叉車用鋰離子電池組的製作方法

2023-06-11 22:18:06 1

本發明涉及一種叉車用鋰離子電池組，屬於鋰離子電池
技術領域：
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背景技術：
：叉車是倉庫、港口、碼頭、車間和物流集散地等場所普遍使用的一種工具，它具有搬運、裝卸和起重等多種功能，並且使用靈活。鑑於叉車使用的環境特性，加上電動叉車具有噪音低、無尾氣汙染和使用成本低等多項優點，因此95％以上的叉車均是以鉛酸蓄電池組為動力的電動叉車。但鉛酸電池比能量小，充電時間長，因此造成叉車工作時間短，擱置時間長，在使用頻繁的場所，存在一名司機需要配備多輛叉車的現象。近幾年來，隨著新能源電池技術的不斷進步，鋰離子電池在電子、能源、汽車、軍事等很多領域已得到廣泛應用。在電動叉車上用鋰離子電池組替代鉛酸電池組不僅在環保、安全以及節能上體現了優勢，而且可優化使用者原有的使用模式，可以讓使用者利用休息時間進行快速充電，大大降低所需的電池容量。可以讓使用者有效地管理調動車隊，減少備用叉車的數量，尤其是，鋰離子電池充電時間小於2.5小時，相比鉛酸蓄電池10～12小時的充電時間，將大幅度提高叉車稼動率，同時鋰離子電池無記憶效應，可以隨充隨用，能夠利用間歇時間充電，更好的滿足使用需求。技術實現要素：根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的問題是：提供一種結構簡單合理，節約電能，使用壽命長，充電時間短，充放電效率高的叉車用鋰離子電池組。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：所述的叉車用鋰離子電池組，包括電源箱，電源箱頂部設置有電源箱蓋，電源箱下部設置第一絕緣板，第一絕緣板上設置多個電池單體，電池單體的上方設置第二絕緣板，第二絕緣板的底部固定減震膠塊，第二絕緣板的頂部設置主控模塊、從控模塊和強電控制模塊；所述的電池單體串聯排列形成電池組，電池組的負極連接負極絕緣子的接線端，負極絕緣子的接線端引出負極總線，電池組的正極通過強電控制模塊連接正極絕緣子的接線端，正極絕緣子的接線端引出正極總線，強電控制模塊連接從控模塊，電池單體上設置電壓信號線和溫度傳感器，電壓信號線和溫度傳感器連接線連接從控模塊，從控模塊連接主控模塊，從控模塊和主控模塊連接控制電源，控制電源連接負極總線和正極總線，主控模塊連接設置在總線控制盒內的系統啟動控制開關，負極總線和正極總線連接設置在總線控制盒內的接線連接端。叉車用鋰離子電池組結構簡單，設計合理，能夠有效的節約電能，延長了設備的使用壽命，充電程式靈活，隨充隨用，能夠實現快速充電，且充放電效率高，能夠更好的滿足使用需求，具有較強的實用性。所述的電池單體採用方形大容量動力型100Ah-200Ah的磷酸鐵鋰電池，能夠很好的滿足叉車的動力供應。進一步的優選，電池組包括第一電池模塊和第二電池模塊，第一電池模塊和第二電池模塊並聯設置，第一電池模塊和第二電池模塊的負極相鄰設置，且均連接負極絕緣子的接線端，負極絕緣子的接線端引出負極總線，第一電池模塊和第二電池模塊的正極設置在兩端，第一電池模塊和第二電池模塊的正極分別通過第一強電控制模塊和第二強電控制模塊連接正極絕緣子的接線端，正極絕緣子的接線端引出正極總線，第一強電控制模塊和第二強電控制模塊分別連接第一從控模塊和第二從控模塊，第一電池模塊和第二電池模塊內的電池單體上分別設置電壓信號線和溫度傳感器，電壓信號線和溫度傳感器連接線分別連接第一從控模塊和第二從控模塊，第一從控模塊和第二從控模塊均連接主控模塊。第一電池模塊和第二電池模塊並聯設置，當一個模塊出現故障時，另一模塊可正常工作。第一電池模塊和第二電池模塊採用100Ah的磷酸鐵鋰電池為單體，串聯組成80V/100Ah電池單元，然後兩個電池單元並聯組成80V/200Ah鋰離子電池組，滿足叉車的動力供應。進一步的優選，強電控制模塊內設置充電繼電器、放電繼電器、電流互感器和熔斷器，電池組的正極依次串聯充電繼電器、放電繼電器和熔斷器後連接正極總線，正極總線上穿設電流互感器，電流互感器、充電繼電器和放電繼電器連接從控模塊。可以通過充電繼電器、放電繼電器很好的對充放電路進行保護，可以通過電流互感器實時採集電流信號，實現電池組電流的監測，在強電控制模塊內設置電流熔斷器，當電池組中某隻電池出現短路時，電流熔斷器斷開，實現短路保護。進一步的優選，從控模塊和主控模塊通過CAN數據總線接口連接。具有CAN總線接口，支持CAN通訊，實時向叉車控制器發送電池內部溫度及電池單體電壓、整組電池電壓、荷電容量、充放電電流以及報警信息等。進一步的優選，正極總線上設置熔斷器。在電路出現短路時，熔斷器可以斷開，能夠有效的保護電路。進一步的優選，電源箱蓋頂部設置有提手和支架。提手能夠方便電池的取放，支架能夠配合叉車底座的使用。進一步的優選，電池單體設置24隻，24隻電池單體採用M型串聯排列，相鄰的兩隻電池單體之間設置5mm厚的插板，用於散熱及電池緊固。進一步的優選，減震膠塊的長寬高尺寸為100mm×80mm×50mm。減震膠塊能夠有效防止電池組上下震動。進一步的優選，第一絕緣板的厚度為5mm，第一絕緣板頂部設置2mm厚的橡膠墊。能夠減輕車輛行駛中震動對電池的影響。進一步的優選，第二絕緣板設置在電源箱上部50mm處。方便放置主控模塊、從控模塊和強電控制模塊，以及方便主控模塊、從控模塊和強電控制模塊與電池組的線連接。本發明所具有的有益效果是：1、所述的叉車用鋰離子電池組能夠有效節能，若裝配同型號電動叉車，採用鉛酸蓄電池組的型號為48V/420Ah，裝車功率為20.16kw，採用80V/200Ah鋰離子電池系統的功率為16kw，僅佔鉛酸蓄電池組功率的79.36％，可實現節能20.64％。2、所述的叉車用鋰離子電池組充電時間短，3小時內充滿電，並且充電程式靈活，隨充隨用，而鉛酸電池充電時間長達13個多小時，並且不充滿不能使用。3、所述的叉車用鋰離子電池組壽命長，鉛酸蓄電池循環壽命為1500次左右，鋰離子電池組的循環壽命可達到2000次以上，折合使用壽命10年，是鉛酸蓄電池組壽命的1.3倍，可減少電池組的換裝次數。4、所述的叉車用鋰離子電池組充放電效率高，鋰離子電池放出電量可達充入電量的98％以上，而鉛酸蓄電池為83％左右，每次充電可節約15％以上的電能。5、所述的叉車用鋰離子電池組可以通過主控模塊連接顯示單元，可巡迴顯示所有電池的信息，方便用於對電池組進行調試維護。6、所述的叉車用鋰離子電池組內的電壓線和溫度傳感器連接線可以採用多功能插拔式接線端子連接，可使電壓和溫度傳感器連接線的數量減少將近一半，每個模塊24隻單體，正常連接需要48根信號線，該連接方式24隻單體電池只需25根信號線，既可以實現電壓的巡迴採集，採集間隔僅為幾十納秒，秒內完成在線監測，又可以保證線路整齊美觀，對應關係一目了然。7、所述的叉車用鋰離子電池組通過主控模塊和從控模塊形成管理系統，能夠解決串聯單體電池間電壓和荷電狀態的差異情況，減緩隨著使用時間的推移，電池組內單體間差異逐漸增大的趨勢，從而延長整個電池組的使用壽命。附圖說明圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明電池單體的串聯連接圖；圖3為本發明的電路連接圖一；圖4為本發明的電路連接圖二；圖5為本發明的主控模塊工作原理圖；圖6為本發明的從控模塊工作原理圖；其中，1、電源箱；2、第一絕緣板；3、電池單體；4、負極絕緣子；5、強電控制模塊；6、從控模塊；7、主控模塊；8、減震膠塊；9、第二絕緣板；10、電源箱蓋；11、提手；12、總線控制盒；13、支架；14、正極絕緣子；15、第一從控模塊；16、第二從控模塊；17、第一強電控制模塊；18、第二強電控制模塊；19、控制電源；20、系統啟動控制開關；21、正極總線；22、負極總線；23、電池組；24、第一電池模塊；25、第二電池模塊。具體實施方式下面結合附圖對本發明的實施例做進一步描述：如圖1-4所示，本發明所述的叉車用鋰離子電池組，包括電源箱1，電源箱1頂部設置有電源箱蓋10，電源箱蓋10頂部設置有提手11和支架13，電源箱1下部設置第一絕緣板2，第一絕緣板2的厚度為5mm，第一絕緣板2頂部設置2mm厚的橡膠墊，橡膠墊上設置24隻電池單體3，在電源箱1上部50mm處，電池單體3的上方，設置第二絕緣板9，第二絕緣板9的底部固定長寬高尺寸為100mm×80mm×50mm的減震膠塊8，第二絕緣板9的頂部設置主控模塊7、從控模塊6和強電控制模塊5；所述的電池單體3電池單體採用M型串聯排列形成電池組23，相鄰的兩隻電池單體3之間設置5mm厚的插板，電池組23的負極連接負極絕緣子4的接線端，負極絕緣子4的接線端引出負極總線22，電池組23的正極通過強電控制模塊5連接正極絕緣子14的接線端，正極絕緣子14的接線端引出正極總線21，強電控制模塊5連接從控模塊6，電池單體3上設置電壓信號線和溫度傳感器，電壓信號線和溫度傳感器連接線連接從控模塊6，從控模塊6通過CAN數據總線接口連接主控模塊7，從控模塊6和主控模塊7連接控制電源19，控制電源19連接負極總線22和正極總線21，主控模塊7連接設置在總線控制盒12內的系統啟動控制開關20，負極總線22和正極總線21連接設置在總線控制盒12內的接線連接端。所述的強電控制模塊5內設置充電繼電器、放電繼電器、電流互感器和熔斷器，電池組23的正極依次串聯充電繼電器、放電繼電器和熔斷器後連接正極總線21，正極總線21上穿設電流互感器，電流互感器、充電繼電器和放電繼電器連接從控模塊6，所述的正極總線21上還設置熔斷器FUSE。如圖2-4所示，所述的電池組23包括第一電池模塊24和第二電池模塊25，第一電池模塊24和第二電池模塊25並聯設置，第一電池模塊24和第二電池模塊25的負極相鄰設置，且均連接負極絕緣子4的接線端，負極絕緣子4的接線端引出負極總線22，第一電池模塊24和第二電池模塊25的正極設置在兩端，第一電池模塊24和第二電池模塊25的正極分別通過第一強電控制模塊17和第二強電控制模塊18連接正極絕緣子14的接線端，正極絕緣子14的接線端引出正極總線21，第一強電控制模塊17和第二強電控制模塊18分別連接第一從控模塊15和第二從控模塊16，第一電池模塊24和第二電池模塊25內的電池單體3上分別設置電壓信號線和溫度傳感器，電壓信號線和溫度傳感器連接線分別連接第一從控模塊15和第二從控模塊16，第一從控模塊15和第二從控模塊16均連接主控模塊7。如圖5所示，主控模塊7在進行系統管理時，首先判斷是否與從控模塊6通訊正常，若與從控模塊6通訊正常，則與從控模塊6通過CAN總線接口進行CAN通信，進行數據採集，數據處理等，然後根據數據判斷是否有過壓或過溫等問題，若存在故障問題則給從控模塊6發送待機指令，報警存儲，若無故障則判斷與叉車控制器是否通訊正常，在正常的情況下與叉車控制系統進行通訊，同時，進入下一循環。如圖6所示，從控模塊6進行系統管理時，首先進行數據採集和數據處理，根據數據判斷是否過溫，是否與主控模塊7通訊正常，是否過壓，是否欠壓，在均沒有問題時，判斷是否有啟動信號，是否能夠滿足啟動條件，若均滿足條件，則閉合主迴路接觸器，進行正常啟動；若存在故障問題或不滿足啟動條件，則等待條件滿足後再進行啟動。使用時，將電池單體3裝入電源箱1內，並將電池單體3按照M型串聯排列的方式進行串聯連接，將每個單體電池3的電壓信號線和溫度傳感器(熱電阻)連接線通過採用插拔式接線端子與管理系統(包括主控模塊7和從控模塊6)進行連接，從控模塊6的PCB板上焊接有插拔式接線端子的插座部分(母體)，插頭部分(子體)將所需要的信號線壓緊，並且插頭部分的兩端有鎖定扣位，它可以將插座部分和插頭部分固定，保證連接部位長期的防水性、可靠性和抗振性。其中，採用雙排7端子的接線端插拔式接線端子每排可接7個信號線，一排用於電壓信號線的連接，另一排用於溫度信號線的連接。將裝配好的電源箱1裝配到1.5噸電動叉車上，為其提供動力，接線口與車載顯示器匹配度高。用專用充電機對電池進行充電，充電分為3個階段：1)50A恆流充電30min；2)80A恆流充電至單只電池電壓達3.6V；3)86.4V恆壓充電，至單只電池電壓3.75V時停止。電池充滿電後，進行實車試驗，系統設置當有一隻電池電壓達2.80V時欠壓報警，當系統中有一隻電池的電壓達到2.6V時系統自動終止放電，放電容量為202Ah。對鋰離子電池組進行1C、0.33C、0.2C放電，放電終止電壓為2.75V。1C放電數據表時間(min)0102030405063電壓(V)3.3693.0923.0863.0643.0152.8672.7520.33C放電數據表時間(min)060140170180195電壓(V)3.3693.0923.0863.0643.0152.8670.2C放電數據表本發明組結構簡單，設計合理，能夠有效的節約電能，延長了設備的使用壽命，充電程式靈活，隨充隨用，能夠實現快速充電，且充放電效率高，能夠更好的滿足使用需求，具有較強的實用性。本發明並不僅限於上述具體實施方式，本領域普通技術人員在本發明的實質範圍內做出的變化、改型、添加或替換，也應屬於本發明的保護範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp