本發(fā)明涉及鋰電池叉車(chē)充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鋰電池叉車(chē)一拖四自動(dòng)輪換充電裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，以及人們節(jié)能環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，節(jié)能減排、環(huán)境友好已真正成為國(guó)計(jì)民生。因此，圍繞發(fā)展新能源科技已成為當(dāng)今的時(shí)代主題。與此同時(shí)，國(guó)家在2015年兩會(huì)中提出“中國(guó)制造2025”的國(guó)家戰(zhàn)略，并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)要堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型、強(qiáng)化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快將中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)轉(zhuǎn)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。在此背景下，加速了智能、清潔、環(huán)保的新能源鋰電池叉車(chē)的技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)推廣。

鋰電池叉車(chē)以鋰電池作為動(dòng)力源，應(yīng)用集成can總線(xiàn)控制技術(shù)完成鋰電池與整車(chē)控制器、智能充電機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊及功能控制。鋰電池的最大性能優(yōu)勢(shì)在于其可進(jìn)行快速的能量補(bǔ)充。由于鋰電池叉車(chē)使用的動(dòng)力電池一般為48v或80v的低電壓電池，所以電池能量的快速補(bǔ)充需要通過(guò)大電流充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前的鋰電池叉車(chē)智能充電機(jī)主要以200a大電流為鋰電池進(jìn)行智能化快速充電，充電功率高達(dá)20kw左右。而傳統(tǒng)的鉛酸電池充電電流只有30a～50a，充電功率只有鋰電池智能充電機(jī)的五分之一。高強(qiáng)的充電功率將給電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的不穩(wěn)定性負(fù)擔(dān)，尤其對(duì)于叉車(chē)使用工況來(lái)說(shuō)，其工作及充電場(chǎng)所主要為企業(yè)的生產(chǎn)車(chē)間，一般的車(chē)間電網(wǎng)容量根本無(wú)法同時(shí)進(jìn)行數(shù)臺(tái)鋰電池叉車(chē)的快速充電。而數(shù)臺(tái)叉車(chē)的輪換補(bǔ)充電又需要耗費(fèi)相應(yīng)的人力進(jìn)行人工的看護(hù)及充電操作。此外，鋰電池叉車(chē)的智能充電機(jī)單臺(tái)售價(jià)約為1.5萬(wàn)至2萬(wàn)元，即便車(chē)間電網(wǎng)容量滿(mǎn)足數(shù)臺(tái)叉車(chē)同時(shí)充電，高昂的充電設(shè)備采購(gòu)成本也會(huì)給用戶(hù)帶來(lái)很大負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種既降低了因叉車(chē)充電產(chǎn)生的各項(xiàng)成本問(wèn)題，又解決了車(chē)間電網(wǎng)容量不足導(dǎo)致的多臺(tái)叉車(chē)無(wú)法同時(shí)充電問(wèn)題的鋰電池叉車(chē)一拖四自動(dòng)輪換充電裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種鋰電池叉車(chē)一拖四自動(dòng)輪換充電裝置，包括鋰電池智能充電機(jī)、充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及四個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)，所述鋰電池智能充電機(jī)與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)雙向通訊，所述充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與四個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)之間雙向通訊；充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)上設(shè)置四個(gè)充電插頭，每個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)上均設(shè)置一個(gè)與所述充電插頭相對(duì)應(yīng)的充電插座，四個(gè)充電插頭與四個(gè)充電插座一一對(duì)應(yīng)相連。

所述充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)接控制器、can總線(xiàn)轉(zhuǎn)接單元、第一轉(zhuǎn)接接觸器mr11、第二轉(zhuǎn)接接觸器mr21、第三轉(zhuǎn)接接觸器mr31和第四轉(zhuǎn)接接觸器mr41，所述can總線(xiàn)轉(zhuǎn)接單元與鋰電池智能充電機(jī)雙向通訊，所述鋰電池智能充電機(jī)的輸出端與轉(zhuǎn)接控制器的輸入端相連，轉(zhuǎn)接控制器的輸出端分別與第一轉(zhuǎn)接接觸器mr11、第二轉(zhuǎn)接接觸器mr21、第三轉(zhuǎn)接接觸器mr31和第四轉(zhuǎn)接接觸器mr41的線(xiàn)圈的一端相連，第一轉(zhuǎn)接接觸器mr11、第二轉(zhuǎn)接接觸器mr21、第三轉(zhuǎn)接接觸器mr31和第四轉(zhuǎn)接接觸器mr41的線(xiàn)圈的另一端均與一個(gè)充電插頭相連。

所述四個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)分別為第一叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)、第二叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)、第三叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)和第四叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)；所述第一叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)由第一電源管理系統(tǒng)bms1、第一充電接觸器mr12和第一鋰電池b1組成，所述第一電源管理系統(tǒng)bms1通過(guò)第一充電接觸器mr12與第一鋰電池b1相連，第一鋰電池b1的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的充電插頭連接的充電插座；所述第二叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)由第二電源管理系統(tǒng)bms2、第二充電接觸器mr22和第二鋰電池b2組成，所述第二電源管理系統(tǒng)bms2通過(guò)第二充電接觸器mr22與第二鋰電池b2相連，第二鋰電池b2的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的充電插頭連接的充電插座；所述第三叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)由第三電源管理系統(tǒng)bms3、第三充電接觸器mr32和第三鋰電池b3組成，所述第三電源管理系統(tǒng)bms3通過(guò)第三充電接觸器mr32與第三鋰電池b3相連，第三鋰電池b3的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的充電插頭連接的充電插座；所述第四叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)由第四電源管理系統(tǒng)bms4、第四充電接觸器mr42和第四鋰電池b4組成，所述第四電源管理系統(tǒng)bms4通過(guò)第四充電接觸器mr42與第四鋰電池b4相連，第四鋰電池b4的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的充電插頭連接的充電插座。

所述第一電源管理系統(tǒng)bms1、第二電源管理系統(tǒng)bms2、第三電源管理系統(tǒng)bms3、第四電源管理系統(tǒng)bms4與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之間采用can總線(xiàn)通訊。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋰電池叉車(chē)一拖四自動(dòng)輪換充電裝置的充電方法，該方法包括下列順序的步驟：

(1)當(dāng)本裝置與一臺(tái)或多臺(tái)鋰電池叉車(chē)完成充電的機(jī)械連接后，鋰電池智能充電機(jī)給接入的鋰電池叉車(chē)的電源管理系統(tǒng)bms及轉(zhuǎn)接控制器提供12v低壓電源，使其開(kāi)啟工作；

(2)轉(zhuǎn)接控制器根據(jù)充電插頭反饋的cc1信號(hào)判定四個(gè)輸出端中的哪幾個(gè)已完成充電連接，然后按照設(shè)定的輪流充電次序開(kāi)始判斷并依次控制轉(zhuǎn)接接觸器mr11、轉(zhuǎn)接接觸器mr21、轉(zhuǎn)接接觸器mr31、轉(zhuǎn)接接觸器mr41的斷開(kāi)或閉合；按照設(shè)定的充電次序，只有當(dāng)轉(zhuǎn)接控制器判斷優(yōu)先級(jí)高的輸出端未被連接，或已經(jīng)完成預(yù)設(shè)的充電任務(wù)，或已將電池充滿(mǎn)電，方可斷開(kāi)該轉(zhuǎn)接接觸器，然后按優(yōu)先級(jí)別控制閉合另一個(gè)轉(zhuǎn)接接觸器，開(kāi)始下一輪充電任務(wù)。

(3)鋰電池叉車(chē)的電源管理系統(tǒng)bms開(kāi)啟工作后，在自檢完成并確保鋰電池狀態(tài)正常的情況下，通過(guò)充電插座與充電插頭連接所反饋的cc2信號(hào)確認(rèn)電池完成充電連接，之后開(kāi)始通過(guò)can總線(xiàn)發(fā)送充電需求指令，并閉合充電接觸器。

鋰電池智能充電機(jī)一方面通過(guò)can總線(xiàn)接收到的鋰電池叉車(chē)的電源管理系統(tǒng)bms及轉(zhuǎn)接控制器發(fā)來(lái)的充電確認(rèn)指令及充電需求數(shù)據(jù)來(lái)判定充電需求控制指令是否集全，另一方面檢測(cè)自身的直流輸出端之間的電壓是否為48v/80v，即判斷充電接觸器mr12、充電接觸器mr22、充電接觸器mr32、充電接觸器mr42、轉(zhuǎn)接接觸器mr11、轉(zhuǎn)接接觸器mr21、轉(zhuǎn)接接觸器mr31、轉(zhuǎn)接接觸器mr41是否按控制要求完成吸合，充電的輸出回路是否已成功建立；待控制指令正常、充電輸出回路正常后，充電機(jī)開(kāi)啟充電能量輸出，給鋰電池進(jìn)行能量補(bǔ)充。

所述cc1信號(hào)是充電插頭所采集并反饋給轉(zhuǎn)接控制器的，表示充電插頭插在充電插座上的一個(gè)開(kāi)關(guān)量閉合的信號(hào)；所述cc2信號(hào)是充電插頭所采集并反饋給電源管理系統(tǒng)bms的，表示充電插頭插在充電插座上的一個(gè)開(kāi)關(guān)量閉合的信號(hào)。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：第一，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套一拖四得自動(dòng)輪換充電裝置，填補(bǔ)了叉車(chē)行業(yè)一拖多充電技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用；第二，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種一拖四自動(dòng)輪換充電控制系統(tǒng)，電動(dòng)叉車(chē)系統(tǒng)屬于低壓系統(tǒng)與電動(dòng)汽車(chē)的高壓系統(tǒng)的控制特性不同，本發(fā)明立足于電動(dòng)叉車(chē)低電壓大電流的高功率一拖多充電控制系統(tǒng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，完成了相應(yīng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與技術(shù)應(yīng)用；第三，本發(fā)明能夠完成一臺(tái)充電機(jī)同時(shí)對(duì)四臺(tái)鋰電池叉車(chē)進(jìn)行自動(dòng)輪換補(bǔ)充電而無(wú)需再考慮設(shè)備采購(gòu)成本、人工操作輪換充電及現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)等問(wèn)題，既降低了因叉車(chē)充電產(chǎn)生的各項(xiàng)成本問(wèn)題，又解決了車(chē)間電網(wǎng)容量不足導(dǎo)致的多臺(tái)叉車(chē)無(wú)法同時(shí)充電的問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的控制系統(tǒng)圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種鋰電池叉車(chē)一拖四自動(dòng)輪換充電裝置，包括鋰電池智能充電機(jī)、充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3以及四個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)，所述鋰電池智能充電機(jī)與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3雙向通訊，所述充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3與四個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)之間雙向通訊；充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3上設(shè)置四個(gè)充電插頭，每個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)上均設(shè)置一個(gè)與所述充電插頭相對(duì)應(yīng)的充電插座，四個(gè)充電插頭與四個(gè)充電插座一一對(duì)應(yīng)相連。

如圖1所示，所述充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3包括轉(zhuǎn)接控制器、can總線(xiàn)轉(zhuǎn)接單元、第一轉(zhuǎn)接接觸器mr11、第二轉(zhuǎn)接接觸器mr21、第三轉(zhuǎn)接接觸器mr31和第四轉(zhuǎn)接接觸器mr41，所述can總線(xiàn)轉(zhuǎn)接單元與鋰電池智能充電機(jī)雙向通訊，所述鋰電池智能充電機(jī)的輸出端與轉(zhuǎn)接控制器的輸入端相連，轉(zhuǎn)接控制器的輸出端分別與第一轉(zhuǎn)接接觸器mr11、第二轉(zhuǎn)接接觸器mr21、第三轉(zhuǎn)接接觸器mr31和第四轉(zhuǎn)接接觸器mr41的線(xiàn)圈的一端相連，第一轉(zhuǎn)接接觸器mr11、第二轉(zhuǎn)接接觸器mr21、第三轉(zhuǎn)接接觸器mr31和第四轉(zhuǎn)接接觸器mr41的線(xiàn)圈的另一端均與一個(gè)充電插頭相連。

如圖1所示，所述四個(gè)叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)分別為第一叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)4、第二叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)5、第三叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)6和第四叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)7；所述第一叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)4由第一電源管理系統(tǒng)bms1、第一充電接觸器mr12和第一鋰電池b1組成，所述第一電源管理系統(tǒng)bms1通過(guò)第一充電接觸器mr12與第一鋰電池b1相連，第一鋰電池b1的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3的充電插頭連接的充電插座；所述第二叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)5由第二電源管理系統(tǒng)bms2、第二充電接觸器mr22和第二鋰電池b2組成，所述第二電源管理系統(tǒng)bms2通過(guò)第二充電接觸器mr22與第二鋰電池b2相連，第二鋰電池b2的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3的充電插頭連接的充電插座；所述第三叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)6由第三電源管理系統(tǒng)bms3、第三充電接觸器mr32和第三鋰電池b3組成，所述第三電源管理系統(tǒng)bms3通過(guò)第三充電接觸器mr32與第三鋰電池b3相連，第三鋰電池b3的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3的充電插頭連接的充電插座；所述第四叉車(chē)鋰電池系統(tǒng)7由第四電源管理系統(tǒng)bms4、第四充電接觸器mr42和第四鋰電池b4組成，所述第四電源管理系統(tǒng)bms4通過(guò)第四充電接觸器mr42與第四鋰電池b4相連，第四鋰電池b4的正極b+、負(fù)極b-之間接一個(gè)用于與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3的充電插頭連接的充電插座。所述第一電源管理系統(tǒng)bms1、第二電源管理系統(tǒng)bms2、第三電源管理系統(tǒng)bms3、第四電源管理系統(tǒng)bms4與充電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3之間采用can總線(xiàn)通訊。

如圖1所示，本方法包括下列順序的步驟：

(1)當(dāng)本裝置與一臺(tái)或多臺(tái)鋰電池叉車(chē)完成充電的機(jī)械連接后，鋰電池智能充電機(jī)給接入的鋰電池叉車(chē)的電源管理系統(tǒng)bms及轉(zhuǎn)接控制器提供12v低壓電源，使其開(kāi)啟工作；

(2)轉(zhuǎn)接控制器根據(jù)充電插頭反饋的cc1信號(hào)判定四個(gè)輸出端中的哪幾個(gè)已完成充電連接，然后按照設(shè)定的輪流充電次序開(kāi)始判斷并依次控制轉(zhuǎn)接接觸器mr11、轉(zhuǎn)接接觸器mr21、轉(zhuǎn)接接觸器mr31、轉(zhuǎn)接接觸器mr41的斷開(kāi)或閉合；按照設(shè)定的充電次序，只有當(dāng)轉(zhuǎn)接控制器判斷優(yōu)先級(jí)高的輸出端未被連接，或已經(jīng)完成預(yù)設(shè)的充電任務(wù)，或已將電池充滿(mǎn)電，方可斷開(kāi)該轉(zhuǎn)接接觸器，然后按優(yōu)先級(jí)別控制閉合另一個(gè)轉(zhuǎn)接接觸器，開(kāi)始下一輪充電任務(wù)。

(3)鋰電池叉車(chē)的電源管理系統(tǒng)bms開(kāi)啟工作后，在自檢完成并確保鋰電池狀態(tài)正常的情況下，通過(guò)充電插座與充電插頭連接所反饋的cc2信號(hào)確認(rèn)電池完成充電連接，之后開(kāi)始通過(guò)can總線(xiàn)發(fā)送充電需求指令，并閉合充電接觸器。

鋰電池智能充電機(jī)一方面通過(guò)can總線(xiàn)接收到的鋰電池叉車(chē)的電源管理系統(tǒng)bms及轉(zhuǎn)接控制器發(fā)來(lái)的充電確認(rèn)指令及充電需求數(shù)據(jù)來(lái)判定充電需求控制指令是否集全，另一方面檢測(cè)自身的直流輸出端之間的電壓是否為48v/80v，即判斷充電接觸器mr12、充電接觸器mr22、充電接觸器mr32、充電接觸器mr42、轉(zhuǎn)接接觸器mr11、轉(zhuǎn)接接觸器mr21、轉(zhuǎn)接接觸器mr31、轉(zhuǎn)接接觸器mr41是否按控制要求完成吸合，充電的輸出回路是否已成功建立；待控制指令正常、充電輸出回路正常后，充電機(jī)開(kāi)啟充電能量輸出，給鋰電池進(jìn)行能量補(bǔ)充。

所述cc1信號(hào)是充電插頭所采集并反饋給轉(zhuǎn)接控制器的，表示充電插頭插在充電插座上的一個(gè)開(kāi)關(guān)量閉合的信號(hào)；所述cc2信號(hào)是充電插頭所采集并反饋給電源管理系統(tǒng)bms的，表示充電插頭插在充電插座上的一個(gè)開(kāi)關(guān)量閉合的信號(hào)。

以下結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

本發(fā)明中充電接觸器、轉(zhuǎn)接接觸器的功能主要為：充電接觸器、轉(zhuǎn)接接觸器的線(xiàn)圈通12v電源后，其自動(dòng)吸合開(kāi)關(guān)，使電路閉合形成回路；

本發(fā)明中電源管理系統(tǒng)bms的功能主要為：1)通過(guò)cc2信號(hào)判定鋰電池與充電插頭是否完成連接；2)通過(guò)can總線(xiàn)完成與轉(zhuǎn)接控制器、鋰電池智能充電機(jī)的數(shù)據(jù)交互及控制指令傳達(dá)；3)通過(guò)給充電接觸器的線(xiàn)圈供電實(shí)現(xiàn)對(duì)充電接觸器的開(kāi)啟與關(guān)斷的控制；

本發(fā)明中轉(zhuǎn)接控制器的主要功能為：1)通過(guò)cc1信號(hào)判定充電插頭是否與鋰電池連接；2)通過(guò)給轉(zhuǎn)接接觸器的線(xiàn)圈供電實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)接接觸器的開(kāi)啟與關(guān)斷的控制；3)通過(guò)can總線(xiàn)完成與電源管理系統(tǒng)bms、鋰電池智能充電機(jī)的數(shù)據(jù)交互及控制指令傳達(dá)；4)判斷電池電量、預(yù)設(shè)充電電量、控制充電按次序自動(dòng)輪換；

本發(fā)明中鋰電池智能充電機(jī)的主要功能為：1)通過(guò)can總線(xiàn)完成與電源管理系統(tǒng)bms、轉(zhuǎn)接控制器的數(shù)據(jù)交互及控制指令傳達(dá)；2)給轉(zhuǎn)接控制器、電源管理系統(tǒng)bms提供12v低壓電源；3)按鋰電池叉車(chē)需求，給鋰電池進(jìn)行大功率大電流快速充電。

綜上所述，本發(fā)明能夠完成一臺(tái)充電機(jī)同時(shí)對(duì)四臺(tái)鋰電池叉車(chē)進(jìn)行自動(dòng)輪換補(bǔ)充電而無(wú)需再考慮設(shè)備采購(gòu)成本、人工操作輪換充電及現(xiàn)場(chǎng)看護(hù)等問(wèn)題，既降低了因叉車(chē)充電產(chǎn)生的各項(xiàng)成本問(wèn)題，又解決了車(chē)間電網(wǎng)容量不足導(dǎo)致的多臺(tái)叉車(chē)無(wú)法同時(shí)充電的問(wèn)題。