一种低压电池系统的制作方法

1.本实用新型属于锂电池系统技术领域，具体涉及一种各种车用低压电池系统或驻车空调电池系统类低压电池系统，可用于12v或24v低压电池或辅助电池系统，或驻车空调电池系统。


背景技术：

2.目前各种类型车辆配置发电机或dc/dc类低压充电系统，对电池系统采用恒压限流的充电模式，充电电压高低不一，12v系统充电可能在13.6v-16v之间不等，对于24v系统可能在27.2-32v不等，行业内考虑电池的安全性能，大多使用铁锂系统类锂电池，由于整车行业内发电机或dcdc类低压充电系统电压高低不等，电压是恒定的且不能调节，锂电池系统的单体电芯很容易出现过压状态，影响电池的使用寿命和安全性能，特别在电池一致性不好或电池使用一段时间后，该过压现象表象更加明显，严重缩短锂电池的使用寿命和安全性能。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种低压电池系统，可满足各种整车需要低压电源的场所，在使用车辆可使用原配充电系统给该锂电池系统充电，且不会导致单体电芯过充，延长电池的使用寿命和安全性能，降低客诉、售后维护成本、提高电池性能、降低电池系统整个生命周期的成本费用。
4.本实用新型的技术解决方案是：一种低压电池系统，用于为汽车起动机和驻车空调的低压供电，其特征在于：低压电池系统包括电池模组、电池管理系统、电流传感器、双稳态开关、电容、正极端子和负极端子；其中，所述正极端子、双稳态开关、电池模组、电流传感器和负极端子依次串联；所述电容与双稳态开关、电池模组和电流传感器并联；所述电池管理系统分别与双稳态开关、电池模组和电流传感器连接。
5.本实用新型的技术解决方案中还包括通信端口；所述通信端口与电池管理系统连接。
6.本实用新型的技术解决方案中所述的电电池模组包括多个串并联的电池单体。
7.本实用新型的技术解决方案中所述的电池模组为8串铁锂电池或4串铁锂电池，分别构成24v或12v的电池模组。
8.本实用新型的技术解决方案中所述的电池管理系统包括电流监测模块、温度监测模块、电压检测模块和数据处理模块；所述电流监测模块用于检测电池模组的电流信号，温度监测模块用于检测电池模组的温度信号，电压检测模块用于检测电池模组的电压信号，数据处理模块用于对所获取的数据进行分析处理得到电池模组的当前电量q。
9.本实用新型的技术解决方案中所述的电池管理系统经通信端口与驾驶室内的显示设备和远程控制开关通信连接。
10.本实用新型的技术解决方案中所述的电容为容量大于1uf的电容。
11.本实用新型的技术解决方案中所述的负极端子和正极端子为极柱端子或接插件；所述电流传感器为分流器或霍尔传感器；所述双稳态开关为磁保持继电器。
12.本实用新型的技术解决方案中所述的电池单体为功率型电池单体。
13.本实用新型的技术解决方案中所述的电池单体为软包、铝壳、圆柱结构的锂电池。
14.本实用新型的低压电池系统中正极端子和负极端子连接到整车的负载部位，工作状态分为整车发动机工作状态、整车发动机停止状态。当整车发动机处于工作状态时，整车的发电机给该低压电池系统充电和整车的负载供电，当电池电量充电至一定电量时，双稳态开关断开，使低压电池系统的不可充放电状态，防止电池内各单体过充，同时电容连接在整车低压回路中，并且导致车辆出现无低压电源的不良状态；当电池两端外总压低于一定值时且持续一定时间时，回路有高负载，则需立即闭合双稳态开关，使电池组可正常充放电。当整车发动机处于停止状态时，则使用本低压电池系统给整车低压系统和驻车空调供电，若低压电池系统电量低于设定值时，低压电池系统将断开回路的双稳态开关，确保电池有足够电量用于车辆再次低压，低电量保护状态再次使用低压电池系统低压车辆时，可通过与通信端口相连的远程开关使电池系统的双稳态开关处于闭合状态，车辆低压后就可通过车辆发动机给低压电池系统充电。这样就可保证低压电池系统正常的给整车低压系统和空调负载供电，避免遭遇车辆中途不能低压需要外接电池低压或拖车的尴尬境地。
15.与现有电池组系统相比，本实用新型具备电量过高保护功能，在当前恒压限流充电机的电压不稳定的状态下，确保电池不会过充，使用更省心且延长电池的使用寿命，提高安全性能。且实现了在驾驶室内方便的控制低压电池系统的工作状态，同时可在驾驶室内的显示设备上看到电池的状态信息。本低压电池系统使用双稳态开关，有效降低低压电池系统的功耗。与传统使用两个独立的低压电池和驻车空调低压电池系统的双电池方案相比，本实用新型使用一套电池系统，有效节省安装空间、安装物料，降低成本、降低功耗，延长电池的使用寿命，降低故障率。与现有由二极管和开关构成的回路相比，本低压电池系统电容回路无二极管和开关，零部件少，减少损坏维修概率，同时去掉易损件二极管和开关，电容回路更加稳定，提高产品稳定性。
附图说明
16.图1为本实用新型的电路图。
17.图中：1-负极端子；2-电流传感器；3-电池模组；4-双稳态开关；5-正极端子；6-电池管理系统；7-通信端口；8-电容。
具体实施方式
18.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行完整地描述，本实用新型技术方案中未明确说明的部分均为现有技术，本说明书未记载的内容，可以从现有技术中毫无疑问地推出，这些内容均构成本说明书公开的内容。所述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
19.如图1所示，本实用新型低压电池系统的实施例为由负极端子1、电流传感器2、电池模组3、双稳态开关4、正极端子5、电池管理系统（bms）6、通信端口7和电容8组成的充放电
回路，形成具有为整车起动、驻车空调等低压系统供电的低压电池系统。其中，正极端子5、双稳态开关4、电池模组3、电流传感器2和负极端子1依次串联构成第一回路，负极端子1、电容8、正极端子5依次串联构成第二回路，电容8与双稳态开关4、电池模组3和电流传感器2并联。电池管理系统6分别与双稳态开关4、电池模组3、电流传感器2和通信端口7电连接。
20.负极端子1和正极端子2对外连接本实用新型的负载和充电电源。负极端子1、正极端子5可以是极柱端子（锥形端子），也可以是接插件。本实用新型串联线束和/或busbar使用35mm2。
21.电流传感器2是分流器，电池管理系统6通过分流器采集电池模组3的充电放电电流。电流传感器2也可以是霍尔传感器。
22.电池模组3包括多个串并联的电池单体b1-bn，使用功率型电池单体，主要用于发动机低压时的瞬时大功率放电、能量回收时的瞬时大功率充电，该电池单体为软包、铝壳、圆柱结构的锂电池，具有低温可充电功能，不需要带加热系统。电池模组3由电芯串联或电芯并联之后串联组成，可使用8串的铁锂电池串联模式用于24v系统，也可使用4串的铁锂电池串联模式用于12v系统。
23.双稳态开关4是可控制低压电池系统对外输入/输出的开关器件，在稳态时不需要功耗，改变稳态到另外一个稳态时才需要功耗。双稳态开关4处于闭合状态，则低压电池系统可正常的充电和放电，双稳态开关4处于断开状态，则低压电池系统不能充电和放电，即低压电池系统处于保护状态，该双稳态开关4可通过电池管理系统6控制其闭合和断开以实现对低压电池系统的保护功能。该双稳态开关4是磁保持继电器，具有双稳态功能（断开、闭合），状态切换时需使用电池模组的功耗，稳态时不使用电池模组的功耗，以降低功耗。若使用mos和普通继电器等单稳态器件，则低压电池系统在其中1个稳态时不消耗低压电池系统的功耗，在另外一个稳态时就需要消耗低压电池系统的功耗了。电池管理系统6可控制该磁保持继电器的状态，使磁保持继电器从一个稳态到另一个稳态，同时电池管理系统6可通过磁保持继电器触点外侧电压采集点或磁保持继电器触点两端电压采集点监控该继电器状态。
24.通信端口7的通信模式可以是can、rs485等，通信端口7的硬件组成为接插件。通信端口7具有can通信功能、连接外部开关功能，低压电池系统通过can通信传输电池信息至驾驶室显示设备；外接开关功能：驾驶员在驾驶室内就可方便的控制锂电池的工作状态，不用低压电池系统时，可以通过远程开关控制磁保持继电器处于断开状态，此时低压电池系统进入休眠状态，对外不能放电、外部也不能对低压电池系统充电，降低低压电池系统的功耗，这样低压电池系统可以有更长的待机时间或工作时间，同时延长电池的使用寿命；使用低压电池系统时，可以通过远程开关控制磁保持继电器处于闭合状态，此时低压电池系统可对外放电、外部可对低压电池系统充电。
25.电容8为容量大于1uf的电容，如1100uf电容，可采用多个电容并联方案。在容量够的情况下，电容也可以是单极性的，如电解电容等。
26.电池管理系统6包括电流监测模块、温度监测模块、电压检测模块和数据处理模块，为常规的电池管理系统。电流监测模块检测第一回路的电流信号，温度监测模块检测设置于电池模组3内的温度传感器传递的温度信号，电压检测模块检测电池模组3的电压信号，数据处理模块用于对所获取的数据进行分析处理得到电池模组3的当前电量q。
27.整车有两种状态，车辆发动机工作状态和停止状态。当车辆发动机处于停止状态时，将该当前电量q与第一设定值进行比较，当该当前电量q小于第一设定值时，控制双稳态开关4断开，使低压电池系统停止向驻车空调或其它低压负载供电，并进入休眠状态以确保低压电池系统能够正常起动车辆。当车辆发动机处于工作状态时，当该当前电量q大于第二设定值时，控制双稳态开关4断开，使电压电池系统不再被充电，此时只有电容8的回路在在充放电回路中，电容8动态充放电，以补充整车发电机偶尔的电量不足或电压波动，使整车低压供电电压稳定。当电池管理系统检测到负极端子1和正极端子5间电压低于电压设定值且持续设定时间时，则立即保持双稳态开关4为闭合状态，使负载回路可进行充放电。第一设定值为可使车辆起动的电量，为电池模组总电量的20%~30%，根据温度预留值不同，一般常温20%，低温30%。第二设定值为电池组最佳充电上限电量，为电池模组总电量的90~98%。电压设定值为电池组外总压soc90%或95%对应的静态电压。电池管理系统6经通信端口7与驾驶室内的显示设备通信连接以将当前电量q发送至驾驶室内的显示设备。通信端口7与驾驶室内用于控制双稳态开关4状态的远程开关通信连接以将远程开关状态信号传送至电池管理系统6。电池管理系统6根据远程开关状态信号控制双稳态开关4闭合/断开，使电池模组3能够用于车辆的低压。
28.电池管理系统6是低压电池系统的管理系统，可监控低压电池系统的充电/放电等各种工作状态，可监测低压电池系统的温度、电流、单电芯电压、总压、双稳态开关4状态、开关8状态、通信端口7的开关状态、异常保护和报警等信息，同时通过通信端口7上传信息至驾驶室内的显示屏，保持锂电池的安全运行。同时可监控远程开关状态以人为或强制方式控制双稳态开关4的工作状态，使双稳态开关4工作于双稳态中的一种。车辆发电机处于工作状态中，若低压电池系统电量过高，则电池管理系统6控制双稳态开关4处于断开状态，此时低压电池系统的回路1不可对外放电、车辆发电机不可对该低压电池系统的第一回路充电、电池系统的第二回路可对外放电、车辆发电机可对该第二回路充电，同时bms可检测双稳态开关4的状态。车辆发电机未工作，使用驻车空调等低压负载的过程中，电池电量低于设定值时，电池管理系统6控制双稳态开关4处于断开状态，此时低压电池系统的第一回路不能对外放电、外部也不能对该低压电池系统的第一回路充电，以确保低压电池系统能够正常的低压车辆。车辆需要低压时，可通过通信端口7连接远程开关来使电池管理系统6控制双稳态开关4状态，使其处于闭合状态，这样低压电池系统即可正常的充放电，用于车辆的低压，车辆低压后，整车的发电机继续给该低压电池系统充电，达到一定的电量，低压电池系统就可正常使用了。
29.综上所述，本实用新型是一种低压电池系统，是集成电池模组、电流采集单元、正极端子、负极端子、电容、电池管理系统、通信回路于一体的低压电池系统。