CN219892992U - 一种新型24v装甲车的启动及供电电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型24V装甲车的启动及供电电源，电池模组的正负极分别与BMS电池管理系统电连接，BMS电池管理系统连接ON档，所述电池模组的正极依次串联充电继电器和放电继电器，放电继电器分别连接正极铜柱和加热继电器，加热继电器与加热膜电连接，加热膜紧贴电池模组，温度传感器靠近电池模组，所述充电二极管和放电二极管串联，并且充电二极管和放电二极管的两端与充电继电器和放电继电器的两端并联，其中放电二极管与放电继电器串联，充电二极管与充电继电器串联，所述供电继电器也与充电继电器和放电继电器的两端并联，所述电池模组的负极连接大功率熔断器，大功率熔断器连接负极铜柱。

Description

一种新型24V装甲车的启动及供电电源

技术领域

本实用新型属于电源设备技术领域，具体涉及一种新型24V装甲车的启动及供电电源。

背景技术

现有装甲车车载电池均采用铅酸蓄电池，因铅酸蓄电池在低温-40℃下工作需启动发动机时出现大量的无法启动故障，造成低温-40℃下装甲车无法正常使用，这是由于现有车载电池不具备充电加热功能，低温情况无法充电，或者充电电流较小，只有随着车载电池低温放电产热后自身温度提高才能实现正常充电；同时铅酸蓄电池在低温-40℃环境下的容量保持率仅有额定容量的11.1％，无法满足装甲车的电量需求；

另外现有电池在启动发动机后，发动机启动后开始输出电压，为车辆供电，也对电池组进行充电，但发动机启动后反向大电流容易对电池组造成冲击，降低电池的使用寿命。

因此需要研发一种可低温使用并且可避免反向大电流对电池组造成冲击的适用于装甲车的电源。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种新型24V装甲车的启动及供电电源。

为了解决技术问题，本实用新型的技术方案是：一种新型24V装甲车的启动及供电电源，包括电池箱体、电池模组和BMS电池管理系统，还包括充电继电器、放电继电器、供电继电器、充电二极管、放电二极管、加热继电器、加热膜、大功率熔断器和温度传感器，所述电池模组、BMS电池管理系统、充电继电器、放电继电器、供电继电器、充电二极管、放电二极管、加热继电器、加热膜和大功率熔断器均设置于电池箱体内，电池模组的正负极分别与BMS电池管理系统电连接，BMS电池管理系统连接ON档，所述电池模组的正极依次串联充电继电器和放电继电器，放电继电器分别连接正极铜柱和加热继电器，加热继电器与加热膜电连接，加热膜紧贴电池模组，温度传感器靠近电池模组，所述充电二极管和放电二极管串联，并且充电二极管和放电二极管的两端与充电继电器和放电继电器的两端并联，其中放电二极管与放电继电器串联，充电二极管与充电继电器串联，所述供电继电器也与充电继电器和放电继电器的两端并联，所述充电继电器、放电继电器、供电继电器、加热继电器和温度传感器分别与BMS电池管理系统电连接，所述电池模组的负极连接大功率熔断器，大功率熔断器连接负极铜柱，所述ON档、正极铜柱和负极铜柱均设置于电池箱体外部，正极铜柱和负极铜柱分别与装甲车的仪表和发动机电连接。

优选的，所述电池模组的正极与BMS电池管理系统之间的电路上设置有工作开关，工作开关设置于电池箱体外部。

优选的，所述电池模组的负极与大功率熔断器之间的电路上设置有霍尔电流传感器，霍尔电流传感器与BMS电池管理系统电连接。

优选的，所述温度传感器为多组，多组温度传感器分别与BMS电池管理系统电连接，多组温度传感器分别设置于电池模组各处。

优选的，所述电池箱体前端面中部位置设置有ON档、正极铜柱、负极铜柱、工作开关和维护充电接口，维护充电接口与电池模组电连接，电池箱体前端面下部位置设置有箱体固定脚，电池箱体左端面和右端面中部位置分别设置有承重提手。

优选的，所述电池模组包括电池、电池支架、固定板和螺杆，电池固定于电池支架内形成单体电池，电池支架四角预留有固定孔，电池模组由多个单体电池组合而成，螺杆为四个，四个螺杆分别穿过多个单体电池四角的固定孔形成电池组，所述固定板为两个，两个固定板分别设置于电池组前后两侧并且固定板的四角分别设置有预留孔，螺杆两端分别穿过预留孔并通过螺母进行固定。

优选的，所述固定板与电池组之间设置有1mm厚第一环氧树脂板。

优选的，所述多个单体电池左右两侧通过铜排进行串并联形成8串2并电池组，铜排与电池组之间采用4mm厚第二环氧树脂板绝缘，电池组左右两侧设置有支撑板，支撑板与电池组采用M4螺丝固定。

优选的，所述固定板上设置有凸台，电池箱体内设置有两个固定支架，电池模组设置有凸台的两端卡在两个固定支架中间，凸台与固定支架通过M6的螺丝进行固定。

优选的，所述加热膜设置于电池模组的上端面和下端面，加热膜紧贴各个单体电池。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型公开了一种新型24V装甲车的启动及供电电源，通过温度传感器检测电池模组的温度，通过供电继电器在ON档打开之前对车辆仪表设备进行供电，满足电池模组在未启动的情况下为车辆供电，通过放电继电器对电池模组放电保护进行管理，通过充电继电器对电池模组充电保护进行管理，放电二极管只允许放电电流通过，防止发动机启动后反向大电流对电池组造成冲击，充电二极管只允许充电电流通过，防止电池模组从充电口进行放电，加热继电器对加热膜进行加热管理，加热膜紧贴电池模组，对电池模组加热提供更好的管控，可使加热膜处于一个稳定的加热温度范围内，当温度较低时，BMS电池管理系统控制加热继电器导通，加热膜开始加热，使电池模组温度升高，实现-40℃低温时可大电流充电，以及低温放电；

(2)本实用新型电池模组采用超低温大倍率磷酸铁锂电池，在低温-40℃环境下工作，以额定电流放电，容量保持率可以达到额定容量的75％以上；电池模组能量较高，而且电压与铅酸电池相近，可以完美替代铅酸电池作为装甲车的动力电池使用；

(3)本实用新型电池模组前后两侧设置有固定板，左右两侧设置有支撑板，加热膜设置于电池模组的上端面和下端面，加热膜紧贴各个单体电池，可快速提升各个单体电池的温度，加热快，快速实现低温时大电流充电；

(4)本实用新型在电池模组的正极与BMS电池管理系统之间的电路上设置有工作开关，工作开关设置于电池箱体外部，当电池模组长时间不使用的情况下，关闭工作开关，可以起到更好的容量保存。

附图说明

图1为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的内部结构示意图；

图3为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的单体电池结构示意图；

图4为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的电池模组组装过程结构示意图；

图5为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的电池模组结构示意图；

图6为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的电气原理图；

图7为本实用新型一种新型24V装甲车的启动及供电电源的电路控制逻辑图。

附图标记说明：

1、电池箱体，2、电池模组，3、BMS电池管理系统，4、充电继电器，5、放电继电器，6、供电继电器，7、充电二极管，8、放电二极管，9、加热继电器，10、加热膜，11、大功率熔断器，12、ON档，13、正极铜柱，14、负极铜柱，15、工作开关，16、霍尔电流传感器，17、温度传感器，18、维护充电接口；

1-1、箱体固定脚，1-2、承重提手，1-3、固定支架；

2-1、电池，2-2、电池支架，2-3、固定板，2-4、螺杆，2-5、第一环氧树脂板，2-6、第二环氧树脂板，2-7、支撑板；

2-2-1、固定孔；

2-3-1、预留孔，2-3-2、凸台。

具体实施方式

下面结合实施例描述本实用新型具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

实施例1

如图1～2所示，本实用新型公开了一种新型24V装甲车的启动及供电电源，包括电池箱体1、电池模组2和BMS电池管理系统3，还包括充电继电器4、放电继电器5、供电继电器6、充电二极管7、放电二极管8、加热继电器9、加热膜10、大功率熔断器11和温度传感器17，所述电池模组2、BMS电池管理系统3、充电继电器4、放电继电器5、供电继电器6、充电二极管7、放电二极管8、加热继电器9、加热膜10和大功率熔断器11均设置于电池箱体1内，电池模组2的正负极分别与BMS电池管理系统3电连接，BMS电池管理系统3连接ON档12，所述电池模组2的正极依次串联充电继电器4和放电继电器5，放电继电器5分别连接正极铜柱13和加热继电器9，加热继电器9与加热膜10电连接，加热膜10紧贴电池模组2，温度传感器17靠近电池模组2，所述充电二极管7和放电二极管8串联，并且充电二极管7和放电二极管8的两端与充电继电器4和放电继电器5的两端并联，其中放电二极管8与放电继电器5串联，充电二极管7与充电继电器4串联，所述供电继电器6也与充电继电器4和放电继电器5的两端并联，所述充电继电器4、放电继电器5、供电继电器6、加热继电器9和温度传感器17分别与BMS电池管理系统3电连接，所述电池模组2的负极连接大功率熔断器11，大功率熔断器11连接负极铜柱14，所述ON档12、正极铜柱13和负极铜柱14均设置于电池箱体1外部，正极铜柱13和负极铜柱14分别与装甲车的仪表和发动机电连接。

所述供电继电器6用于ON档打开之前对车辆仪表设备供电，满足电池模组2在未启动的情况下为车辆供电。

所述放电继电器5用于对电池模组2放电保护进行管理，优异的通断性能，对电池模组2放电提供更好的保护。

所述放电二极管8只允许放电电流通过，可防止发动机启动后反向大电流对电池模组2造成冲击。

所述充电继电器4用于对电池模组2充电保护进行管理，优异的通断性能，对电池模组2充电提供更好的保护。

所述充电二极管7只允许充电电流通过，防止电池模组2从充电口进行放电。

所述加热继电器9用于对加热膜10进行加热管理，优异的通断性能，对电池模组2加热提供更好的管控，可使加热膜10处于一个稳定的加热温度范围内。

所述加热膜10用于对电池模组2进行加热，采用PI电池加热膜对电池模组2进行加热，导热性能更佳，在不同面积部位可满足不同的加热功率要求和加热温度要求，实现在加热面上的温度分布；保证电池模组2在最适宜的温度下进行最佳性能的工作。

所述温度传感器17用于检测电池模组2的温度，高精度的温度传感，实时监测电池模组2的温度。

所述大功率熔断器11为大电流保险装置，作为硬件保护措施，在系统过流保护失效的情况下，强制熔断从而保护电池模组2；

所述ON档12为控制电池模组2大功率工作开关信号，有效的降低电池模组2运行功耗。

实施例2

如图1、6所示，优选的，所述电池模组2的正极与BMS电池管理系统3之间的电路上设置有工作开关15，工作开关15设置于电池箱体1外部。

所述工作开关15用于管理BMS电池管理系统的工作状态，在电池模组2长时间不使用的情况下，关闭工作开关15，可以起到更好的容量保存作用。

如图2、6所示，优选的，所述电池模组2的负极与大功率熔断器11之间的电路上设置有霍尔电流传感器16，霍尔电流传感器16与BMS电池管理系统3电连接。

所述霍尔电流传感器16用于检测电池模组2运行时的电流，高精度的电流传感，实时监测线路上的电流，保证电池模组2的运行安全。

如图6所示，优选的，所述温度传感器17为多组，多组温度传感器17分别与BMS电池管理系统3电连接，多组温度传感器17分别设置于电池模组2各处。

所述BMS电池管理系统3是针对车辆启动供电电源、动力电池组、大功率便携式应急启动电源和储能等项目进行研制开发的一款集数据采集、故障分析和电池管理为一体的智能电池管理系统；

BMS电池管理系统能够实现对电池状态监测、充电放电运行控制、保护报警及通讯功能等，通过对电池状态的实时监测，保证系统的正常稳定安全运行，大大增加了电池成组的使用性能及循环寿命。

BMS电池管理系统设置有电池组管理单元：负责管理电池组，具有电池电压采集，多点温度采集等功能；并在电池组状态发生异常时驱动继电器断开电池组主回路，使电池组退出运行，保障电池使用安全。

BMS电池管理系统的功能如下：

电池管理系统功能：对电池组每一串的电压进行数据采集，对电池组内的温度进行采集，对总线电流进行数据采集；通过对采集到的数据进行分析处理，当达到设定保护参数值时，BMS通过控制直流接触器通断来对电池组进行过压、欠压、过流、过温和短路保护；

(1)电池模拟量高精度监测

包括电池组串实时电压检测，电池组充放电电流检测，单体电池端电压检测，电池组多点温度检测，电池组串漏电监测。

(2)电池系统运行告警

包括电池系统过压告警，电池系统欠压告警，电池系统过流告警，电池系统高温告警，电池系统低温告警，电池系统漏电告警，电池管理系统通信异常告警，电池管理系统内部异常告警。

(3)电池系统保护功能

电池管理系统在电池系统出现电压、电流、温度等模拟量出现超过安全保护门限的情况时，将进行故障隔离，将问题电池组串退出运行，同时上报保护信息，并在本地进行显示。

(4)自诊断功能

本实用新型BMS电池管理系统具备自诊断功能，在电池模拟量采集异常等其他异常时具备故障自诊断和本地显示的功能。

(5)驱动控制功能

BMS电池管理系统具有4路驱动控制，可控制4路直流接触器的闭合与断开，从而达到对电池组的充放电保护和加热管理。

本实用新型BMS电池管理系统具备高精度的电池组监测、智能化的电池管理、可靠性高的电池保护、灵活的系统配置等多方面的优点，为电池组提供了全面、精确、安全、可靠的管理保障。

实施例3

如图1所示，优选的，所述电池箱体1前端面中部位置设置有ON档12、正极铜柱13、负极铜柱14、工作开关15和维护充电接口18，维护充电接口18与电池模组2电连接，电池箱体1前端面下部位置设置有箱体固定脚1-1，电池箱体1左端面和右端面中部位置分别设置有承重提手1-2。

所述ON档信号状态保护动作如下：

(1)无ON档信号时

当BMS电池管理系统3检测到无ON档信号时，供电继电器6处于闭合状态，充电继电器4、放电继电器5和加热继电器9处于断开状态；电池模组2从供电继电器6放电输出，当BMS电池管理系统3检测到单体电池当前电压小于放电保护值2.50V条件时，断开供电继电器6，电池模组2处于过放保护状态；当BMS电池管理系统3检测到单体电池当前电压大于恢复值3.00V条件时自动恢复；

无ON档信号时，请勿从输出端子处充电；需要充电时需要使用专用充电器从维护充电接口18充电，电池充满后专用充电器自动停止充电；因考虑客户使用时可能会使用其它类型充电器从输出端子处对电池模组2进行充电，对供电继电器6设置了充电保护值，当BMS检测到单体电池当前电压大于充电保护值3.65V条件时，断开供电继电器6，电池模组2处于过充保护状态；当BMS检测到单体电池当前电压小于恢复值3.50V条件时自动恢复；

(2)有ON档信号时

当BMS电池管理系统3检测到有ON档信号时，放电继电器5处于闭合状态，1S后断开供电继电器6；当温度＞-5℃时，加热继电器9无动作，加热继电器9处于断开状态，闭合充电继电器4，允许电池模组2进行大电流充电；当温度≤-5℃时，闭合加热继电器9，加热膜10开始工作，加热电池模组2，闭合充电继电器4，允许电池模组2进行大电流充电。

过放保护：当BMS电池管理系统3检测到单体电池当前电压小于放电保护值1.50V条件时，断开放电继电器5，电池模组2处于过放保护状态；当BMS电池管理系统3检测到单体电池当前电压大于恢复值2.50V条件时自动恢复；若BMS电池管理系统3过放保护后，一直未检测到有充电电流出现，30S后断开所有继电器，BMS电池管理系统3进入休眠状态，重启工作开关15后恢复。

过充保护：当BMS电池管理系统3检测到单体电池当前电压大于充电保护值3.65V条件时，断开充电继电器4，电池组处于过充保护状态；当BMS电池管理系统3检测到单体电池当前电压小于恢复值3.50V条件时自动恢复。

所述维护充电接口18是为解决锂电池串联成组后因各单体电池的不均衡度扩大而导致电池模组2循环寿命大大缩短而采用模块化均衡充电维护设计，即一个具有完备功能的受控的充电模块对应一个单体电池组成，并采用专有的均衡充电控制技术，保证各单体电池均能达到自身的最大容量且电压一致性好，确保电池模组2的不均衡度控制在容许的范围内，从而大大提高动力电池模组2的循环使用寿命；

所述维护充电接口18还可作为调试通讯接口，为电池模组2调试时所使用的专用通讯接口。

实施例4

如图3～5所示，优选的，所述电池模组2包括电池2-1、电池支架2-2、固定板2-3和螺杆2-4，电池2-1固定于电池支架2-2内形成单体电池，电池支架2-2四角预留有固定孔2-2-1，电池模组2由多个单体电池组合而成，螺杆2-4为四个，四个螺杆2-4分别穿过多个单体电池四角的固定孔2-2-1形成电池组，所述固定板2-3为两个，两个固定板2-3分别设置于电池组前后两侧并且固定板2-3的四角分别设置有预留孔2-3-1，螺杆2-4两端分别穿过预留孔2-3-1并通过螺母进行固定。

如图4所示，优选的，所述固定板2-3与电池组之间设置有1mm厚第一环氧树脂板2-5。

所述电池模组2为8串2并单体电池组合而成，电池组是采用螺杆2-4通过螺母进行固定，两边固定板2-3为钣金材质，电池组与固定板2-3之间采用1mm厚第一环氧树脂板2-5进行绝缘。

所述电池2-1采用超低温大倍率磷酸铁锂电池，通过串并联结合组成电池模组，在低温-40℃环境下工作，以额定电流放电，容量保持率可以达到额定容量的75％以上。

本实用新型将小容量3300mAh三元锂单体电芯更换为大容量42Ah磷酸铁锂单体电池，随着单体数量的减少，电池故障率随之降低，使电池模组2使用性能更稳定，循环寿命更长。

本实用新型采用ABS+PE阻燃材质制作的而成的聚合物电池支架2-2将电池2-1固定在电池支架2-2内，电池支架2-2分为两部分，之间通过卡扣的形式固定在一起；电池支架2-2四个角的位置留有固定孔2-2-1，方便电池组安装成型；电池支架2-2中间留有矩形孔，为方便电池组散热和留有膨胀空间。

单体电池参数如下：

单体电池电性能如下：

电池安全性能测试

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实施例5

如图5所示，优选的，所述多个单体电池左右两侧通过铜排进行串并联形成8串2并电池组，铜排与电池组之间采用4mm厚第二环氧树脂板2-6绝缘，电池组左右两侧设置有支撑板2-7，支撑板2-7与电池组采用M4螺丝固定。

所述电池模组2的电气参数如下：

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本实用新型电池模组2为8串2并电池组，8串铁锂电池标称电压25.6V实际上就是铅酸电池的24V。

所述电池模组2串并联采用铜排进行串并联的结构设计，铜排与电池组之间采用4mm厚第二环氧树脂板2-6绝缘，在串并联接处下沉2mm，方便将串并联铜排卡进槽内固定；总正极和总负极留出接线端和接线孔，方便与电路中铜排进行联接。

电池模组2左右两端各采用4mm厚环氧树脂板进行绝缘，环氧树脂板与支撑板2-7之间采用M4螺丝固定，既可以起到绝缘作用，又可以对电池模组2结构进行加强，防止震动造成电池模组2变形。

如图2和4所示，优选的，所述固定板2-3上设置有凸台2-3-2，电池箱体1内设置有两个固定支架1-3，电池模组2设置有凸台2-3-2的两端卡在两个固定支架1-3中间，凸台2-3-2与固定支架1-3通过M6的螺丝进行固定。

如图2所示，优选的，所述加热膜10设置于电池模组2的上端面和下端面，加热膜10紧贴各个单体电池。

本实用新型电池模组2测试项如下：

1、过压保护测试

采用充电测试设备，给出高于电池模组2上限电压值的电压对电池模组2进行充电测试，在测试过程中观察电池模组2电压在达到设定保护参数值时，BMS有没有对电池模组2进行保护；

2、欠压保护测试

采用放电测试设备对电池模组2进行放电测试，在测试过程中观察电池模组2电压在达到设定保护参数值时，BMS有没有对电池模组2进行保护；

3、过流保护测试

采用充电测试设备，给出高于电池模组2上限充电电流值的电流对电池模组2进行充电过流测试；

采用放电测试设备，给出高于电池模组2上限放电电流值的电流对电池模组2进行放电过流测试；

在测试过程中观察电池模组2放电电流在达到设定保护参数值时，BMS有没有对电池模组2进行保护；

4、过温保护测试

采用恒温测试设备，给出高于电池模组2上限温度保护值的温度对电池模组2进行过温测试，在测试过程中观察电池模组2温度在达到设定保护参数值时，BMS有没有对电池模组2进行保护；

5、低温放电测试

-41℃(±2℃)环境下，以80W功率放电15min，然后以Is＝650A电流按照GJB 516B-2009中第4.5.11规定试验；

-30℃(±2℃)环境下，以110A放电30S，然后以Is＝650A电流按照GJB 516B-2009中第4.5.11规定试验；

6、容量测试

6.1、常温容量

在+25℃环境温度下，以0.2C电流放电，电池模组2放电容量不低于额定值84Ah。

6.2、低温容量

在-25℃环境温度下，以0.2C电流放电，电池模组2放电容量不低于额定值84Ah的85％；在-40℃环境温度下，以0.2C电流放电，电池模组2放电容量不低于额定值84Ah的80％。

6.3、高温容量

在+55℃环境温度下，以0.2C电流放电，电池模组2放电容量不低于额定值84Ah的98％。

7、荷电保持能力

经+60℃及-40℃环境温度储存后，恢复到常温后的电池模组2荷电保持能力应不低于额定值84Ah的90％，即75.6Ah。

8、贮存性能

电池模组2经+60℃及-40℃环境温度贮存后，应能放出额定容量的90％，并不应出现异常现象。

9、环境适应性

电池模组2工作环境温度为-40℃～+55℃。

10、可靠性设计

(1)可靠性指标要求

电池模组2平均故障间隔时间：MTBF≥30000h。

(2)可靠性设计分析

从电池模组2的组成可知，包括电池2-1、电池支架2-2、固定板2-3和螺杆2-4均为简单的机械件。其中电池支架2-2、固定板2-3和环氧树脂板主要起到电池模组2的固定和防护作用，其可靠性较高，故电池模组2的可靠性重点环节为电池电芯和电池管理系统，即可靠性设计重点是保证电池电芯和电池管理系统的可靠性满足系统要求。

11、抗冲击、振动设计

为确保电池模组2能够适应振动及冲击环境条件，在方案设计中采取了以下具体抗冲击、振动设计措施：

电池模组2壳体在设计时提高构件的结构强度，不采用悬臂结构，使其在规定的振动及冲击环境条件下不发生变形、开裂等故障；

电池模组2内电池2-1安装在电池支架2-2内，电池支架2-2由进口ABS材料制成，具有优良的抗冲击性。电池2-1安装在电池支架2-2中，有效提高了电池的抗冲击、振动性能。

螺钉安装时均有平垫、弹垫等防松设计，且在工艺上采取气动工具进行紧固，确保上紧力矩，有效预防了螺钉因人为因素没有紧固到位而在振动条件下产生松动；

电池模组2内的电气线路均按固定绑扎工艺要求，设计固定件、走线架等，确保按要求进行固定绑扎，以防止冲击、振动造成线路断路等故障。

12、维修性设计

(1)可达性

电池模组2的器件基本安装在电池箱体1内，电池箱体1顶盖板采用螺钉紧固，将螺钉拧出后，拆开电池箱体1顶盖板，可方便对所有器件维修和拆装，可达性良好；

(2)故障定位

本实用新型注重电池模组2的检测和故障诊断，选用的电池管理系统具有较高的故障定位能力，可及时显示电池模组2故障信息，提高检测和故障诊断的效率，确保结果准确可靠；

(3)设计中较高的标准化及互换性程度

设计中优先选用具有互换性的通用件，与国内各知名品牌的器材安装方式和尺寸均相同，完全具有互换性；

紧固方式为通用方式，紧固件均为标准件，以尽量减少维修所需的工具、维修保障设备及设施的种类和数量，满足维修经济性的要求。

(4)设计中采用防差错措施及识别标记

电池模组2的输出为正、负极输出铜柱，设有正、负极标识，标识颜色不同，红色为正极，黑色为负极，确保维修或更换方便快捷，防差错。

13、保障性设计

(1)保障性设计

本实用新型中电池模组2采用的器件均为技术成熟的标准系列产品，具有很高的可靠性。在产品设计中，所有器件均从公司元器件优选目录中选取，全部选用国产化产品，从而提高产品的保障性和维修性。

紧固件的选用按标准化要求执行，全部采用标准件。

(2)培训和培训保障资源

在产品交付用户后，根据需要，可对用户的操作人员进行建制性培训。

培训内容包括：电池模组2组成和功能、产品测试、技术支援、使用注意事项等方面进行培训。

(3)技术资料

电池模组2交付时提供产品使用说明书，详细写有使用注意事项，如可否充电、不可接近火源、短路和不可随意拆卸等以及维护保养的要求，产品维护保障提供技术依据。

14、测试性设计

在电池模组2的设计中重点考虑了功能和性能的测试性，以及故障检测的方便快捷。为此，电池管理系统设计有较全面的自动检测和保护功能。当电池模组2发生故障时，可自动并根据故障情况停止供电。

本实用新型采用的电池模组2设计有BMS电池管理系统3，可通过通信接口与检测软件实时通信，对电池模组2进行自动故障检测。

具有PC上位机显示通信功能，安装调试准确，方便、快捷；电池与保护板模块初始连接完毕后，充放电均为关闭，保护板模块处于休眠状态状态；在充放电口短接，或充电器接通后即转为正常状态，状态的变化均有LED指示。

具有过充、过放，过流、短路保护功能，具有电池组和和NTR的温度保护功能，保护值可根据实际要求，通过PC上位机软件设定，调整方便。

以上自动报警检测功能涵盖了电池模组2的常见故障模式，用户根据显示的故障信息，可方便的判定故障情况和故障点。

15、安全性设计

设计时，充分考虑了贮存、运输和维修时的安全。对电池模组2电芯的安全性重点进行调研和确认。电芯经短路、过充、挤压、针刺等安全性测试，安全性符合国家标准。在壳体设计时，对电池模组2的安装结构和强度等均进行了认真分析计算，可确保贮存、运输的安全。

电池模组2设有齐全的保护功能，在发生可能会导致安全事故障的故障时，如过电压、过载、短路、过充、过放、高温等时，均会自动保护，确保电池模组2安全运行，不泄漏、不起火、不爆炸。

电池模组2采用防误操作设计，在电池箱体1壳体设置有警示标语，对可能产生的安全因素，均给以提示、警告，如不可接近火源、短路和不可随意拆卸等安全注意事项，以防止操作人员误操作或其它原因引起安全事故。

电池模组2所有材料均为不自燃或阻燃性。

16、环境适应性

在产品设计过程中，根据技术协议对电池模组2进行了相应的环境适应性设计，确保电池模组2能在规定的环境条件下正常工作。主要采取了以下具体措施：

(1)电芯采用宽温型产品，可确保电池模组2在+55℃环境温度下，以1C电流放电，放电容量不低于额定值；在-40℃环境温度下，以0.2C电流放电，电池模组2放电容量不低于额定值的80％等环境使用要求；

(2)设计时采用了防潮、防霉、防砂尘和防盐雾的措施，电池箱体1采用密封结构，在电池模组2表面进行三防涂覆处理；可保证电池模组2在高温、高湿等环境中的安全可靠性；

(3)电池模组2采取了防冲击、振动设计措施，可确保在系统规定的冲击、振动环境下正常工作。

综上所述，电池模组2的环境适应性良好，能够满足系统要求。

本实用新型的工作原理如下：

如图6、7所示，本实用新型公开了一种新型24V装甲车的启动及供电电源，电池模组2的正负极分别与BMS电池管理系统3电连接，BMS电池管理系统3连接ON档12，所述电池模组2的正极依次串联充电继电器4和放电继电器5，放电继电器5分别连接正极铜柱13和加热继电器9，加热继电器9与加热膜10电连接，加热膜10紧贴电池模组2，温度传感器17靠近电池模组2，所述充电二极管7和放电二极管8串联，并且充电二极管7和放电二极管8的两端与充电继电器4和放电继电器5的两端并联，其中放电二极管8与放电继电器5串联，充电二极管7与充电继电器4串联，所述供电继电器6也与充电继电器4和放电继电器5的两端并联，所述充电继电器4、放电继电器5、供电继电器6、加热继电器9和温度传感器17分别与BMS电池管理系统3电连接，所述电池模组2的负极连接大功率熔断器11，大功率熔断器11连接负极铜柱14，所述ON档12、正极铜柱13和负极铜柱14均设置于电池箱体1外部，正极铜柱13和负极铜柱14分别与装甲车的仪表和发动机电连接，本实用新型通过温度传感器17检测电池模组2的温度，通过供电继电器6在ON档打开之前对车辆仪表设备进行供电，满足电池模组2在未启动的情况下为车辆供电，通过放电继电器5对电池模组2放电保护进行管理，通过充电继电器4对电池模组充电保护进行管理，放电二极管8只允许放电电流通过，防止发动机启动后反向大电流对电池组造成冲击，充电二极管7只允许充电电流通过，防止电池模组2从充电口进行放电，加热继电器9对加热膜10进行加热管理，加热膜10紧贴电池模组2，对电池模组2加热提供更好的管控，可使加热膜10处于一个稳定的加热温度范围内，当温度较低时，BMS电池管理系统3控制加热继电器9导通，加热膜10开始加热，使电池模组2温度升高，实现-40℃低温时可大电流充电，以及低温放电。

本实用新型电池模组采用超低温大倍率磷酸铁锂电池，在低温-40℃环境下工作，以额定电流放电，容量保持率可以达到额定容量的75％以上；电池模组能量较高，而且电压与铅酸电池相近，可以完美替代铅酸电池作为装甲车的动力电池使用。

本实用新型电池模组前后两侧设置有固定板，左右两侧设置有支撑板，加热膜设置于电池模组的上端面和下端面，加热膜紧贴各个单体电池，可快速提升各个单体电池的温度，加热快，快速实现低温时大电流充电。

本实用新型在电池模组的正极与BMS电池管理系统之间的电路上设置有工作开关，工作开关设置于电池箱体外部，当电池模组长时间不使用的情况下，关闭工作开关，可以起到更好的容量保存。

如图7所示，本实用新型的电气控制逻辑说明如下：

第一步：打开工作开关15，电池模组2进入工作模式，BMS电池管理系统3开始工作；

第二步：BMS电池管理系统3自检，采集各单元数据信息，无故障信息时，闭合供电继电器6；有故障信息时，继电器无动作；

第三步：闭合供电继电器6，电池模组2有电压输出，电流通过供电继电器6到达正极铜柱13，给装甲车内仪表供电，此时电压是宽压20～28V之间，电流≤20A；

第四步：打开ON档12，给BMS电池管理系统3提供ON档开关信号；

第五步：闭合放电继电器5，电池模组2开始大功率输出，电流通过放电二极管8和放电继电器5到达正极铜柱13，此时电压是宽压20-28V之间，启动电流≥800A/3S；1S后断开供电继电器6，同时检测电池模组2温度；

第六步：3S后启动装甲车内发动机；

第七步：发动机启动后开始输出电压，为装甲车供电；

第八步：对电池模组2进行充电；

(1)闭合放电继电器5后，BMS电池管理系统3检测电池模组2温度，当温度＞-5℃时，加热继电器9无动作，执行(5)；当温度≤-5℃时，执行(2)；

(2)闭合加热继电器9，加热膜10开始工作；

(3)电池模组2开始加热；

(4)当加热温度＞-5℃时，执行(5)；

(5)闭合充电继电器4，允许电池模组2充电，电流通过充电二极管7和充电继电器4充入电池模组2中，执行上述第八步；

(6)当加热温度＞10℃时，断开加热继电器9；

(7)停止加热；

第九步：关闭ON档12，给BMS电池管理系统3提供ON档开关信号；

第十步：闭合供电继电器6；再次使用车辆时从第三步继续执行；

第十一步：3S后断开充电继电器4和放电继电器5，停止电池模组2大功率放电和充电；

第十二步：长期不适用车辆时，关闭工作开关15，电池模组2进入贮存模式；

第十三步：BMS电池管理系统3停止工作。

上面对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。

Claims (10)

1.一种新型24V装甲车的启动及供电电源，包括电池箱体（1）、电池模组（2）和BMS电池管理系统（3），其特征在于：还包括充电继电器（4）、放电继电器（5）、供电继电器（6）、充电二极管（7）、放电二极管（8）、加热继电器（9）、加热膜（10）、大功率熔断器（11）和温度传感器（17），所述电池模组（2）、BMS电池管理系统（3）、充电继电器（4）、放电继电器（5）、供电继电器（6）、充电二极管（7）、放电二极管（8）、加热继电器（9）、加热膜（10）和大功率熔断器（11）均设置于电池箱体（1）内，电池模组（2）的正负极分别与BMS电池管理系统（3）电连接，BMS电池管理系统（3）连接ON档（12），所述电池模组（2）的正极依次串联充电继电器（4）和放电继电器（5），放电继电器（5）分别连接正极铜柱（13）和加热继电器（9），加热继电器（9）与加热膜（10）电连接，加热膜（10）紧贴电池模组（2），温度传感器（17）靠近电池模组（2），所述充电二极管（7）和放电二极管（8）串联，并且充电二极管（7）和放电二极管（8）的两端与充电继电器（4）和放电继电器（5）的两端并联，其中放电二极管（8）与放电继电器（5）串联，充电二极管（7）与充电继电器（4）串联，所述供电继电器（6）也与充电继电器（4）和放电继电器（5）的两端并联，所述充电继电器（4）、放电继电器（5）、供电继电器（6）、加热继电器（9）和温度传感器（17）分别与BMS电池管理系统（3）电连接，所述电池模组（2）的负极连接大功率熔断器（11），大功率熔断器（11）连接负极铜柱（14），所述ON档（12）、正极铜柱（13）和负极铜柱（14）均设置于电池箱体（1）外部，正极铜柱（13）和负极铜柱（14）分别与装甲车的仪表和发动机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述电池模组（2）的正极与BMS电池管理系统（3）之间的电路上设置有工作开关（15），工作开关（15）设置于电池箱体（1）外部。

3.根据权利要求1所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述电池模组（2）的负极与大功率熔断器（11）之间的电路上设置有霍尔电流传感器（16），霍尔电流传感器（16）与BMS电池管理系统（3）电连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述温度传感器（17）为多组，多组温度传感器（17）分别与BMS电池管理系统（3）电连接，多组温度传感器（17）分别设置于电池模组（2）各处。

5.根据权利要求2所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述电池箱体（1）前端面中部位置设置有ON档（12）、正极铜柱（13）、负极铜柱（14）、工作开关（15）和维护充电接口（18），维护充电接口（18）与电池模组（2）电连接，电池箱体（1）前端面下部位置设置有箱体固定脚（1-1），电池箱体（1）左端面和右端面中部位置分别设置有承重提手（1-2）。

6.根据权利要求1所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述电池模组（2）包括电池（2-1）、电池支架（2-2）、固定板（2-3）和螺杆（2-4），电池（2-1）固定于电池支架（2-2）内形成单体电池，电池支架（2-2）四角预留有固定孔（2-2-1），电池模组（2）由多个单体电池组合而成，螺杆（2-4）为四个，四个螺杆（2-4）分别穿过多个单体电池四角的固定孔（2-2-1）形成电池组，所述固定板（2-3）为两个，两个固定板（2-3）分别设置于电池组前后两侧并且固定板（2-3）的四角分别设置有预留孔（2-3-1），螺杆（2-4）两端分别穿过预留孔（2-3-1）并通过螺母进行固定。

7.根据权利要求6所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述固定板（2-3）与电池组之间设置有1mm厚第一环氧树脂板（2-5）。

8.根据权利要求6所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述多个单体电池左右两侧通过铜排进行串并联形成8串2并电池组，铜排与电池组之间采用4mm厚第二环氧树脂板（2-6）绝缘，电池组左右两侧设置有支撑板（2-7），支撑板（2-7）与电池组采用M4螺丝固定，所述电池（2-1）采用超低温大倍率磷酸铁锂电池。

9.根据权利要求6所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述固定板（2-3）上设置有凸台（2-3-2），电池箱体（1）内设置有两个固定支架（1-3），电池模组（2）设置有凸台（2-3-2）的两端卡在两个固定支架（1-3）中间，凸台（2-3-2）与固定支架（1-3）通过M6的螺丝进行固定。

10.根据权利要求8所述的一种新型24V装甲车的启动及供电电源，其特征在于：所述加热膜（10）设置于电池模组（2）的上端面和下端面，加热膜（10）紧贴各个单体电池。