一种基于驻车空调的锂电池管理系统的制作方法

1.本发明涉及驻车空调技术领域，具体为一种基于驻车空调的锂电池管理系统及使用方法。


背景技术：

2.驻车空调即一种车内空气调节器，指停车等候及休息时，用车载电瓶直流电源(12v/24v/36v)让空调可持续运行，对车内环境空气的温度、湿度、流速等参数进行调节和控制，以便充分满足卡车司机舒适降温需求的设备。2019年商用车车载驻车空调产销量约80万套，因此市场上对驻车空调用的电池需求量猛增。
3.目前对这类电池的需求，有3个解决方案：第一，继续使用铅酸类蓄电池，只是单纯加大电池的容量而已缺点：（与锂电池相比较）不环保，低温性能不好，循环寿命短，能量密度低，不耐受大电流的充放电；第二，使用锂电池，但是与原车蓄电池相互独立，即锂电池只为车载驻车空调提供电源缺点：系统复杂，主要表现在锂电池的充电需要借助原车车载发电机，因此系统设计环节较多，易出故障点增多；第三，使用锂电池，以本发明作为技术支撑，系统设计为“启动 驻车空调”一体化电池，直接替代原车铅酸蓄电池优点：克服前两个方案的缺点。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题在于克服现有技术的驻车空调用电池不环保，低温性能不好，循环寿命短，能量密度低，不耐受大电流的充放电，系统复杂，设计环节较多，易出故障点增多等缺陷，提供一种基于驻车空调的锂电池管理系统。所述一种基于驻车空调的锂电池管理系统具有绿色环保，低温性能好，循环寿命长，能量密度高，可耐受大电流的充放电，并且系统简单，设计环节较少，可有效减少易出故障点等特点。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于驻车空调的锂电池管理系统，包括以下两个方面：一、工作阶段，主要分为以下三个阶段：1、发动机起动时；2、车载发动机充电时；3、驻车空调使用时；二、主要控制策略，主要分为以下三个方面：1、过充情况，包括：
①
、使用场景；
②
、条件判断；
③
、策略；2、过放情况，包括：
①
、条件判断；
②
、策略；3、温度：策略。
6.优选的，对于主要控制策略的过充情况，其使用场景包括：a)、电池出厂前，pack厂对电池包统一预充电量；b)、司机正常使用电池时，电池永远无法达到过充情况（因车载原配发电机电压不够，或充电时间不够）；c)、司机正常使用电池时，通过外接搭电的方式，对电池充电；其条件判断包括：a)、任意“串x”电压高于3.65v；b)、总电压高于29.2v（3.65v
×
8串 = 29.2v）；其策略包括：过充时，“直流接触器”断开，经过时间t1后，“直流接触器”恢复连接；此时判断仍处于充电状态，则“直流接触器”断开，再经过时间t1后，“直流接触器”恢复连接
……
若电池一直被充电，达到“level over”条件时，断开“直流接触器”，不再闭合；恢复条件两个：第一，若因电池自耗电缘故，不满足“level over”条件时，自动恢复；第二，采用人工手动形式（注：只能返厂操作），重新给mcu板子上电reset后，可再次进入判断。
7.优选的，对于主要控制策略的过放情况，其条件判断包括：a)、任意“串x”电压低于2.50v；b)、总电压低于20v（2.50v
×
8串 = 20v）；其策略包括：当达到“level low”条件时，此时认为过放，“直流接触器”断开，经过时间t2后，“直流接触器”恢复连接，进入判断；此时判断是否仍处于放电状态（参考电流传感器），若是，则“直流接触器”断开，再经过时间t2后，“直流接触器”恢复连接，进入判断
……
若一直处于放电状态，且由于不断检测，造成进一步耗电，终于到达“level null”条件，“直流接触器”从而永久断开，不再恢复，只能返厂维修。
8.优选的，对于主要控制策略的温度情况，其策略包括：a)、对于温度过低，忽略；（后期根据市场地域情况，标定不同的数值）b)、当温度高于60℃时，“直流接触器”断开，当温度下降到55℃时，“直流接触器”连接。
9.优选的，所述专用锂电池包括外壳，所述外壳的底部外壁前端面和后端面均固定连接有一对固定块，且所述外壳的两侧顶端外壁均开设有若干个接电口，所述接电口的下
方设置有搭电架，所述搭电架固定连接在外壳的外壁。
10.优选的，所述固定块为u字形，并呈对称设置，且每个所述固定块的底部均开设有固定孔。
11.优选的，所述搭电架为l字形，其表面开设有若干个搭电孔，所述搭电孔数量与接电口相同，且所述搭电孔与对应的接电口中心位于同一条直线上。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用锂电池，以本发明中所设计的锂电池管理系统作为技术支撑，系统设计为“启动 驻车空调”一体化电池，直接替代原车铅酸蓄电池，从而有效解决了传统铅酸类蓄电池不环保、低温性能不好、循环寿命短、能量密度低、不耐受大电流的充放电的缺点，同时，本管理系统改良了现有技术中锂电池只为车载驻车空调提供电源的方案，锂电池的充电无需借助原车载发电机，系统简单，设计环节较少，从而有效减少了易出故障点。
附图说明
13.图1为本发明的系统流程图；图2为本发明的系统架构图；图3为本发明的电芯电压定义图；图4为本发明的电池电压定义图；图5为本发明专用锂电池的外部结构示意图；图6为图5的俯视图；图7为图5的侧视图；图8为图2中bms芯片程序的架构图；图9为过充保护和过放保护的控制策略流程图。
14.图中标号：1、外壳；2、固定块；3、接电口；4、搭电架；5、固定孔；6、搭电孔。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
16.请参阅图1
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9，本发明提供一种技术方案：一种基于驻车空调的锂电池管理系统，包括以下两个方面：一、工作阶段，主要分为以下三个阶段：1、发动机起动时；2、车载发动机充电时；3、驻车空调使用时；二、主要控制策略，主要分为以下三个方面：1、过充情况，包括：
①
、使用场景：a)、电池出厂前，pack厂对电池包统一预充电量；
b)、司机正常使用电池时，电池永远无法达到过充情况因车载原配发电机电压不够，或充电时间不够；c)、司机正常使用电池时，通过外接搭电的方式，对电池充电；
②
、条件判断：a)、任意“串x”电压高于3.65v；b)、总电压高于29.2v3.65v
×
8串 = 29.2v；
③
、策略：过充时，“直流接触器”断开，经过时间t1后，“直流接触器”恢复连接；此时判断仍处于充电状态，则“直流接触器”断开，再经过时间t1后，“直流接触器”恢复连接
……
若电池一直被充电，达到“level over”条件时，断开“直流接触器”，不再闭合；恢复条件两个：第一，若因电池自耗电缘故，不满足“level over”条件时，自动恢复；第二，采用人工手动形式注：只能返厂操作，重新给mcu板子上电reset后，可再次进入判断；2、过放情况，包括：
①
、条件判断：a)、任意“串x”电压低于2.50v；b)、总电压低于20v2.50v
×
8串 = 20v；
②
、策略：当达到“level low”条件时，此时认为过放，“直流接触器”断开，经过时间t2后，“直流接触器”恢复连接，进入判断；此时判断是否仍处于放电状态参考电流传感器，若是，则“直流接触器”断开，再经过时间t2后，“直流接触器”恢复连接，进入判断
……
若一直处于放电状态，且由于不断检测，造成进一步耗电，终于到达“level null”条件，“直流接触器”从而永久断开，不再恢复，只能返厂维修；3、温度：策略：a)、对于温度过低，忽略；后期根据市场地域情况，标定不同的数值b)、当温度高于60℃时，“直流接触器”断开，当温度下降到55℃时，“直流接触器”连接。
17.专用锂电池包括外壳1，外壳1的底部外壁前端面和后端面均固定连接有一对固定块2，固定块2为u字形，并呈对称设置，且每个固定块2的底部均开设有固定孔5，固定孔5内可插入螺钉等部件，从而可通过固定块2将外壳1连同锂电池本体一起固定安装在车内，外壳1的两侧顶端外壁均开设有若干个接电口3，接电口3可外接导线，以便通过接电口3对锂电池进行充电，接电口3的下方设置有搭电架4，搭电架4固定连接在外壳1的外壁，搭电架4为l字形，其表面开设有若干个搭电孔6，搭电孔6数量与接电口3相同，且搭电孔6与对应的接电口3中心位于同一条直线上，导线可穿过搭电孔6与接电口3电性连接，通过搭电孔6可对导线进行限位，以便提高导线的稳定性，从而防止其发生缠绕。
18.工作原理：
①
发动机起动时：通过锂电池高倍率瞬时大电流放电，带动启动电机，从而启动发动机；
②
车载发电机充电时：当发动机启动后，车载发电机持续向锂电池充电；通过系统电路板中的bms芯片程序可对锂电池电量的使用情况进行实时监控，从而防止过充；
③
驻车空调使用时：目前驻车空调电池使用情况已摸清，最大电流40～50安培，相对电池来说完全没有压力；当锂电池持续对空调输电到达低电量前，通过bms可使得锂电池主动被断开，从而预留部分电量用于再次启动汽车发动机。
19.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。