一种快速充电控制电路的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种快速充电控制电路。

背景技术：

工程类低速车不具备上路权限，通常厂区内需要储备油库对其进行燃油补给，进而给厂区增加管理难度及安全风险。因此将工程类低速车进行“油改电”被各行业看好，也是未来新能源发展的必然趋势。

电池包是电动汽车的动力来源，现有的电动汽车的电池包，由于供电平台很低，在规定电量的情况下，容量非常大。电压太低对充电设备要求高，充电时间一般在8-10小时。一天差不多一半的时间都在充电，不能满足使用要求。并且由于充电时间过长，差不多每个电池包需配备一个充电机，即用电设备与充电设备按1：1匹配，充电设备闲置率很高，成本高，进而造成电动汽车不能全面推广。

现有的电动汽车的电池包在出现低电量警示，又无法达到充电位置时，不能继续放电，造成电动汽车不能继续行驶，在一些紧急情况下无法满足使用要求。

鉴于此，实有必要提供一种快速充电控制电路以克服以上缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够对电池包进行快速充电且在一些紧急情况下能够对电池包进行强制放电的快速充电控制电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种快速充电控制电路，包括电池包、电池管理系统、开关模块、控制模块及应急告警模块，所述电池包包括多个电池组；

所述电池管理系统包括主机，所述主机通过所述开关模块与所述电池包相连；所述开关模块建立或断开所述开关模块与所述电池包之间的电性连接，当所述开关模块建立与所述电池包的电性连接时，所述开关模块将所述电池包提供的电源转换成第一电源并供电给所述主机；

所述主机还通过所述控制模块与所述电池包相连，所述主机通过控制所述控制模块来使所述多个电池组在放电时并联并在充电时串联；

所述应急告警模块包括应急续航开关，所述主机还与所述应急续航开关相连接；所述应急续航开关闭合，所述主机强制所述电池包进行放电。

在一个优选实施方式中，所述电池组的数量为两个并分别为第一电池组和第二电池组，所述第一电源包括正极和负极。

在一个优选实施方式中，所述开关模块包括DC/DC转换器、电源开关、休眠继电器、启动开关及电阻，所述DC/DC转换器与所述主机的电源引脚相连接；所述DC/DC转换器还通过所述电源开关与所述第一电池组的负极端相连接，所述DC/DC转换器还通过所述休眠继电器与所述第一电池组的正极端相连接；所述DC/DC转换器还通过所述电阻与所述启动开关的第一端相连接，所述启动开关的第二端与所述第一电池组的正极端相连接。

在一个优选实施方式中，所述电源开关为常闭式，所述启动开关为常开式。

在一个优选实施方式中，所述控制模块包括第一至第四继电器及二极管，所述第一电池组的正极端与所述二极管的阴极相连，并通过所述第一继电器与所述第二电池组的正极端相连；所述第一电池组的负极端与负极充放电端口相连，并通过所述第三继电器与所述第二电池组的负极端相连；所述第二电池组的正极端与正极充放电端口相连，所述第四继电器与所述第二继电器、所述二极管的阳极及所述第二电池组的负极端相连；在所述电池包放电时，所述第一继电器及所述第三继电器自动闭合，所述第一电池组通过所述第一继电器及所述第三继电器与所述第二电池组并联；在所述电池包充电时，所述主机控制所述第二继电器闭合，使所述第四继电器闭合，所述第一电池组通过所述第四继电器及所述二极管与所述第二电池组串联。

在一个优选实施方式中，所述第一继电器包括第一开关及第一线圈；所述第一开关的第一端分别与所述第一电池组的正极端、所述二极管的阴极相连，所述第一开关的第二端与所述第二电池组的正极端相连；所述第一线圈的第一端与所述第一电源的正极相连，所述第一线圈的第二端与所述第二继电器相连。

在一个优选实施方式中，所述第二继电器包括单刀双掷开关、第二线圈及第二开关，所述单刀双掷开关的公共端与所述第一电源的正极相连；所述单刀双掷开关的常闭端与所述第一线圈的第二端相连，所述单刀双掷开关的常闭端还与所述第三继电器相连，所述单刀双掷开关的常开端与所述第四继电器相连；所述第二线圈的第一端与所述第一电源的负极相连，所述第二线圈的第二端通过所述第二开关与所述第一电源的正极相连。

在一个优选实施方式中，所述第三继电器包括第三开关及第三线圈，所述第三开关的第一端与所述第一电池组的负极端相连，所述第三开关的第二端分别与所述第四继电器和所述第二电池组的负极端相连；所述第三线圈的第一端与所述单刀双掷开关的常闭端相连，所述第三线圈的第二端与所述第一电源的负极相连。

在一个优选实施方式中，所述第四继电器包括第四开关及第四线圈，所述第四开关的第一端与所述二极管的阳极相连，所述第四开关的第二端分别与所述第三开关的第二端、所述第二电池组的负极端相连；所述第四线圈的第一端与所述单刀双掷开关的常开端相连，所述第四线圈的第二端与所述第一电源的负极相连。

在一个优选实施方式中，所述应急续航开关的使用条件为所述电池包的剩余电量大于10％且小于25％。

本实用新型提供的快速充电控制电路通过设置控制模块将电池包内的电池组由并联转变为串联，电压加倍，容量减半，对电池包进行快速充电。本实用新型提供的快速充电控制电路还设置了应急续航开关，在满足应急开关使用条件且由应急需求的情况下，闭合应急续航开关，可对电池包进行强制放电，以满足续航需求。本实用新型提供的快速充电控制电路中还设置了检测模块、告警指示灯及蜂鸣器，检测模块可监测电池包的状态数据并回传给主机，主机根据收到的状态数据可点亮告警指示灯及使蜂鸣器鸣响来警示相关人员及时处理，有利于电池包的使用寿命及使用安全。

【附图说明】

图1为本实用新型提供的快速充电控制电路的原理框图。

图2为图1提供的快速充电控制电路的电路图。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并不是为了限定本实用新型。

当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参考图1，其为本实用新型提供的快速充电控制电路100的原理框图。所述快速充电控制电路100包括电池包10、充放电模块20、BMS(Battery Management System，电池管理系统)30、开关模块40、控制模块50及应急告警模块60。

所述电池包10与所述充放电模块20相连，所述电池包10通过所述充放电模块20进行充/放电。所述电池包10充电时由充电枪70插入到所述充放电模块 20进行充电，所述电池包10放电时给整车(图未示)供电。具体地，所述电池包10包括多个电池组。在本实施方式中，所述电池组的数量为两个即分别为第一电池组11和第二电池组12。在其他实施方式中，所述电池包10包括所述电池组的数量可根据实际情况进行相应调整。

所述BMS 30包括主机U1、CAN盒31及检测模块32，所述主机U1通过所述开关模块40与所述电池包10相连，所述开关模块40用于建立或断开所述开关模块40与所述电池包10之间的电性连接。当所述开关模块40与所述电池包10建立电性连接后，所述开关模块40将所述电池包10提供的电源转换成第一电源并供电给所述主机U1，使所述主机U1开始工作。具体地，所述第一电源包括正极和负极。

所述主机U1还与所述CAN盒31相连，所述CAN盒31用于检测是否有所述充电枪70插入到所述充放电模块20。当所述CAN盒31检测到有所述充电枪70插入到所述充放电模块20时将插枪信号回传给所述主机U1，所述主机 U1根据是否接收到所述插枪信号判断所述电池包10为充电状态还是放电状态。当所述主机U1没有接收到所述插枪信号时，所述主机U1判断所述电池包10 为放电状态。当所述主机U1接收到所述插枪信号时，所述主机U1判断所述电池包10为充电状态。

当所述电池包10为充电状态时，由所述开关模块40提供的第一电源和所述充电枪70提供的第二电源共同给所述主机U1供电以使其工作。当所述电池包10电量耗尽时，由所述充电枪70提供的第二电源单独给所述主机U1供电以使其工作。

所述主机U1还通过所述控制模块50与所述电池包10相连，所述主机U1 通过控制所述控制模块50来使所述多个电池组在放电时并联并在充电时串联。在本实施方式中，当所述主机U1判断所述电池包10为放电状态时，所述主机 U1控制所述控制模块50使所述电池包10内的第一电池组11和第二电池组12 为并联。当所述主机U1判断所述电池包10为充电状态时，所述主机U1控制所述控制模块50使所述电池包10内的第一电池组11和第二电池组12为串联以对所述电池包10进行快速充电。

所述主机U1还通过所述检测模块32与所述电池包10相连，所述检测模块 32用于检测所述电池包10的电压、电流及温度等状态数据并回传给所述主机 U1，所述主机U1根据收到的所述电池包10的状态数据计算出所述电池包10 的剩余电量(SOC，State Of Charge，荷电状态，又称剩余电量)。

所述应急告警模块60包括应急续航开关61、至少一个告警指示灯62及至少一个蜂鸣器63，所述应急续航开关61与所述主机U1相连接。当有应急续航需求且满足所述应急续航开关61的使用条件时，闭合所述应急续航开关61强制所述电池包10进行放电以使整车继续行驶。在本实施方式中，所述应急开关 61的使用条件为所述电池包10的剩余电量(SOC)大于10％且小于25％。

所述至少一个告警指示灯62及所述至少一个蜂鸣器63也均与所述主机U1 相连接，所述主机U1根据接收到的所述电池包10的状态数据及计算出的所述 SOC数值控制所述至少一个告警指示灯62点亮和所述至少一个蜂鸣器63鸣响进行低电量告警或者是故障告警，警示相关人员及时处理。

请参考图2，其为本实用新型提供的快速充电控制电路100的电路图。

所述充放电模块20包括总正继电器J1、总负继电器J2、正极充放电端口 21及负极充放电端口22，所述第二电池组12的正极端通过所述总正继电器J1 与正极充放电端口21相连，所述第二电池组12的正极端和负极端还均与所述控制模块50相连。所述第一电池组11的负极端通过所述总负继电器J2与负极充放电端口22相连，所述第一电池组11的负极端还分别与所述开关模块40、所述控制模块50相连，所述第一电池组11的正极端分别与所述开关模块40、所述控制模块50相连。具体地，所述总正继电器J1和所述总负继电器J2还均与所述主机U1相连并由所述主机U1控制闭合或断开。

所述开关模块40包括DC/DC转换器41、电源开关Q1、休眠继电器J3、启动开关Q2及电阻R1，所述DC/DC转换器41与所述主机U1的电源引脚VCC 相连接。所述DC/DC转换器41还通过所述电源开关Q1与所述第一电池组11 的负极端相连接，所述DC/DC转换器41还通过所述休眠继电器J3与所述第一电池组11的正极端相连接，所述休眠继电器J3还与所述主机U1相连并由所述主机U1控制闭合或断开。所述DC/DC转换器41还通过所述电阻R1与所述启动开关Q2的第一端相连接，所述启动开关Q2的第二端与所述第一电池组11 的正极端相连接。在本实施方式中，所述电源开关Q1为常闭式，所述启动开关 Q2为常开式。在其他实施方式中，所述电源开关Q1为常开式。

所述控制模块50包括第一至第四继电器S1-S4及二极管D1，所述第一电池组11的正极端与所述二极管D1的阴极相连，并通过所述第一继电器S1与所述第二电池组12的正极端相连。所述第一电池组11的负极端还通过所述第三继电器S3与所述第二电池组12的负极端相连，所述第四继电器S4与所述第二继电器S2、所述二极管D1的阳极及所述第二电池组12的负极端相连。在所述电池包10放电时，所述第一继电器S1及所述第三继电器S3自动闭合，所述第一电池组11通过所述第一继电器S1及所述第三继电器S3与所述第二电池组12 并联。在所述电池包10充电时，所述主机U1控制所述第二继电器S2闭合，使得所述第四继电器S4闭合，所述第一电池组11通过所述第四继电器S4及所述二极管D1与所述第二电池组12串联。

具体地，所述第一继电器S1包括第一开关K1及第一线圈L1。所述第一开关K1的第一端分别与所述第一电池组11的正极端、所述二极管D1的阴极相连，所述第一开关K1的第二端与所述第二电池组12的正极端相连。所述第一线圈L1的第一端与所述第一电源的正极相连，所述第一线圈L1的第二端与所述第二继电器S2相连。

所述第二继电器S2包括单刀双掷开关KS、第二线圈L2及第二开关K2，所述单刀双掷开关KS的公共端与所述第一电源的正极相连。所述单刀双掷开关 KS的常闭端与所述第一线圈L1的第二端相连，所述单刀双掷开关KS的常闭端还与所述第三继电器S3相连，所述单刀双掷开关KS的常开端与所述第四继电器S4相连。所述第二线圈L2的第一端与所述第一电源的负极相连，所述第二线圈L2的第二端通过所述第二开关K2与所述第一电源的正极相连。具体地，所述第二开关K2与所述主机U1相连并由所述主机U1控制闭合或断开。

所述第三继电器S3包括第三开关K3及第三线圈L3，所述第三开关K3的第一端与所述第一电池组11的负极端相连，所述第三开关K3的第二端分别与所述第四继电器S4和所述第二电池组12的负极端相连。所述第三线圈L3的第一端与所述单刀双掷开关KS的常闭端相连，所述第三线圈L3的第二端与所述第一电源的负极相连。

所述第四继电器S4包括第四开关K4及第四线圈L4，所述第四开关K4的第一端与所述二极管D1的阳极相连，所述第四开关K4的第二端分别与所述第三开关K3的第二端、所述第二电池组12的负极端相连。所述第四线圈L4的第一端与所述单刀双掷开关KS的常开端相连，所述第四线圈L4的第二端与所述第一电源的负极相连。

所述检测模块32的一端与所述主机U1的检测引脚CAN1相连接、另一端分别与所述第一电池组11、所述第二电池组12相连接。

所述快速充电控制电路100的原理如下：

手动闭合所述启动开关Q2一定时间，所述第一电池组11的正极端通过所述启动开关Q2及电阻R1与所述DC/DC转换器41进行电性连接，所述第一电池组11的负极通过所述电源开关Q1与所述DC/DC转换器41进行电性连接。所述DC/DC转换器41将所述电池包10的第一电池组11提供的电源转换成所述第一电源并供电给所述主机U1，所述主机U1开始工作并控制所述休眠继电器J3闭合。(但此时所述主机U1只工作一定时间，因为此时所述启动开关Q2 只闭合一定时间。)手动断开所述启动开关Q2，所述第一电池组11的正极端通过所述休眠继电器J3与所述DC/DC转换器进行电性连接，所述第一电池组11 的负极端通过所述电源开关Q1与所述DC/DC转换器进行电性连接。所述电池包10的第一电池组11通过所述DC/DC转换器持续给所述主机U1供电，所述主机U1持续工作。在本实施方式中，所述一定时间为5秒；所述第一电源为 12V或者24V。在其他实施方式中，先手动闭合所述电源开关Q1后再手动闭合所述启动开关Q2一定时间。

此时，所述第一继电器S1的第一开关K1和所述第三继电器S3的第三开关 K3自动闭合，所述第一电池组11和所述第二电池组12为并联。所述主机U1 通过所述CAN盒31检测是否有插枪信号，当所述主机U1检测到无插枪信号时，判断所述电池包10为放电状态。所述主机U1控制所述总正继电器J1和所述总负继电器J2闭合，所述电池包10给所述整车供电。

当所述主机U1检测到有插枪信号时，判断所述电池包10为充电状态，此时由所述第一电源和所述充电枪70提供的第二电源共同给所述主机U1供电。当所述电池包10彻底没电时，由所述充电枪70提供的第二电源独自给所述主机U1供电。所述主机U1控制所述第二开关K2闭合，使得所述第二继电器S2 的单刀双掷开关KS的公共端与所述单刀双掷开关KS的常开端相连，进而使所述第四继电器S4的第四开关K4自动闭合，进一步使所述第一继电器S1的第一开关K1和所述第三继电器S3的第三开关K3断开，所述第一电池组11和所述第二电池组12串联。此时所述电池包10电压加倍、容量减半，可对所述电池包10进行快速充电。所述主机U1控制所述总正继电器J1和总负继电器J2闭合，所述电池包10由所述充电枪70进行快速充电。

在所述电池包10进行充电过程中，当所述第四继电器S4发生故障粘死时，所述二极管D1用于防止所述第一电池组11、所述第二电池组12的正极端和负极端相连接造成短路。

本实用新型提供的快速充电控制电路通过设置控制模块将电池包内的电池组由并联转变为串联，电压加倍，容量减半，对电池包进行快速充电。本实用新型提供的快速充电控制电路还设置了应急续航开关，在满足应急开关使用条件且由应急需求的情况下，闭合应急续航开关，可对电池包进行强制放电，以满足续航需求。本实用新型提供的快速充电控制电路中还设置了检测模块、告警指示灯及蜂鸣器，检测模块可监测电池包的状态数据并回传给主机，主机根据收到的状态数据可点亮告警指示灯及使蜂鸣器鸣响来警示相关人员及时处理，有利于电池包的使用寿命及使用安全。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述的，因此对于熟悉领域的人员而言可容易实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及同等范围所限定的一般概念的精神和范围的前提下，本实用新型并不限定于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。