本新型涉及工业电车充电技术领域，具体为一种工业电车用锂电池快速充电电路。
背景技术：
目前，以锂电池作为动力系统的电动工业车辆，其工作电压大多是在24v-96v范围内，常见的有24v、48v、72v、80v和96v，容量在100ah-1000ah范围内，国内工业用的锂电充电机的输出电压范围在0-150v，输出电流范围在0-200a，在特定场合，例如，机场为满足80v牵引车以及其余高压(200v以上)机场车辆的充电要求，采购昂贵的专用国际充电桩，其电压输出范围在50-750v，输出电流在0-200a，以机场行李牵引车电池为例，一台80v840ah的锂电池系统，充电机选用80v200a，标准充电电压80v，电流200a，在不考虑环境温度的情况下，以200a的电流完成充电需要4小时，夏天温度高限制充电电流，导致充电时长将延至7-8小时，甚至更高，现如今，这种采用低压大电流的方式来满足充电需求在业内广泛使用，但是，现有的工业电车用充电技术存在以下问题：
1、该低电压大电流的充电方式受限于锂电池系统内部模组之间的电池回路设计，目前采用的都是先串联后并联(如图3)或者先并联后串联(如图4)的方式组成系统，充放电主回路一致，充电电流大，充电时间长，尤其是夏天温度高限制了充电电流，长时间大电流充电会影响电气元器件的寿命；
2、长时间充电导致器件升温快，充电时温度高减少了电池的工作时间以及循环寿命。
3、常见的低压高容量系统一般在电池箱体内采用dc\dc(取电池电压80v转24v或者12v)给电池管理系统供电，但是，一旦高低压转换后，dc\dc无法在高压下使用，充电时电池管理系统将无法工作，导致工作中断影响电车充电。
所以，人们急需一种工业电车用锂电池快速充电电路来解决上述问题。
技术实现要素：
本新型的目的在于提供一种工业电车用锂电池快速充电电路，以解决上述背景技术中提出的该低电压大电流的充电方式受限于锂电池系统内部模组之间的电池回路设计，目前采用的都是先串联后并联或者先并联后串联的方式组成系统，充放电主回路一致，充电电流大，充电时间长，尤其是夏天温度高限制了充电电流，长时间大电流充电会影响电气元器件的寿命；长时间充电导致器件升温快，充电时温度高减少了电池的工作时间以及循环寿命；常见的低压高容量系统一般在电池箱体内采用dc\dc(取电池电压80v转24v或者12v)给电池管理系统供电，但是，一旦高低压转换后，dc\dc无法在高压下使用，充电时电池管理系统将无法工作，导致工作中断影响电车充电的问题。
为了解决上述技术问题，本新型提供如下技术方案：一种工业电车用锂电池快速充电电路，包括高压电路和低压电路，所述高压电路和低压电路用于低压放电、高压充电的切换并保证电池回路安全。
进一步的，所述高压电路包括接触器、若干个电芯、若干个继电器和若干个保险丝，若干个所述继电器包括继电器k1、继电器k3、继电器k4、继电器k5、继电器k6、继电器y1、继电器y2、继电器y3和继电器y4，若干个所述保险丝包括保险丝f1、保险丝f2、保险丝f3和保险丝f4，若干个所述继电器用于充放电的切换，若干个所述保险丝用于保护电池回路。
进一步的，所述接触器型号为sw200-336，所述接触器第一端与继电器y2第一端电性连接，所述继电器y2第一端同时与继电器k3第一端和继电器k4第一端电性连接，所述继电器k3第二端通过若干个电芯与保险丝f3第一端电性连接，所述保险丝f3第二端同时与继电器y1第一端和保险丝f4第一端电性连接，所述保险丝f4第二端与继电器k1第一端电性连接，所述继电器k3第二端与继电器y3第一端电性连接，所述继电器y3第二端通过保险丝f2与继电器k5第一端电性连接，所述继电器k5第二端与保险丝f3第二端电性连接，所述继电器k4第二端通过若干个电芯与继电器k5第一端电性连接，所述继电器k4第一端与继电器y4第一端电性连接，所述继电器y4第二端通过保险丝f1与继电器k6第一端电性连接，所述继电器k6第二端与继电器k5第二端电性连接，所述继电器k4第一端通过若干个电芯与继电器k6第一端电性连接，先断开继电器y1、y2、y3、y4，再闭合继电器k1、k3、k4、k5、k6。
进一步的，所述低压电路包括芯片c601，所述芯片c601包括整车can-h引脚、整车can-l引脚、p+引脚、p-引脚和铅酸on-key引脚，所述铅酸on-key引脚用于供电，所述p+引脚和p-引脚用于电源的输出和输入，所述芯片c601的a+引脚、a-引脚、s+引脚、s-引脚、cc2引脚、ntc1+引脚、ntc1-引脚、ntc2+引脚和ntc2-引脚组成国标充电座接头，用于电车充电，所述芯片c601的内can-h引脚同时与采样板m6oo-1第一端、采样板m600-2第一端和采样板m600-3第一端电性连接，所述采样板m6oo-1第二端、采样板m600-2第二端和采样板m600-3第二端均与p+引脚电性连接，采样板m6oo-1、采样板m600-2和采样板m600-3用于采集单体电压、温度、均衡，同时还可以与芯片c601进行数据交互。
进一步的，所述高压电路和低压电路均由电池管理系统控制，所述电池管理系统用于当系统模式切换时保证系统的正常检测以及故障的判断。
进一步的，所述电池管理系统包括以下步骤：
s1、电池管理系统处于poweroff状态时，接上铅酸on-key或快充key，此时电池管理系统处于唤醒状态，电池管理系统采用外部铅酸供电(p+\p-)，可以有效解决充放电时不同电压等级下，电池管理系统的供电和唤醒；
s2、电池管理系统唤醒后，进行系统自检，自检可以判断电池管理系统是否进入正常程序；
s3、系统根据检测到的key信号，进入不同的子任务，使得电池开始充、放电。
进一步的，所述步骤s2中，若系统自检通过，检测唤醒信号和cc2管脚的电平状态判断电池管理系统模式；
所述步骤s2中，若系统自检不通过，进入fault模式；
所述步骤s3中，若检测到的key信号为vms-key，则系统进入放电子任务；
所述步骤s3中，若检测到的key信号为fcg-key，则系统进入快速充电子任务；
所述步骤s3中，若系统触发三级故障，则电池管理系统进入故障模式。
进一步的，所述高压电路的转换包括以下2种情况：
sa、先断开继电器y1、y2、y3、y4，再闭合继电器k1、k3、k4、k5、k6，此时低压充、放电；
sb、先断开继电器k1、k3、k4、k5、k6，再闭合继电器y1、y2、y3、y4，此时高压充电；
通过各个继电器y1、y2、y3、y4和继电器k1、k3、k4、k5、k6之间的切换可以实现高低压充电的转换，通过电池管理系统控制继电器的断开和闭合。
进一步的，在所述步骤sa和sb之前均设有继电器粘连检测，若出现继电器粘连，短路电流瞬间熔断保险丝f1、f2、f3或f4，则电池管理系统进入故障模式，终止对外输出，充、放电回路切换时因膜组间的压降，瞬间产生冲击电流，引起继电器发生粘连，导致内部电气回路短路，继电器粘连检测可以有效地避免电回路短路现象的发生和避免引发安全事故；
高低压充、放电转换之前，所述继电器粘连检测包括以下步骤：
电池管理系统采用电池电压测量的方法，以总负作为参考起点；
sa1、读取hv4电压，判断继电器y4是否粘连；
sa2、若步骤sa1判断为不粘连，则闭合继电器k4，读取hv5电压，判断继电器y3是否粘连；
sa3、若步骤sa2判断为不粘连，则执行步骤sa；
高低压充、放电转换之前，所述继电器粘连检测包括以下步骤：
sb1、读取hv1电压，判断继电器k6是否粘连；
sb2、若步骤sb1判断为不粘连，则读取hv4电压，判断继电器k4是否粘连；
sb3、若步骤sb2判断为不粘连，则闭合继电器k4，读取hv1电压，判断继电器k5是否粘连；
sb4、若步骤sb3判断为不粘连，则读取hv5电压，判断继电器k3是否粘连；
sb5、若步骤sb4判断为不粘连，则执行步骤sb。
进一步的，所述高压电路的充、放电电量以串并联电路的1：n倍率做按时积分，根据公式：
其中：t是高压充电时间，k是充电效率，i是电流，q是系统额定容量，q0是初始电量，qt是时间t内的充电电量；
充电时，高压充电回路电压为放电回路电压的n(并数)倍，充电量qt是电流按时间的积分，转化为低压按时积分计算时电量为n*qt；
充电时，高压充电回路电压为放电回路电压的n(并数)倍，充电量qt是电流按时间的积分，转化为低压按时积分计算时电量为n*qt；电池的电量是最为重要的，soc计算时以常用的按时积分法为主，采用充放电末端矫正、静态soc-ocv矫正为辅的方案，常规的充放电同一回路、同一电压等级，可以直接用按时积分；本快速充电技术方案的充放电活路电压等级不一致，存在倍数关系，为了减少硬件成本和软件的复杂度，设计充放电回路共用一套电流传感器，放电时电池组处于并联的状态，充电时电池组处于串联状态，串并联倍率为1：n；
以80v840ah系统为例，电池管理系统控制继电器k1、k3、k4、k5、k6闭合，整个电气回路与图4一致，3p24s，额定电压80v，容量840ah满足工业电车的放电使用，也满足工业80v200a充电机充电，充电时长至少5小时；电池管理系统控制继电器y1、y2、y3、y4闭合，高压充电回路工作，1p72s，额定电压23v，额定电压280ah，满足国际充电桩200-750v充电要求，充电电流可采用140a，充电时长最多只需2小时。
与现有技术相比，本新型所达到的有益效果是：
1、该充电电路加入多路继电器，同时加入高压充电回路，通过两套独立电池管理系统，采用不同的控制逻辑来控制不同回路的继电器，改变电池模组间的串并联方式，实现低压放电、低压充电以及高压充电，实现高效安全充电，并且，可以满足不同场合的需求。
2、利用低压高容量锂电池组充放电回路高低压切换，实现工业电车两小时内完成充电，能够大大缩短充电时间，可以有效地降低充电电流，降低充电温度，使得电池的工作时间和使用寿命得以延长。
3、该快速充电电路采用多块采样板，当高低压回路切换时，不影响电池的单体采样；电池管理系统采用外部铅酸供电(p+\p-)，可以有效地解决充放电时，不同电压下电池管理系统的供电和唤醒。
附图说明
附图用来提供对本新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本新型的实施例一起用于解释本新型，并不构成对本新型的限制。在附图中：
图1是本新型电池管理系统高压电路的结构示意图；
图2是本新型电池管理系统低压电路的结构示意图；
图3是本新型3p24s76.8v840ah先串后并的结构示意图；
图4是本新型3p24s76.8v840ah先并后串的结构示意图；
图5是本新型电池管理系统的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本新型实施例中的附图，对本新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本新型中的实施例，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他实施例，都属于本新型保护的范围。
实施例：如图1-5所示，一种工业电车用锂电池快速充电电路，包括高压电路和低压电路，高压电路和低压电路用于低压放电、高压充电的切换并保证电池回路安全。
高压电路包括接触器、若干个电芯、若干个继电器和若干个保险丝，若干个继电器包括继电器k1、继电器k3、继电器k4、继电器k5、继电器k6、继电器y1、继电器y2、继电器y3和继电器y4，若干个保险丝包括保险丝f1、保险丝f2、保险丝f3和保险丝f4，若干个继电器用于充放电的切换，若干个保险丝用于保护电池回路。
接触器型号为sw200-336，接触器第一端与继电器y2第一端电性连接，继电器y2第一端同时与继电器k3第一端和继电器k4第一端电性连接，继电器k3第二端通过若干个电芯与保险丝f3第一端电性连接，保险丝f3第二端同时与继电器y1第一端和保险丝f4第一端电性连接，保险丝f4第二端与继电器k1第一端电性连接，继电器k3第二端与继电器y3第一端电性连接，继电器y3第二端通过保险丝f2与继电器k5第一端电性连接，继电器k5第二端与保险丝f3第二端电性连接，继电器k4第二端通过若干个电芯与继电器k5第一端电性连接，继电器k4第一端与继电器y4第一端电性连接，继电器y4第二端通过保险丝f1与继电器k6第一端电性连接，继电器k6第二端与继电器k5第二端电性连接，继电器k4第一端通过若干个电芯与继电器k6第一端电性连接，先断开继电器y1、y2、y3、y4，再闭合继电器k1、k3、k4、k5、k6，此时各个继电器用于低压充、放电；先断开继电器k1、k3、k4、k5、k6，再闭合继电器y1、y2、y3、y4，此时各个继电器用于高压充电。
低压电路包括芯片c601，芯片c601包括整车can-h引脚、整车can-l引脚、p+引脚、p-引脚和铅酸on-key引脚，铅酸on-key引脚用于供电，p+引脚和p-引脚用于电源的输出和输入，芯片c601的a+引脚、a-引脚、s+引脚、s-引脚、cc2引脚、ntc1+引脚、ntc1-引脚、ntc2+引脚和ntc2-引脚组成国标充电座接头，用于电车充电，芯片c601的内can-h引脚同时与采样板m6oo-1第一端、采样板m600-2第一端和采样板m600-3第一端电性连接，采样板m6oo-1第二端、采样板m600-2第二端和采样板m600-3第二端均与p+引脚电性连接，三块采样板是用于采集单体电压、温度、均衡，同时还可以与芯片c601进行数据交互。
高压电路和低压电路均由电池管理系统控制，电池管理系统用于当系统模式切换时保证系统的正常检测以及故障的判断。
电池管理系统包括以下步骤：
s1、电池管理系统处于poweroff状态时，接上铅酸on-key或快充key，此时电池管理系统处于唤醒状态，外部铅酸用于供电(p+\p-)；
s2、电池管理系统唤醒后，进行系统自检；
s3、系统根据检测到的key信号，进入不同的子任务，进行充电或放电。
步骤s2中，若系统自检通过，检测唤醒信号和cc2管脚的电平状态判断电池管理系统模式；
步骤s2中，若系统自检不通过，进入fault模式；
步骤s3中，若检测到的key信号为vms-key，则系统进入放电子任务；
步骤s3中，若检测到的key信号为fcg-key，则系统进入快速充电子任务；
步骤s3中，若系统触发三级故障，则电池管理系统进入故障模式。
高压电路的转换包括以下2种情况：
sa、先断开继电器y1、y2、y3、y4，再闭合继电器k1、k3、k4、k5、k6，此时低压充、放电；
sb、先断开继电器k1、k3、k4、k5、k6，再闭合继电器y1、y2、y3、y4，此时高压充电。
在步骤sa和sb之前均设有继电器粘连检测，若出现继电器粘连，短路电流瞬间熔断保险丝f1、f2、f3或f4，则电池管理系统进入故障模式，终止对外输出；
高低压充、放电转换之前，继电器粘连检测包括以下步骤：
sa1、读取hv4电压，判断继电器y4是否粘连；
sa2、若步骤sa1判断为不粘连，则闭合继电器k4，读取hv5电压，判断继电器y3是否粘连；
sa3、若步骤sa2判断为不粘连，则执行步骤sa；
高低压充、放电转换之前，继电器粘连检测包括以下步骤：
sb1、读取hv1电压，判断继电器k6是否粘连；
sb2、若步骤sb1判断为不粘连，则读取hv4电压，判断继电器k4是否粘连；
sb3、若步骤sb2判断为不粘连，则闭合继电器k4，读取hv1电压，判断继电器k5是否粘连；
sb4、若步骤sb3判断为不粘连，则读取hv5电压，判断继电器k3是否粘连；
sb5、若步骤sb4判断为不粘连，则执行步骤sb；
若以上步骤sa1、sa2、sb1、sb2、sb3、sb4中出现任一继电器粘连，则终止对外输出。
高压电路的充、放电电量以串并联电路的1：n倍率做按时积分，根据公式：
其中：t是高压充电时间，k是充电效率，i是电流，q是系统额定容量，q0是初始电量，qt是时间t内的充电电量；
充电时，高压充电回路电压为放电回路电压的n(并数)倍，充电量qt是电流按时间的积分，转化为低压按时积分计算时电量为n*qt；
以80v840ah系统为例，电池管理系统控制继电器k1、k3、k4、k5、k6闭合，整个电气回路与图4一致，3p24s，额定电压80v，容量840ah满足工业电车的放电使用，也满足工业80v200a充电机充电，充电时长至少5小时；电池管理系统控制继电器y1、y2、y3、y4闭合，高压充电回路工作，1p72s，额定电压23v，额定电压280ah，满足国际充电桩200-750v充电要求，充电电流可采用140a，充电时长最多只需2小时。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本新型的优选实施例而已，并不用于限制本新型，尽管参照前述实施例对本新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本新型的保护范围之内。
1.一种工业电车用锂电池快速充电电路，其特征在于：包括高压电路和低压电路，所述高压电路和低压电路用于低压放电、高压充电的切换并保证电池回路安全。
2.根据权利要求1所述的一种工业电车用锂电池快速充电电路，其特征在于：所述高压电路包括接触器、若干个电芯、若干个继电器和若干个保险丝，若干个所述继电器包括继电器k1、继电器k3、继电器k4、继电器k5、继电器k6、继电器y1、继电器y2、继电器y3和继电器y4，若干个所述保险丝包括保险丝f1、保险丝f2、保险丝f3和保险丝f4，若干个所述继电器用于充放电的切换，若干个所述保险丝用于保护电池回路。
3.根据权利要求2所述的一种工业电车用锂电池快速充电电路，其特征在于：所述接触器型号为sw200-336，所述接触器第一端与继电器y2第一端电性连接，所述继电器y2第一端同时与继电器k3第一端和继电器k4第一端电性连接，所述继电器k3第二端通过若干个电芯与保险丝f3第一端电性连接，所述保险丝f3第二端同时与继电器y1第一端和保险丝f4第一端电性连接，所述保险丝f4第二端与继电器k1第一端电性连接，所述继电器k3第二端与继电器y3第一端电性连接，所述继电器y3第二端通过保险丝f2与继电器k5第一端电性连接，所述继电器k5第二端与保险丝f3第二端电性连接，所述继电器k4第二端通过若干个电芯与继电器k5第一端电性连接，所述继电器k4第一端与继电器y4第一端电性连接，所述继电器y4第二端通过保险丝f1与继电器k6第一端电性连接，所述继电器k6第二端与继电器k5第二端电性连接，所述继电器k4第一端通过若干个电芯与继电器k6第一端电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种工业电车用锂电池快速充电电路，其特征在于：所述低压电路包括芯片c601，所述芯片c601包括整车can-h引脚、整车can-l引脚、p+引脚、p-引脚和铅酸on-key引脚，所述铅酸on-key引脚用于供电，所述p+引脚和p-引脚用于电源的输出和输入，所述芯片c601的a+引脚、a-引脚、s+引脚、s-引脚、cc2引脚、ntc1+引脚、ntc1-引脚、ntc2+引脚和ntc2-引脚组成国标充电座接头，用于电车充电，所述芯片c601的内can-h引脚同时与采样板m6oo-1第一端、采样板m600-2第一端和采样板m600-3第一端电性连接，所述采样板m6oo-1第二端、采样板m600-2第二端和采样板m600-3第二端均与p+引脚电性连接。
技术总结