快速充电系统、充电方法及高空作业设备与流程

本发明属于高空作业设备技术领域，更具体地，提供一种快速充电系统、充电方法及高空作业设备。

背景技术：

高空作业设备是一种将工作人员、机器设备举升至高空指定位置，以便从事安装、检修、救援等作业的专用设备，如消防车、高空作业平台、高空作业设备等，随着环保的要求越来越高，目前纯电动已成为未来的趋势，高空作业设备最常使用的储能装置是铅酸蓄电池，然而铅酸蓄电池使用寿命较短，一般为两年左右，能量密度低，充电时间较长，需要8个小时以上，并且每隔一段时间需要进行维护，增加工作量，相比铅酸电池系统，锂电池系统具有更长的循环寿命、更佳的放电性能、更大的能量密度、更方便的维护管理和更快捷的充电方式。

bms是电池管理系统的英文缩写，主要功能是监控、管理和保护锂电池，可对锂电池提供过充、过放、过流、过温、欠温等保护，并且实时检测电池的实时电压、充放电电流、单体温度和电压、故障状态等信息。

中国专利cn201810248915.2公开了一种锂电池电源控制系统和高空作业车，通过电源管理系统来控制锂电池的充电和放电过程，有效的保护锂电池，避免锂电池因为过充和过放导致锂电池损坏；该专利中电源管理系统电池管理系统为现有技术，其对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，在充电以及放电过程中根据不同阈值来切断充电或放电从而达到保护锂电池的作用，因此，上述专利其主要目的在于对锂电池的保护，而实现上述保护的电池管理系统则为现有技术，并没有对充电进行有效的控制。

技术实现要素：

针对现有技术中在充电过程中，电池管理系统和充电机之间没有进行有效通讯，电池管理系统不能对锂电池的故障进行相应的控制，存在较大的安全隐患，同时也影响工作效率的问题，提供一种快速充电系统。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种高空作业设备快速充电系统，包括锂电池系统、电池管理系统和车载充电机；

所述锂电池系统包括锂电池以及电池加热系统；

所述车载充电机的输出端分别与锂电池系统和电池管理系统连接，输入端用于连接外接电源；

所述电池管理系统用于监控、管理和保护锂电池，并与车载充电机通讯连接，控制充电电压和充电电流；

其中，所述锂电池管理系统根据实时检测到的锂电池的总电压、充电电流以及单体电压进行故障分级，并根据故障等级对车载充电机进行限制功率或停止充电的控制；

所述锂电池管理系统根据实时检测到的锂电池的电池温度控制电池加热系统的工作。

进一步地，所述车载充电机的输入端还设有过压保护器。

进一步地，所述电池管理系统通过加热接触器来控制电池加热系统工作。

本发明解决的另一问题在于提供一种高空作业设备，包括上述高空作业设备快速充电系统。

本发明还提供一种高空作业设备快速充电方法，包括以下步骤：

s1.车载充电机接入电源，唤醒电池管理系统工作；

s2.充电前，电池管理系统先检测锂电池的电池温度，若低于充电温度则开启电池加热系统将电池温度加热至可充电温度，然后进入正常充电模式；

s3.充电过程中，电池管理系统实时检测锂电池的电池温度、总电压、充电电流以及单体电压，并作出以下控制：

s31.当电池温度低于可充电温度，则开启电池加热系统将电池温度加热至可充电温度，然后进入正常充电模式；

s32.当电池温度、电压、充电电流以及单体电压的任意一个值高于其对应的第一预设值时，此时判定为二级故障，限制车载充电机的充电功率；

s33.当电池温度、电压、充电电流以及单体电压任意一个值高于其对应的第二预设值时，此时判定为一级故障，停止车载充电机的工作；

其中，所述电池温度包括最低温度和最高温度。

进一步地，步骤s1中车载充电机的输入端接入220v电源，输出端输出5v电源唤醒电池管理系统。

进一步地，步骤s2中电池管理系统若检测到电池温度的最低温度大于5℃，则进入正常充电模式，闭合电池内部主接触器，开始充电，直至充满；

若检测到电池温度的最低温度小于0℃，则进入加热模式，闭合加热接触器，当电池温度的最低温度达到5℃后，先闭合主接触器，然后断开加热继电器，进入正常充电模式；

若电池加热30分钟后，电池温度的最低温度仍未达到5℃，而电池温度的最高温度已达到30℃，或者加热到40分钟后，电池温度的最低温度未达到5℃，则停止加热，系统报加热故障。

进一步地，步骤s31中电池管理系统检测到电池温度的最低温度小于0℃，则首先开启加热接触器，，直至电池最低温度达到5℃后再吸合主接触器，最后断开加热接触器，进入正常充电模式。

进一步地，步骤s32中电池温度的第一预设值为45℃，总电压的第一预设值为29v，充电电流的第一预设值为130a，单体电压的第一预设值为4.18v。

进一步地，步骤s33中电池温度的第二预设值为50℃，总电压的第二预设值为29.4v，充电电流的第二预设值为150a，单体电压的第二预设值为4.2v。

与现有技术相比，有益效果：

本发明针对锂电池采用大电流充电，充电时间缩短一半，具有充电输入过压、过流保护，并且车载充电机与电池管理系统之间能通过can总线通讯，处理充电过程中的各类故障，提高锂电池充电的安全性。

本发明电池管理系统与车载充电机进行can通讯，控制充电电压和充电电流，且实时监控充电状态和故障信息，一旦发生充电故障，电池管理系统会根据故障等级对车载充电机进行限制功率或停止充电的控制。

本发明电池管理系统采用故障分级对充电进行控制，当发生一般故障时，电池管理系统限制充电功率，有效降低充电电流，保护锂电池的同时又不至使充车载电机的工作效率受到大的影响，而当发生严重故障的时才断开锂电池内的主接触器，停止供电以保护锂电池。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1高空作业设备快速充电系统示意图。

图2剪叉式高空作业平台结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种高空作业设备快速充电系统，包括锂电池系统、电池管理系统和车载充电机；

所述锂电池系统包括锂电池以及电池加热系统；

所述车载充电机的输出端分别与锂电池系统和电池管理系统连接，输入端用于连接外接电源；

所述电池管理系统用于监控、管理和保护锂电池，并与车载充电机通讯连接，控制充电电压和充电电流；

其中，所述锂电池管理系统根据实时检测到的锂电池的总电压、充电电流以及单体电压进行故障分级，并根据故障等级对车载充电机进行限制功率或停止充电的控制；

所述锂电池管理系统根据实时检测到的锂电池的电池温度控制电池加热系统的工作。

所述车载充电机的输入端还设有过压保护器

所述电池管理系统通过加热接触器来控制电池加热系统工作。

本实施例中车载充电机为大功率充电机，充电电流达到50a以上，4小时即可完成充电，并且具备充放电互锁功能，所述车载充电机的输入端还设有过压保护器，保护充电电压工作在85v～270v区间，防止电压过高烧坏车载充电机，所述车载充电机的辅助电源输出端能输出5v辅助电源唤醒电池管理系统；具体可以采用delta-q的型号ic1200充电机。

本实施例中电池加热系统用于加热锂电池，并且通过车载充电机的输出端供电，具体可以采用市面上销售的加热片、电阻丝、加热膜等。

本实施例中电池管理系统与车载充电机进行can通讯，控制充电电压和充电电流，且实时监控充电状态和故障信息，一旦发生充电故障，电池管理系统会根据故障等级对车载充电机进行限制功率或停止充电的控制。

本实施例针对锂电池采用大电流充电，充电时间缩短一半，具有充电输入过压、过流保护，并且车载充电机与电池管理系统之间能通过can总线通讯，处理充电过程中的各类故障，提高锂电池充电的安全性。

本实施例电池管理系统采用故障分级对充电进行控制，当发生一般故障时，电池管理系统限制充电功率，有效降低充电电流，保护锂电池的同时又不至使充车载电机的工作效率受到大的影响，而当发生严重故障的时才断开锂电池内的主接触器，停止供电以保护锂电池。

如图2所示，本实施例还提供一种包括上述高空作业设备快速充电系统的高空作业设备，其中，所述车载充电机安装在底盘的抽屉中。

本实施例还提供一种高空作业设备快速充电方法，包括以下步骤：

s1.车载充电机接入电源，唤醒电池管理系统工作；

s2.充电前，电池管理系统先检测锂电池的电池温度，若低于充电温度则开启电池加热系统将电池温度加热至可充电温度，然后进入正常充电模式；

s3.充电过程中，电池管理系统实时检测锂电池的电池温度、总电压、充电电流以及单体电压，并作出以下控制：

s31.当电池温度低于可充电温度，则开启电池加热系统将电池温度加热至可充电温度，然后进入正常充电模式；

s32.当电池温度、电压、充电电流以及单体电压的任意一个值高于其对应的第一预设值时，此时判定为二级故障，限制车载充电机的充电功率；

s33.当电池温度、电压、充电电流以及单体电压任意一个值高于其对应的第二预设值时，此时判定为一级故障，停止车载充电机的工作；

其中，所述电池温度包括最低温度和最高温度。

步骤s1中车载充电机的输入端接入220v电源，输出端输出5v电源唤醒电池管理系统。

步骤s2中电池管理系统若检测到电池温度的最低温度大于5℃，则进入正常充电模式，闭合电池内部主接触器，开始充电，直至充满；

若检测到电池温度的最低温度小于0℃，则进入加热模式，闭合加热接触器，当电池温度的最低温度达到5℃后，先闭合主接触器，然后断开加热继电器，进入正常充电模式；

若电池加热30分钟后，电池温度的最低温度仍未达到5℃，而电池温度的最高温度已达到30℃，或者加热到40分钟后，电池温度的最低温度未达到5℃，则停止加热，系统报加热故障。

步骤s31中电池管理系统检测到电池温度的最低温度小于0℃，则首先开启加热接触器，直至电池最低温度达到5℃后再吸合主接触器，最后断开加热接触器，进入正常充电模式。

步骤s32中电池温度的第一预设值为45℃，总电压的第一预设值为29v，充电电流的第一预设值为130a，单体电压的第一预设值为4.18v。

步骤s33中电池温度的第二预设值为50℃，总电压的第二预设值为29.4v，充电电流的第二预设值为150a，单体电压的第二预设值为4.2v，当发生一级故障时，电池管理系统首先停止车载充电机的输出，几秒后再断开主接触器，起到保护锂电池的作业。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施。