一种新能源汽车废旧电池梯次利用管理系统的制作方法

本实用新型涉及一种新能源车技术领域，特别涉及一种新能源汽车废旧电池梯次利用管理系统，特别涉及其系统连接结构。

背景技术：

现有锂电叉车的电池管理系统主要针对新电池。梯次利用考虑直接移植新能源汽车的电池管理系统。针对新电池，全新开发电池管理系统成本过高，难以产业化。然而直接移植新能源汽车的电池管理系统，会出现通讯受限制、电器不匹配等问题。且叉车的整车控制系统与乘用车不同，需要针对叉车使用环境和梯次电池特点，改进乘用车原有的电池管理系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新能源汽车废旧电池梯次利用管理系统，包括：

电池模块，所述电池模块是从回收的新能源汽车废旧电池模块拆包筛选得到的；

主控单元，所述主控单元包括数字核心和若干功能模块，所述数字核心包括处理器、内存、计数器，用以进行计算和软件、数据存储，并且发送指令给所述功能模块；所述功能各模块接收所述数字核心经过计算后发出的指令，执行控制采集任务；

从控单元，所述从控单元连接在所述电池模块上，用以接收传感器采集到信息，以菊花链通讯的方式发送给所述主控单元。

进一步，一个主控单元管理多个从控单元。

将混合动力新能源汽车电池包拆解并梯次利用时，其电池模块数量较少，BMU控制的CMUs数量较少，而电动叉车储能系统的特点是电压平台较低，而容量需求大，因此所需模块数较多，即CMUs较多，当这些CMUs高频次的发送采集数据时，BMU内随机存储单元（RandomAccessMemory,RAM）的空间不够时，会出现通信障碍。用多个BMU可实现高精度的系统管理，但成本较高，不建议采用。可采取降低数据采集/发送频率的方式，仍可以用一个BMU管理较多的CMUs，维持较低的成本。

优选地，若干功能模块包括热管理模块、高压安全模块、供电模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、总电压总电流检测模块、均衡控制系统模块、充电系统模块、全局时钟模块，其中通信模块与从控单元相互传送信息。

进一步，还包括报警系统，报警系统与主控单元通过CAN总线相互联系，用于发送充电报警信号、高温报警信号、均衡报警信号、故障报警信号、电器超负荷报警信号。

当电池管理系统监测到绝缘异常、电压异常等各类故障时因及时发送故障警报，有些故障应直接关断主电路继电器，确保人员和设备安全。

叉车在进行负载启动、行进举升等动作时，需要瞬时大功率，意味着主回路电器电路需承载极大的脉冲电流，如果大电流持续时间过长，可能会引起电池系统内电器损伤、线束过热等危险，应发出电器超负荷报警。

叉车的正常班次过程中可能出现等待、暂停等行为，此时驾驶员转动钥匙，低压控制系统下电，应给电池管理系统传输休眠信号，若较长时间内（比如20min）无其它响应，说明本班次结束，则关断高压电池主回路继电器，若在此期间驾驶员转动钥匙，发送转柄信号（crank），给低压控制系统上电，则应给BMS传输唤醒信号，保持高压回路正常闭合。

当叉车在运行过程中，发生碰撞、行驶异常等各类意外时，驾驶员应按下急停开关，给BMS发送急停信号，关断高压电池主回路继电器，保证人员和设备安全。

基于安全和成本的双重考虑，采用充电末期被动均衡模式，对梯次电池进行均衡处理。随着电池系统随着循环使用，必然出现不同程度的一致性不佳问题，充电时个别电芯电压到达上限，而其它大部分电芯的SOC较低，此时锂电充电机端输出浮充电压，电源管理系统利用继电器阵列控制均衡电路，通过热量的形式将电压高的电芯电量放掉，逐步降低电芯间的电压差，实现电池均衡管理。因此也要求使用梯次电池时，每个月要利用专用的锂电充电机，进行至少一次长时间充电（大于8小时），以保证梯次电池的均衡问题不至于影响其使用寿命。

电池包由于单体间的性能差异，如果一直用铅酸充电机充电（或不充满电就直接使用），电池包内的电芯之间会出现较大压差，且不均衡现象将随着电池充放电循环不断恶化，这将极大的影响电池寿命。因此设计当电芯间压差大于150mV时（一般在充放电末期），应发出报警信号，提醒用户将电池接入锂电充电机，让电池管理系统在充电末期进行均衡维护。

更进一步，还包括电池荷电状态显示，用以将电池模块的剩余电量比传送给主控单元，当剩余电量比低于10%时，发出电量过低的报警信号。

乘用车的电池管理系统对电池荷电状态（StateOfCharge,SOC）的计算精度比叉车剩余电量的计算精度高，因此沿用电池管理系统的原有算法，将SOC信号上传给整车，时刻告知叉车驾驶员剩余电量百分比。基于安全考虑，为应对突发状况，需要在某些特定状况下发送报警信号:当剩余电量过低，SOC低于10%时，发出电量过低报警信号。

更进一步，还包括急停按钮，唤醒休眠按钮，通过认为操控发送及停信号或者唤醒休眠信号到主控单元，使得主控单元关断继电器。

本发明提供了一种针对叉车工作环境和梯次电池自身特性的电池管理系统，可实现多种安全策略保障、维持较低成本的效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的一种新能源汽车废旧电池用于电动叉车的系统的示意图。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本实用新型的一个较佳实施例，举例证明本实用新型可以实施，可以向本领域中的技术人员完整介绍本实用新型，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，其保护范围并非仅限于文中提到的实施例，本文的附图和说明本质上是举例说明而不是限制本实用新型。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，本实用新型的一个较佳实施例提供了一种新能源汽车废旧电池梯次利用管理系统，包括：电池模块，所述电池模块是从回收的新能源汽车废旧电池模块拆包筛选得到的；主控单元，所述主控单元包括数字核心和若干功能模块，所述数字核心包括处理器、内存、计数器，用以进行计算和软件、数据存储，并且发送指令给所述功能模块；从控单元，所述从控单元连接在所述电池模块上，用以接收传感器采集到信息，以菊花链通讯的方式发送给所述主控单元。

具体地，电池管理系统（BatteryManagementSystem,BMS）包括主控单元（BatteryManagementUnit,BMU）和从控单元（CellManagementUnit,CMU）。在硬件上选型上一般选用32位单片机作为主控芯片（BMU），比如飞思卡尔半导体公司生产的176针脚MPC5607B芯片；选用16位的单片机作为从控芯片（CMU），比如64针脚的MC33771芯片。主控芯片包括数字核心和多个功能模块，其中数字核心是指微控制单元（MCU,MicrocontrollerUnit）,它将处理器和内存、计数器等外围器件集成在一块芯片上，可进行计算和软件、数据存储，并发送指令给相应的模块，而各模块是执行单元，接收微控制单元经过计算后发出的指令，执行控制，采集等具体任务。从控单元CMU一般连接在电池模块上，接收各传感器采集到的电芯电压、温度等信息，以菊花链通讯的方式发送给BMU。

其中，一个主控单元管理n个从控单元。n为正整数。

将混合动力新能源汽车电池包拆解并梯次利用时，其电池模块数量较少，BMU控制的CMUs数量较少，而电动叉车储能系统的特点是电压平台较低，而容量需求大，因此所需模块数较多，即CMUs较多，当这些CMUs高频次的发送采集数据时，BMU内随机存储单元（RandomAccessMemory,RAM）的空间不够时，会出现通信障碍。用多个BMU可实现高精度的系统管理，但成本较高，不建议采用。可采取降低数据采集/发送频率的方式，仍可以用一个BMU管理较多的CMUs，维持较低的成本。

功能模块包括热管理模块、高压安全模块、供电模块、通信模块、数字信号输入模块、数字信号输出模块、总电压总电流检测模块、均衡控制系统模块、充电系统模块、全局时钟模块，其中通信模块与从控单元相互传送信息。

本实施例还包括报警系统，报警系统与主控单元通过CAN总线相互联系，用于发送充电报警信号、高温报警信号、均衡报警信号、故障报警信号、电器超负荷报警信号。

当电池管理系统监测到绝缘异常、电压异常等各类故障时因及时发送故障警报，有些故障应直接关断主电路继电器，确保人员和设备安全。

叉车在进行负载启动、行进举升等动作时，需要瞬时大功率，意味着主回路电器电路需承载极大的脉冲电流，如果大电流持续时间过长，可能会引起电池系统内电器损伤、线束过热等危险，应发出电器超负荷报警。

叉车的正常班次过程中可能出现等待、暂停等行为，此时驾驶员转动钥匙，低压控制系统下电，应给电池管理系统传输休眠信号，若较长时间内（比如20min）无其它响应，说明本班次结束，则关断高压电池主回路继电器，若在此期间驾驶员转动钥匙，发送转柄信号（crank），给低压控制系统上电，则应给BMS传输唤醒信号，保持高压回路正常闭合。

当叉车在运行过程中，发生碰撞、行驶异常等各类意外时，驾驶员应按下急停开关，给BMS发送急停信号，关断高压电池主回路继电器，保证人员和设备安全。

基于安全和成本的双重考虑，采用充电末期被动均衡模式，对梯次电池进行均衡处理。随着电池系统随着循环使用，必然出现不同程度的一致性不佳问题，充电时个别电芯电压到达上限，而其它大部分电芯的SOC较低，此时锂电充电机端输出浮充电压，电源管理系统利用继电器阵列控制均衡电路，通过热量的形式将电压高的电芯电量放掉，逐步降低电芯间的电压差，实现电池均衡管理。因此也要求使用梯次电池时，每个月要利用专用的锂电充电机，进行至少一次长时间充电（大于8小时），以保证梯次电池的均衡问题不至于影响其使用寿命。

电池包由于单体间的性能差异，如果一直用铅酸充电机充电（或不充满电就直接使用），电池包内的电芯之间会出现较大压差，且不均衡现象将随着电池充放电循环不断恶化，这将极大的影响电池寿命。因此设计当电芯间压差大于150mV时（一般在充放电末期），应发出报警信号，提醒用户将电池接入锂电充电机，让电池管理系统在充电末期进行均衡维护。

本实施例还包括电池荷电状态显示，用以将电池模块的剩余电量比传送给主控单元，当剩余电量比低于10%时，发出电量过低的报警信号。

乘用车的电池管理系统对电池荷电状态（StateOfCharge,SOC）的计算精度比叉车剩余电量的计算精度高，因此沿用电池管理系统的原有算法，将SOC信号上传给整车，时刻告知叉车驾驶员剩余电量百分比。基于安全考虑，为应对突发状况，需要在某些特定状况下发送报警信号:当剩余电量过低，SOC低于10%时，发出电量过低报警信号。

本实施例中还包括急停按钮，唤醒休眠按钮，通过认为操控发送及停信号或者唤醒休眠信号到主控单元，使得主控单元关断继电器。

本发明提供了一种针对叉车工作环境和梯次电池自身特性的电池管理系统，可实现多种安全策略保障、维持较低成本的效果。以上所述仅是本实用新型的优选实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。