CN216699534U - 一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，包括锂电池组、锂电池放电模块、锂电池充电模块、锂电池电源管理模块以及锂电池通讯接口，所述锂电池组分别与所述锂电池放电模块、锂电池充电模块以及锂电池电源管理模块电连接，所述锂电池电源管理模块与所述锂电池放电模块、所述锂电池充电模块以及所述锂电池通讯接口电连接，所述锂电池电源管理模块包括主板BMS以及从板BMU，所述主板BMS与所述从板BMU电连接，所述主板BMS上设置有多组引脚，分别连接至所述电池通讯接口上。解决了锂电池无人驾驶车型的匹配，使其在运行中不出现故障，实现运行的可能。

Description

一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，具体是一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统。

背景技术

由于锂电池系统有循环寿命长，重量轻等优点，故越来越多的车辆使用锂电池系统，现阶段无人驾驶锂电池存在故障处理不合理，不能使得电池故障正常被处理，并且大多数电池没有极限故障等，上电状态去充电时，充电一次后就会结束，不会再补电，通常不能把电池充满，使得用户体验较差。

本专利公布一种新型无人驾驶车用锂电池充放电策略，解决了锂电池无人驾驶车型的匹配，使其在运行中不出现故障，实现运行的可能。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统。

所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，包括锂电池组、锂电池放电模块、锂电池充电模块、锂电池电源管理模块以及锂电池通讯接口，所述锂电池组分别与所述锂电池放电模块、锂电池充电模块以及锂电池电源管理模块电连接，所述锂电池电源管理模块与所述锂电池放电模块、所述锂电池充电模块以及所述锂电池通讯接口电连接，所述锂电池电源管理模块包括主板BMS以及从板 BMU，所述主板BMS与所述从板BMU电连接，所述主板BMS上设置有多组引脚，分别连接至所述电池通讯接口上。

进一步的，所述锂电池放电模块包括电机、电机控制器、预充支路电路、放电继电器K2、主负继电器K3、分流器FL1以及熔断器F1，其中电机控制器与所述电池通讯接口电连接，所述电机连接至所述电机控制器上，所述熔断器F1的一端连接至所述锂电池组上，另一端连接至所述放电继电器K2上，所述放电继电器 K2连接至所述电机控制器，所述预充支路电路与所述放电继电器K2并联设置。

进一步的，所述预充支路电路包括预充电阻R1以及预充继电器K1，所述预充电阻R1一端连接至所述熔断器F1，另一端通过预充继电器K1后连接至电机控制器；

所述分流器FL1一端连接至所述锂电池组，另一端与所述主负继电器K3连接。

进一步的，所述放电继电器K2为负载正继电器，所述主负继电器K3为负载负继电器。

进一步的，所述锂电池充电模块包括充电口以及慢充充电器，所述充电口分别与所述慢充充电器以及所述锂电池通讯接口电连接。

进一步的，所述慢充充电器的充电正接口与所述放电继电器K2连接，所述慢充充电器的负充电口与所述主负继电器K3连接。

进一步的，所述锂电池通讯接口为低压接口。

与现有技术相比，本实用新型有以下优点：

1.上电过程中受到整车报文控制，使得整车调控整个电源的运行过程，由整车指导，在无人驾驶的情况下减少故障发生率。

2.预充失败有10％之上和之下两种故障判断，使得故障发生后准确定位支路故障还是选型故障有利于故障排查。

3.三级故障出现后上报，将处理权力交给整车，促进无人驾驶的智能性。

4.如果三级故障恢复，随着整车指令进行动作，保证整车可正常运行，增加整车控制性。

5.极限故障恢复后仍然断开继电器，为电池增加最后保护屏障，保证电池安全。

6.放电切充电，充电切放电均保持放电继电器和主负继电器不动，保证整车一直有电，方便无人智能系统监控整个放电充电过程。

7.充满后依旧连接状态允许连续充电三次，因整车一直在放电，如果放置时间过长不充电则使得再使用时电池电量容易过低，此策略避免上述问题，增加系统运行时长。

8.KEY ON消失和整车报文消失为下电的两个判断条件，增加系统的下电可控性。

附图说明

图1为本实用新型模块结构示意图；

图2为本实用新型电路原理图；

图3为本实用新型方法步骤流程图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1-2所示，一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，包括锂电池组1、锂电池放电模块2、锂电池充电模块3、锂电池电源管理模块4以及锂电池通讯接口5，锂电池组1分别与锂电池放电模块2、锂电池充电模块3以及锂电池电源管理模块4电连接，锂电池电源管理模块4与锂电池放电模块2、锂电池充电模块3 以及锂电池通讯接口5电连接，锂电池电源管理模块4包括主板BMS以及从板BMU，主板BMS与从板BMU电连接，主板BMS上设置有多组引脚，分别连接至电池通讯接口5上。

锂电池放电模块2包括电机、电机控制器、预充支路电路、放电继电器K2、主负继电器K3、分流器FL1以及熔断器F1，其中电机控制器与电池通讯接口5 电连接，电机连接至电机控制器上，熔断器F1的一端连接至锂电池组1上，另一端连接至放电继电器K2上，放电继电器K2连接至电机控制器，预充支路电路与放电继电器K2并联设置。锂电池通讯接口5为低压接口。

预充支路电路包括预充电阻R1以及预充继电器K1，预充电阻R1一端连接至熔断器F1，另一端通过预充继电器K1后连接至电机控制器；分流器FL1一端连接至锂电池组1，另一端与主负继电器K3连接。

放电继电器K2为负载正继电器，主负继电器K3为负载负继电器。

锂电池充电模块3包括充电口以及慢充充电器，充电口分别与慢充充电器以及锂电池通讯接口5电连接。慢充充电器的充电正接口与放电继电器K2连接，慢充充电器的负充电口与主负继电器K3连接。

具体来说，B1电池，目前我们以磷酸铁锂的1并16串电池组成的173模组为例，并数和容量可以增加或减小，K5为充放电继电器，用来控制电池对外输出的开启和关断，以及充电的开启和关闭，K1和R1组成预充支路，对主继电器进行相应保护，K3为主负继电器，用来配合放电继电器K2进行对外输出和对内输入的控制，电池管理系统为主从式的，D1,D2为两个二极管，使得充电辅助电源 A+和12V+同时对从板供电时不相互影响，外部电机控制器和慢充充电器是并联在充放电口正负外面的，慢充为是交流国标座配CAN通讯形式。

结合图3，一种新型无人驾驶车用锂电池充放电方法，包括以下步骤：

S1充电，连接充电座，主板BMS的CP端在有常电的情况下，激活BMS，BMS 在激活后会检测到CC，并检测到充电报文，进入充电模式；

S2放电，闭合钥匙开关，进行自检直至接受上电指令，开始预充；

S21若自检过程中出现故障，则根据三级故障处理，上报故障等级及相应的故障码，接收整车下电指令；

S22若自检成功，则不上报故障，并接收到整车上电指令，进入预充流程；

S221预充过程中，根据3S内电压的变化，判断预充状态，若预充失败则判断故障后上报对应的预充故障，包括预充回路故障、预充失败故障；如果在自检成功后收到整车上电指令，则进入预充流程，闭合预充继电器，如果在3S内负载正与电池负之间电压升高至电池电压的95％，则认为预充完成，如果3S内电压未升高至95％,则认为预充失败，如果电压在电池电压的10％以下，则认为预充支路上有断路故障，则同时上报预充回路故障和预充失败故障，如果电压在电池电压的10-95％，则由于外部电容和预充电阻的匹配问题，使得预充时间过长，则仅上报预充失败故障。

S23预充成功后，立即闭合放电继电器K2，在过1S后断开预充继电器K1，完成整个上电过程；

S3在放电后进行再次充电，当检测到CC信号时，BMS进入预充流程，闭合充电电源控制开关S2，使得充电机检测输出A+,BMS检测到A+，确认充电流程后进行充电；

S31若充电之前电池处于上电状态，充电后保持放电继电器K2和主负继电器 K3不动，并上报充电使能状态；

S32充电确认后，BMS与充电机之间进行报文交互，充电机输出的电压电流为BMS在报文中请求的电压，若充满或者出现需要停止充电的严重故障时，则请求电流为0，判断电流在2A以内，停止充电，先断开S2，之后A+消失，延时 1S断开主负和放电继电器；

S4充电完成后重复上述S3，步骤S3可重复充电2次，若单次插枪出现严重故障3次则不再允许充电；

S5断开充电枪，则进入正常放电状态。

步骤S23中，还包括步骤：

S231如果在上电正常运行过程中出现了一级故障，则仅上报故障，如果出现二级故障，则上报故障的同时也将允许放电电流降低至MAP表的1/2，如果出现三级故障，则上报相应故障和故障等级，故障上报后，根据在指令实现下电或维持放电；如果35S内收到下电指令，则立即下电，如果35S内未收到下电指令，则在35S后进行下电，如果在35S内故障恢复，则故障位清除，不再上报故障，若35S内没收到整车下电指令，则不断开继电器，如果收到整车下电指令，则断开继电器。

S232如果在运行中出现了极限故障，则上报相应故障等级和故障代码，并立即下电或在一段时间后完成下电；5S内收到下电指令，则立即下电，如果5S内未收到下电指令，则5S后立即下电，如果在5S内故障恢复，则故障位不清除，依旧断开继电器，进行下电。

S233如果在程序运行过程中检测到KEY ON依然存在，但是整车报文消失，则上报通讯失联故障，并按照三级故障处理；

如果在运行过程中检测到KEY ON消失，同时整车报文也消失，则认为出现极限故障，上报极限故障。无论故障恢复与否，5S后断继电器，且进入休眠。如果整车报文存在，KeyON消失，则上报KEY ON消失，等待整车下电指令，如果10S内收到整车下电指令，则立即下电，如果10S内未收到整车下电指令，则 10S后下电，进入休眠。

步骤S32中，还包括以下步骤：

S321整车报文显示需要整车继续上电，此时BMS上报CP连接状态，提醒整车充电连接，整车停止无法走动；

S322如果CP信号依然存在，由于整车的消耗，SOC必然下降，当SOC降低至80％的时候，再次闭合S2，使得A+闭合，重新开启充电，并请求相应得充电电流，保证充电机输出。

上电过程中受到整车报文控制，使得整车调控整个电源的运行过程，由整车指导，在无人驾驶的情况下减少故障发生率。预充失败有10％之上和之下两种故障判断，使得故障发生后准确定位支路故障还是选型故障有利于故障排查。三级故障出现后上报，将处理权力交给整车，促进无人驾驶的智能性。如果三级故障恢复，随着整车指令进行动作，保证整车可正常运行，增加整车控制性。极限故障恢复后仍然断开继电器，为电池增加最后保护屏障，保证电池安全。放电切充电，充电切放电均保持放电继电器和主负继电器不动，保证整车一直有电，方便无人智能系统监控整个放电充电过程。充满后依旧连接状态允许连续充电三次，因整车一直在放电，如果放置时间过长不充电则使得再使用时电池电量容易过低，此策略避免上述问题，增加系统运行时长。KEY ON消失和整车报文消失为下电的两个判断条件，增加系统的下电可控性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于包括锂电池组(1)、锂电池放电模块(2)、锂电池充电模块(3)、锂电池电源管理模块(4)以及锂电池通讯接口(5)，所述锂电池组(1)分别与所述锂电池放电模块(2)、锂电池充电模块(3)以及锂电池电源管理模块(4)电连接，所述锂电池电源管理模块(4)与所述锂电池放电模块(2)、所述锂电池充电模块(3)以及所述锂电池通讯接口(5)电连接，所述锂电池电源管理模块(4)包括主板BMS以及从板BMU，所述主板BMS与所述从板BMU电连接，所述主板BMS上设置有多组引脚，分别连接至所述电池通讯接口(5)上。

2.根据权利要求1所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于所述锂电池放电模块(2)包括电机、电机控制器、预充支路电路、放电继电器K2、主负继电器K3、分流器FL1以及熔断器F1，其中电机控制器与所述电池通讯接口(5)电连接，所述电机连接至所述电机控制器上，所述熔断器F1的一端连接至所述锂电池组(1)上，另一端连接至所述放电继电器K2上，所述放电继电器K2连接至所述电机控制器，所述预充支路电路与所述放电继电器K2并联设置。

3.根据权利要求2所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于所述预充支路电路包括预充电阻R1以及预充继电器K1，所述预充电阻R1一端连接至所述熔断器F1，另一端通过预充继电器K1后连接至电机控制器；

所述分流器FL1一端连接至所述锂电池组(1)，另一端与所述主负继电器K3连接。

4.根据权利要求2所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于所述放电继电器K2为负载正继电器，所述主负继电器K3为负载负继电器。

5.根据权利要求2所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于所述锂电池充电模块(3)包括充电口以及慢充充电器，所述充电口分别与所述慢充充电器以及所述锂电池通讯接口(5)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于所述慢充充电器的充电正接口与所述放电继电器K2连接，所述慢充充电器的负充电口与所述主负继电器K3连接。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种新型无人驾驶车用锂电池充放电系统，其特征在于所述锂电池通讯接口(5)为低压接口。

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