中所述电流捕获电路上布置有：回馈电流捕获模块，用于捕获所述回馈电流；以及第一开关模块，该第一开关模块与所述回馈电流捕获模块串联连接，用于导通或断开所述电流捕获电路，其中所述第一开关模块为第一场效应晶体管，以及控制模块，该控制模块与所述第一开关模块相连接，用于执行以下操作：接收所述供电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导通所述电流捕获电路，以由所述回馈电流捕获模块来捕获所述回馈电流。

优选地，所述电路装置还包括：由所述驱动器向所述电池输送回馈电流的充电电路，其中所述充电电路与所述供电电路并联连接；以及第二开关模块，该第二开关模块位于所述充电电路上，用于导通或断开所述充电电路，所述控制模块还与所述第二开关模块相连接，用于执行以下操作：接收所述电池的当前允许充电电流，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充电电路；以及通过控制所述第一开关模块来导通所述电流捕获电路，并通过调控所述第一开关模块的通断时间，来控制所述驱动器以所述当前允许充电电流且通过所述充电电路向所述电池充电。

优选地，所述第二开关模块为接触器、串联连接的第一二极管与接触器的组合或者第二场效应晶体管。

优选地，所述第二场效应晶体管具有第一芯片，相应地，所述控制模块还包括：第三控制单元，用于在所述第三开关模块故障的情况下，控制所述第二场效应晶体管的所述第一芯片来单向导通所述充电电路，以仅允许由所述电池向所述驱动器供电。

优选地，所述单向导通开关模块为第二二极管或第三场效应晶体管，其中所述第三场效应晶体管具有第二芯片，相应地，所述控制模块还与所述第三场效应晶体管相连接，用于控制所述第三场效应晶体管的所述第二芯片来单向导通所述供电电路，以仅允许由所述电池向所述驱动器供电。

优选地所述电路装置还包括：旁路开关，该旁路开关与所述第二开关模块并联连接，相应地，所述控制模块还与所述旁路开关相连接，用于在所述第二开关模块与所述第三开关模块均故障的情况下，控制所述旁路开关闭合以由所述电池为所述驱动器供电。

优选地，所述回馈电流捕获模块为能量消耗模块或能量存储模块。

优选地，所述能量消耗模块为制动电阻。

优选地，所述电路装置包括：第一电压传感器，用于采集所述第一电压；以及第二电压传感器，用于采集所述第二电压。

通过上述技术方案，本实用新型创造性地在供电电路上布置单向导通开关模块，从而可单向导通所述供电电路以仅允许由所述电池向所述驱动器供电，并且通过电流捕获电路对所述驱动器所输送的回馈电流进行分流，由此可在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导通由回馈电流捕获模块来捕获所述回馈电流，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。

本实用新型第二方面提供一种高空作业车，所述高空作业车包括：根据所述的用于控制回馈电流的电路装置。

本实用新型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实用新型的进一步理解，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实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型一实施例提供的用于控制回馈电流的电路装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的控制模块的结构图；

图3是本实用新型一实施例提供的用于控制回馈电流的电路装置的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的用于控制回馈电流的电路装置的结构示意图；以及

图5是本实用新型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 第二开关模块 12 接触器

14、52、72 MOS管 20 驱动器

30 电池 40 回馈电流捕获模块

42 制动电阻 50 第一开关模块

60 控制模块 62 第一接收单元

64 第一控制单元 66 CPU

70 第三开关模块 80 电动机

90 旁路开关 100、110 电压表

120 CAN控制器 130 A/D转换器

140 BMS

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制本实用新型。

在介绍本实用新型的具体实施例之前，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，本实用新型实施例采用抑制脉冲回馈电流对电池充电+最大限度吸收回馈能量的策略，能够在不影响设备使用的前提下(不加热、限制电机发电功率但不影响制动性能)，解决较高脉冲充电对高空作业车带来的风险。

图1是本实用新型一实施例提供一种用于控制回馈电流的电路装置的结构图。如图1所示，驱动器20与电池30之间的动力电路可包括：由所述电池30向所述驱动器20供电的供电电路；以及用于对所述驱动器20所输送的回馈电流进行分流的电流捕获电路。所述用于控制回馈电流的电路装置可包括：回馈电流捕获模块40，该回馈电流捕获模块40处于所述电流捕获电路上，用于捕获所述驱动器20输送的回馈电流；第一开关模块50，该第一开关模块50处于所述电流捕获电路上，用于导通或断开所述电流捕获电路；以及控制模块60，该控制模块60包括：第一接收单元62，用于接收所述供电电路上的所述驱动器20一端的第一电压与所述电池30一端的第二电压与所述电池30的温度；第一控制单元64，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50来导通所述电流捕获电路，以由所述回馈电流捕获模块40来捕获所述回馈电流，如图2所示。

其中，所述供电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。所述电流捕获电路的一端与所述供电电路上的B点(第二开关模块10的电流输出端与所述驱动器20之间的供电电路上的任意一点)(即驱动器的正极)相连接，以及所述电流捕获电路的另一端与所述电池的负极的正极相连接，其用于在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的同时，最大限度吸收回馈能量，节约能量，提升设备的续航能力。

具体地，当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)通过所述回馈电流捕获模块40(例如，制动电阻42)全部转化成热能消耗掉，不会被输送给电池(不会对电池进行充电)。由此，本实施例在电池处于低温(例如，电池温度小于0℃)时不需要对电池加热，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。

所述动力电路还包括：由所述驱动器向所述电池输送回馈电流的充电电路，其中所述充电电路与所述供电电路并联连接，以形成所述驱动器与所述电池之间的主电路。相应地，所述用于控制回馈电流的电路装置还包括：第二开关模块10，该第二开关模块10位于所述充电电路上，用于导通或断开所述充电电路。若想要通过上述过程对回馈电流进行(完全)捕获，则需要提前通过控制所述第二开关模块10来断开所述充电电路，然后再执行上述捕获回馈电流的过程。

在电池处于常温时，如果给满电电池充电会有过充风险，过充易导致析锂，也可能引起电池热失控。当高空作业车处于高速下坡工况时，设备的势能转化动能，多余的动能转化成电能给电池充电。对于满电电池而言，这种长时的充电会导致电池过充。为了避免过充现象，在本实施例中，通过设置于电流捕获电路上的第一开关模块来调控充电电路上的充电电流。

具体地，所述控制模块60还包括：第二接收单元(未示出)，用于接收所述电池30的当前允许充电电流。其中，所述当前允许充电电流可根据所述电池30的当前SOC(StateofCharge，荷电状态)来确定。相应地，所述第一控制单元64还用于，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(例如，0.3V)且所述电池的温度大于所述预设温度(例如，0℃) 的情况下，执行以下操作：通过控制所述第二开关模块10来导通所述充电电路；以及通过控制所述第一开关模块50来导通所述电流捕获电路，并通过调控所述第一开关模块50的通断时间，来控制所述驱动器20以所述当前允许充电电流且通过所述充电电路向所述电池30充电。其中，所述第一开关模块50可为第一场效应晶体管52(可简称为MOS管52，如图3或图4 所示)。

其中，所述第一电压与所述第二电压的差值大于所述预设电压表明电动机产生较大的回馈电流，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。在这种情形下，可通过控制模块 60(例如CPU 66)采用PI控制算法控制脉冲宽度调制(PWM)占空比，从而控制MOS管52的通断时间，实现对回馈电流的精确分流的控制，以保证充电电路上的充电电流等于电池的当前允许充电电流(可根据实际要求确定，可为与当前SOC相对应的当前最大当前允许充电电流的预设百分比(例如， 80％-100％中的任一值，具体可为98％))。因此，本实施例可根据当前允许充电电流(尽可能接近当前最大当前允许充电电流但又不超过该当前最大当前允许充电电流)对电池进行充电，多余的回馈能量通过电流捕获电路上的回馈电流捕获模块40消耗掉，避免出现过充现象，从而有利于延长电池寿命。

其中，所述回馈电流捕获模块40可为能量消耗模块(未示出)或能量存储模块(未示出)。具体地，所述能量消耗模块(未示出)可为制动电阻42，如图3或4所示，其中，所述制动电阻42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；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)。在一实施例中，所述回馈电流捕获模块40采用所述制动电阻42，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)。在另一实施例中，所述回馈电流捕获模块40采用能量储存模块，其优势是回馈能量被吸收后可以通过供电电路为电池供电，能量的利用率更高，更有利于节能和提高设备的续航能力。

所述用于控制回馈电流的电路装置还可包括：第三开关模块70，该第三开关模块70位于所述供电电路上且与所述第二开关模块10并联连接，用于单向导通所述供电电路以仅允许由所述电池30向所述驱动器20供电。也就是说，供电电路上的第三开关模块70主要用于实现充电功能；充电电路上的第二开关模块10主要用于阻断脉冲充电电流。

其中，所述第二开关模块10可为接触器12(如图3所示)、串联连接的第一二极管(未示出)与接触器(未示出)的组合或者第二场效应晶体管 14(可简称为MOS管14，如图4所示)。具体地，在所述第二开关模块10 为所述第二场效应晶体管14的情况下，所述第二场效应晶体管14具有第一芯片，相应地，所述控制模块60还可包括：第三控制单元(未示出)，用于在所述第三开关模块70故障的情况下，控制所述第二场效应晶体管14的所述第一芯片来单向导通所述充电电路，以仅允许由所述电池30向所述驱动器20供电。

其中，所述第三开关模块70为第二二极管(未示出)或第三场效应晶体管72(如图3或图4所示)，其中所述第三场效应晶体管72具有第二芯片。相应地，所述控制模块60还可包括：第四控制单元(未示出)，用于控制所述第三场效应晶体管72(可简称为MOS管72)的所述第二芯片来单向导通所述供电电路，以仅允许由所述电池30向所述驱动器20供电。在一实施例中，所述第三开关模块70为第二二极管(未示出)，其优势是成本低。在另一实施例中，所述第三开关模块70为第三场效应晶体管72(如图 3或图4所示)，其优势是体积较小，有利于电路板布置；并且其内阻较小，当供电电路的电流较大时，压降较小(由此发热少)，故回馈能量耗散少。

以图3所示的用于控制回馈电流的电路装置为例进行简要说明。在所述驱动器20与所述电池30之间的主电路(即动力回路)上，布置了并联连接的接触器12与MOS管72；以及在用于捕获回馈电流的电流捕获电路上，布置了MOS管52与制动电阻42。

MOS管72配置有专用控制芯片，其具有二极管单向导通特性，阻止回馈电流由驱动器流向电池。接触器12由CPU 66控制通断，正常情况下(正常情况是指SOC大于预设百分比或电池的温度小于或等于预设温度，例如 SOC>95％(所述预设百分比还可为其他合理的数值，例如90％等)或电池的温度大于或等于0℃(所述预设温度还可为其他合理的数值，可根据是实际需求进行设置)时)处于断开状态；而当电池的温度大于预设温度(例如 0℃)时，也就是说，可向所述电池30输送回馈电流(电池处于充电状态) 时，控制接触器12导通其所在的充电电路，从而回馈电流可从驱动器20通过该充电电路流向电池30；与此同时，为了避免流向所述电池30的电流过大(例如，超过该电池30的当前允许充电电流)，可通过CPU 66采用PI 控制算法控制PWM占空比，来调控所述MOS管52的通断时间，从而控制所述驱动器20以当前允许充电电流向所述电池30充电。

以图4所示的用于控制回馈电流的电路装置为例进行简要说明。在所述驱动器20与所述电池30之间的主电路(即动力回路)上，布置了并联连接的MOS管14与MOS管72。在所述动力回路上的MOS管采用冗余设计，也就是说，两个MOS管并联后串联在动力回路中。在高空作业车处于大电流工况(例如，在一定角度(如45度)的坡度路况上处于爬坡状态。)下，这种冗余设计可降低动力回路上的压降，从而不仅可降低MOS管的温度，延长MOS管的使用寿命，还可避免回馈能量的消耗以使得电池能最大限度吸收制动能量。并且，在用于捕获回馈电流的电流捕获电路上，布置了MOS 管52与制动电阻42。

在一实施例中，MOS管72配置有专用控制芯片，其具有二极管单向导通特性，阻止回馈电流由驱动器流向电池。MOS管14由CPU66控制通断，正常情况下处于断开状态；而当电池的温度大于预设温度(例如0℃)时，也就是说，可向所述电池30输送回馈电流(电池处于充电状态)时，控制 MOS管14导通其所在的充电电路，从而回馈电流可从驱动器20通过该充电电路流向电池30；与此同时，为了避免流向所述电池30的电流过大(例如，超过该电池30的当前允许充电电流)，可通过CPU 66采用PI控制算法控制PWM占空比，来调控所述MOS管52的通断时间，从而控制所述驱动器20以当前允许充电电流向所述电池30充电。

在另一实施例中，MOS管72配置有专用控制芯片，即具有二极管单向导通特性，阻止回馈电流由驱动器流向电池；在用于控制回馈电流的电路装置处于正常工作状态下，MOS管14可发挥与上一实施例中的MOS管14相同的作用，即允许所述驱动器20以当前允许充电电流向所述电池30充电。但在所述MOS管72故障的情况下，由于MOS管14也配置有专用控制芯片，即具有二极管单向导通特性，可通过CPU 66控制芯片来单向导通MOS 管14所在的充电电路，一方面可继续由电池30对驱动器20进行供电，另一方面还可阻止回馈电流由驱动器流向电池。而当电池的温度大于预设温度 (例如0℃)时，可执行与上一实施例中类似的操作，于此不再进行赘述。

在上述实施例中，用于控制回馈电流的电路装置具有制动控制功能，其能有效抑制电池低温时脉冲回馈电流对电池产生的危害。也就是说，当高空作业车减速或者下坡时，若电池30的温度低于预设温度(例如0℃)，则回馈电流被MOS管72阻断，无法流向电池，从而有效地抑制了电池低温时脉冲回馈电流的充电现象，大大降低了电池析锂的概率和电池出现热失控的风险，提升了电池的安全性。

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。在本实用新型实施例中，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。

所述控制模块60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I_min、所述最大允许制动时间T_max、所述最大发电电流I_max及下式(1)，确定所述发电电流，

其中，I_max、I_min、T_max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％I_max。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％I_max。

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％I_max。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60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。

为了防止在第二开关模块10和所述第三开关模块70均故障的情况下，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。

在本实用新型实施例中，还可设置与第二开关模块并联连接的旁路开关，通过闭合该旁路开关来维持由电池对驱动器进行供电。具体地，所述用于控制回馈电流的电路装置还可包括：旁路开关90，该旁路开关90与所述第二开关模块10并联连接，如图4所示。相应地，所述控制模块60还可包括：第五控制单元(未示出)，用于在所述第二开关模块10与所述第三开关模块70均故障的情况下，控制所述旁路开关90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、第四控制单元及第五控制单元)可为相互独立的控制单元，也可为集成在同一控制单元。

所述用于控制回馈电流的电路装置还可包括：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)可分别为电压表100、电压表110。

具体而言，下面以图4所示的用于控制回馈电流的电路装置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S501-508。

步骤S501，对高空作业车进行上电。

步骤S502，CPU获取电池的温度、电池的当前允许充电电流、MOS管 72两端的电压U_A与U_B、电动机的目标转速与实际转速及制动时间。

CPU 66通过CAN控制器120上获取电池30的状态信息，其包括电池 30的温度和电池30的实时SOC和该实时SOC下允许的充电电流(简称为当前允许充电电流)。这些状态信息由电池30的BMS(Battery Management System，电池管理系统)140提供。CPU 66从模拟数字(A/D)转换器130 获取MOS管72前端电压(U_A)、MOS管72后端电压(U_B)、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(还可称为减速时间)。

步骤S503，CPU执行发电控制。

发电控制：CPU 66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CPU 66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，CPU判断电压U_B与电压U_A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U_B与电压U_A的差值大于所述预设电压(例如，0.3V)，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，CPU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U_B与电压U_A的差值大于所述预设电压(例如，0.3V)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，以通过制动电阻42来消耗所述回馈电流，即不对电池30进行充电。

若电压U_B与电压U_A的差值大于所述预设电压(例如，0.3V)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，通过限制充电电流来对电池进行充电。

步骤S506，CPU执行制动控制。

当电压U_B与电压U_A的差值大于所述预设电压(例如，0.3V)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：CPU 66控制MOS管14断开充电电路，并控制MOS管52 导通电流捕获电路(即制动回路)，此时所有回馈电流通过制动电阻42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，CPU执行充电控制。

当电压U_B与电压U_A的差值大于所述预设电压(例如，0.3V)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：CPU 66控制MOS管14导通充电电路，并控制MOS管52 导通电流捕获电路(即制动回路)，同时以电池的当前允许充电电流为目标值，采用PI控制算法控制PWM占空比来控制MOS管7的通断时间，从而调控回馈电流在电流捕获电路上的分流大小，即实现制动电流的精准控制，最终保证充电电流等于电池的当前允许充电电流。充电控制的目的是避免过充。

需要说明的是，所述控制模块60所执行的上述任意过程并不涉及计算机程序的改进，其完全可以用逻辑判断器件来代替执行。

综上所述，本实用新型创造性地在供电电路上布置单向导通开关模块，从而可单向导通所述供电电路以仅允许由所述电池向所述驱动器供电，并且通过电流捕获电路对所述驱动器所输送的回馈电流进行分流，由此可在驱动器一端的第一电压与电池一端的第二电压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导通由回馈电流捕获模块来捕获所述回馈电流，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。

本实用新型一实施例还提供一种高空作业车，所述高空作业车包括：根据所述的用于控制回馈电流的电路装置。

有关本实用新型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用于控制回馈电流的电路装置的描述，于此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

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，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (11)

1.一种用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述电路装置包括：

供电电路，该供电电路的第一端与驱动器的正极相连接且其另一端与电池的正极相连接，其中所述供电电路上布置有：单向导通开关模块，用于单向导通所述供电电路以仅允许由所述电池向所述驱动器供电；

电流捕获电路，该电流捕获电路的第一端与所述驱动器的正极相连接且其第二端与所述电池的负极及所述驱动器的负极相连接，用于对所述驱动器所输送的回馈电流进行分流，

其中所述电流捕获电路上布置有：

回馈电流捕获模块，用于捕获所述回馈电流；以及

第一开关模块，该第一开关模块与所述回馈电流捕获模块串联连接，用于导通或断开所述电流捕获电路，其中所述第一开关模块为第一场效应晶体管，以及

控制模块，该控制模块与所述第一开关模块相连接，用于执行以下操作：

接收所述供电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导通所述电流捕获电路，以由所述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所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述电路装置还包括：

由所述驱动器向所述电池输送回馈电流的充电电路，其中所述充电电路与所述供电电路并联连接；以及

第二开关模块，该第二开关模块位于所述充电电路上，用于导通或断开所述充电电路，

所述控制模块还与所述第二开关模块相连接，用于执行以下操作：

接收所述电池的当前允许充电电流，

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充电电路；以及

通过控制所述第一开关模块来导通所述电流捕获电路，并通过调控所述第一开关模块的通断时间，来控制所述驱动器以所述当前允许充电电流且通过所述充电电路向所述电池充电。

3.根据权利要求2所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述电路装置还可包括：

第三开关模块，所述第三开关模块位于所述供电电路上且与所述第二开关模块并联连接，用于单向导通所述供电电路以仅允许由所述电池向所述驱动器供电。

4.根据权利要求3所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述第二开关模块为接触器、串联连接的第一二极管与接触器的组合或者第二场效应晶体管。

5.根据权利要求4所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述第二场效应晶体管具有第一芯片，

相应地，所述控制模块还用于，在所述第三开关模块故障的情况下，控制所述第二场效应晶体管的所述第一芯片来单向导通所述充电电路，以仅允许由所述电池向所述驱动器供电。

6.根据权利要求3所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述电路装置还包括：

旁路开关，该旁路开关与所述第二开关模块并联连接，

相应地，所述控制模块还与所述旁路开关相连接，用于在所述第二开关模块与所述第三开关模块均故障的情况下，控制所述旁路开关闭合以由所述电池为所述驱动器供电。

7.根据权利要求1所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，

所述单向导通开关模块为第二二极管或第三场效应晶体管，其中所述第三场效应晶体管具有第二芯片，

相应地，所述控制模块还与所述第三场效应晶体管相连接，用于控制所述第三场效应晶体管的所述第二芯片来单向导通所述供电电路，以仅允许由所述电池向所述驱动器供电。

8.根据权利要求1所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述回馈电流捕获模块为能量消耗模块或能量存储模块。

9.根据权利要求8所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述能量消耗模块为制动电阻。

10.根据权利要求9所述的用于控制回馈电流的电路装置，其特征在于，所述电路装置包括：

第一电压传感器，用于采集所述第一电压；以及

第二电压传感器，用于采集所述第二电压。

11.一种高空作业车，其特征在于，所述高空作业车包括：根据权利要求1-10中的任一项权利要求所述的用于控制回馈电流的电路装置。

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