一种用于防爆搬运车的动力系统的制作方法

本发明属于动力系统领域，涉及一种用于防爆搬运车的动力系统。

背景技术：

1、舰船用的防爆搬运车需要在海上船舶使用，需要克服海上的众多不利因素。同时，在实际使用过程中，现有搬运车低温充电困难、续航时间短，电池组数据采集、均衡管理效果差以及控制策略不当等问题，急需解决。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于防爆搬运车的动力系统，以解决现有搬运车低温充电困难、续航时间短，电池组数据采集、均衡管理效果差以及控制策略不当等问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于防爆搬运车的动力系统，该系统包括央控制隔爆箱、电池加热模块、dc220v直流电源、防爆电池组、防爆电机驱动器、防爆显示器和充电机；

3、中央控制隔爆箱采用hwbms-001，连接电池加热模块、dc220v直流电源、防爆电池组、防爆电机驱动器、防爆显示器和充电机，用于完成电池组状态监测、上下电动作决策执行、及系统自检；

4、电池加热模块采用dc220v供电，连接防爆电池组，用于为电池加热；

5、防爆电池组包括电池组1和电池组2，每个电池组采用16块电芯串联的方式，用于为搬运车提供动力；

6、电机驱动器的输入电压为dc36-48v，最大电流为150a，用于驱动电机；

7、防爆显示器采用dc12v电源接口，rs485通信接口；

8、充电机用于为防爆电池组充电，输入ac220v，输出dc48v；

9、该系统的工作流程包括：

10、s1、通过旋转搬运车上的旋钮开关进行系统上电，若上电正常，显示器电源指示灯为绿色；

11、s2、系统正常上电后，系统进行整车状态参数自检，自检完成后，显示器显示电池组的状态信息；

12、s3、旋转电机启动/停止按钮，电机供电正常，通过车体手动档杆进行前进/后退以及调速控制，显示器实时查看电池组状态参数；

13、s4、插入充电枪，主显示器显示电池组充电状态，系统默认电池组1优先充电，显示器显示电池组1处于充电状态，电池电量达到预设状态时，系统自动切换至电池组2进行充电；

14、s5、拔掉充电枪，系统默认电池组2优先放电，显示器显示电池组2处于放电状态，电池电量达到预设状态时，切换至电池组1进行放电；

15、s6、在双电池组均处于亏点状态时，放电接触器均处于断开状态，旋转搬运车上的应急开回家旋钮开关，系统强行闭合电池组为电机控制器供电，主显示器显示电池健康状态严重警告信息。

16、进一步地，中央控制隔爆箱包括箱体、bms、dc12v直流电源、霍尔电流传感器、接触器、继电器和功率电阻，中央控制隔爆箱具有母线电压输入输出接口、电芯温度电压采集接口、显示器通信接口及负载供电接口。

17、进一步地，中央控制隔爆箱的箱体和箱盖分别采用厚12mm和8mm的低合金钢板焊接成型，箱体和箱盖采用螺栓紧密连接；中央控制隔爆箱进出线采用防爆填料函，填料函安装在箱体左右两侧，左右两侧箱体底部留有安装孔位，方便设备与支架安装；设备铭牌置于箱盖上，材料为黄铜。

18、进一步地，bms由1个电池主控单元bcu和2个电池前端采集管理单元bmu1和bmu2组成，dc12v直流电源、bcu安装在箱体内，bmu安装在箱体侧面。

19、进一步地，bmu1对应电池组1，bmu2对应电池组2，bmu完成各自对应的电池组中单体电池电压、温度检测，soc、soh计算，通过内部通信总线将检测和计算数据上报至bcu，bcu检测外部应急开回家信号，按照自身检测结果以及bmu上传的电池温度、电压数据，对系统工况进行状态评估，进行综合管理、调度和充放电管理。

20、进一步地，bcu选用st公司的stm32f105rbt6，bmu的主控芯片选用nxp公司的mpc5744p数字信号处理芯片。

21、进一步地，soc计算需要对电池进行电化学模型建模，建立仿真电池包内部结构物理和电学模型；根据固相物质守恒与电荷守恒、电解液液相物质守恒与电荷守恒、电极反应动力学等物理原则构建电池状态的偏微分方程，对该方程进行求解，并采用无极卡尔曼滤波算法求解方程组，最终得到正负极固相、电解液液相中各自的锂离子浓度，即为soc；在soc计算时，根据当前电池组内的最高最低电量电芯进行soc计算，综合平均后得到整包的soc。

22、进一步地，soh计算时，基于bmu实时采集的电池数据，结合电池电化学模型，对影响电池性能的老化参数进行参数敏感性分析，通过这些电化学老化参数得到电池的容量，健康状态信息，即为soh。

23、进一步地，bms软件包括bmu软件、bcu软件和显示软件；bmu软件包括数据采集、状态评估、均衡管理、充电机状态检测、故障处理、自检、数据交互软件，bcu软件包括外设控制、自检、数据存储、数据处理、报警故障判定、数据交互软件，显示软件包括电池组信息显示界面、系统自检显示界面和故障显示界面；bcu控制软件通过can连接bmu1软件和bmu2软件，通过rs485连接显示软件；bmu1软件获得电池组1母线电压、电流，电池组1单体电压、温度以及充电机信号，bmu2软件获得电池组2母线电压、电流，电池组2单体电压、温度以及充电机信号。

24、进一步地，中央控制隔爆箱的箱体采用铝材料进行了板材全焊接处理，对印制件进行了三防处理，连接器接线端做灌封处理，整体为密封设计防止水汽和盐雾进入箱内；采用高强度金属材料，结构设计避免应力集中，以抵抗船体结构传递来的冲击力；机箱外表面涂耐腐蚀防护漆。

25、本发明提供一种用于防爆搬运车的动力系统，本发明有效解决了现有搬运车低温充电困难、续航时间短，电池组数据采集、均衡管理效果差以及控制策略不当等问题，做到了先进可靠、风险可控、经久耐用。

技术特征：

1.一种用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，该系统包括中央控制隔爆箱、电池加热模块、dc220v直流电源、防爆电池组、防爆电机驱动器、防爆显示器和充电机；

2.如权利要求1所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，中央控制隔爆箱包括箱体、bms、dc12v直流电源、霍尔电流传感器、接触器、继电器和功率电阻，中央控制隔爆箱具有母线电压输入输出接口、电芯温度电压采集接口、显示器通信接口及负载供电接口。

3.如权利要求2所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，中央控制隔爆箱的箱体和箱盖分别采用厚12mm和8mm的低合金钢板焊接成型，箱体和箱盖采用螺栓紧密连接；中央控制隔爆箱进出线采用防爆填料函，填料函安装在箱体左右两侧，左右两侧箱体底部留有安装孔位，方便设备与支架安装；设备铭牌置于箱盖上，材料为黄铜。

4.如权利要求2所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，bms由1个电池主控单元bcu和2个电池前端采集管理单元bmu1和bmu2组成，dc12v直流电源、bcu安装在箱体内，bmu安装在箱体侧面。

5.如权利要求4所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，bmu1对应电池组1，bmu2对应电池组2，bmu完成各自对应的电池组中单体电池电压、温度检测，soc、soh计算，通过内部通信总线将检测和计算数据上报至bcu，bcu检测外部应急开回家信号，按照自身检测结果以及bmu上传的电池温度、电压数据，对系统工况进行状态评估，进行综合管理、调度和充放电管理。

6.如权利要求5所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，bcu选用st公司的stm32f105rbt6，bmu的主控芯片选用nxp公司的mpc5744p数字信号处理芯片。

7.如权利要求5所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，soc计算需要对电池进行电化学模型建模，建立仿真电池包内部结构物理和电学模型；根据固相物质守恒与电荷守恒、电解液液相物质守恒与电荷守恒、电极反应动力学等物理原则构建电池状态的偏微分方程，对该方程进行求解，并采用无极卡尔曼滤波算法求解方程组，最终得到正负极固相、电解液液相中各自的锂离子浓度，即为soc；在soc计算时，根据当前电池组内的最高最低电量电芯进行soc计算，综合平均后得到整包的soc。

8.如权利要求5所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，soh计算时，基于bmu实时采集的电池数据，结合电池电化学模型，对影响电池性能的老化参数进行参数敏感性分析，通过这些电化学老化参数得到电池的容量，健康状态信息，即为soh。

9.如权利要求5所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，bms软件包括bmu软件、bcu软件和显示软件；bmu软件包括数据采集、状态评估、均衡管理、充电机状态检测、故障处理、自检、数据交互软件，bcu软件包括外设控制、自检、数据存储、数据处理、报警故障判定、数据交互软件，显示软件包括电池组信息显示界面、系统自检显示界面和故障显示界面；bcu控制软件通过can连接bmu1软件和bmu2软件，通过rs485连接显示软件；bmu1软件获得电池组1母线电压、电流，电池组1单体电压、温度以及充电机信号，bmu2软件获得电池组2母线电压、电流，电池组2单体电压、温度以及充电机信号。

10.如权利要求1所述的用于防爆搬运车的动力系统，其特征在于，中央控制隔爆箱的箱体采用铝材料进行了板材全焊接处理，对印制件进行了三防处理，连接器接线端做灌封处理，整体为密封设计防止水汽和盐雾进入箱内；采用高强度金属材料，结构设计避免应力集中，以抵抗船体结构传递来的冲击力；机箱外表面涂耐腐蚀防护漆。

技术总结
本发明涉及一种用于防爆搬运车的动力系统，属于动力系统设计领域。本发明的系统包括央控制隔爆箱、电池加热模块、DC220V直流电源、防爆电池组、防爆电机驱动器、防爆显示器和充电机。本发明有效解决了现有搬运车低温充电困难、续航时间短，电池组数据采集、均衡管理效果差以及控制策略不当等问题，做到了先进可靠、风险可控、经久耐用。

技术研发人员：郭奎,赵珍强,张志强,张新福,黄海波,李周清,阎炼,王琦,杜昊,周捷
受保护的技术使用者：中国人民解放军92942部队
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13