[发明专利]快充快放石墨烯基锂离子电池系统

说明书

一种快充快放石墨烯基锂离子电池系统，包括：快充快放的石墨烯基锂离子电池组和与之相连的用于监控电池状态、测量单体电池电压电流、控制电池包内温度以及主动均衡电池组的电池管理系统，该电池管理系统根据电池参数的变化自适应的调整最大充电电流，从而保证快速充放电时的安全。本发明适用于电动叉车并作为其动力系统，具有充电速度快，循环寿命长，适用的温度范围广(‑20℃～60℃)以及安全性能高，温升低等优点。

技术领域

本发明涉及的是一种锂电池领域的技术，具体是一种电动叉车用快充快放石墨烯基锂离子电池系统。

背景技术

目前电动叉车使用的铅酸电池存在使用寿命短，经常加水，以及滴漏腐蚀等污染问题。特别是由于其体系问题，铅酸电池叉车在无法在0度以下工作。因此，叉车用锂离子电池组开始得以推广。但是，目前的锂离子电池组存在着使用寿命短，温度适应性窄，充电时间长等问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种快充快放石墨烯基锂离子电池系统，采用石墨烯基快速快放锂离子电池，结合先进的电池成组技术与电池管理系统，实现了叉车用快速充放锂离子电池模块的设计与组装，本发明可以应用于电动叉车并作为其动力系统，该系统具有充电速度快，循环寿命长，适用的温度范围广(-20℃～60℃)以及安全性能高，温升低等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：快充快放的石墨烯基锂离子电池组和与之相连的用于监控电池状态、测量单体电池电压电流、控制电池包内温度以及主动均衡电池组的电池管理系统，该电池管理系统根据电池参数的变化自适应的调整最大充电电流，从而保证快速充放电时的安全。

所述的电池管理系统包括：中央处理模块、采集模块、均衡模块、热管理模块和CAN通信模块，其中：中央处理模块分别与采集模块、均衡模块和热管理模块采用SPI通信方式相连，采集模块采集单体锂电池的电压信息、电流信息以及温度信息并输出至中央处理模块，均衡模块根据来自中央处理模块的指令后对电池组进行变压器主动均衡，热管理模块在石墨烯基锂离子电池组的电池包内部温度低于电池工作温度范围时通过加热系统对电池包进行加热；当电池包内部温度高于电池工作温度范围时通过启动冷却液循环系统对电池包进行散热降温操作，中央处理模块通过CAN通信模块电池剩余电量、实时电压电流、电池包温度、电池状态信息传输至电动叉车系统的用户控制界面。

所述的主动均衡是指通过变压器将电能由容量较高的电芯转移到容量较低的电芯，均衡过程中系统中没有旁路电流，降低了保护系统的能耗，很好的解决电池一致性的问题，均衡电压最大可达10A。

所述的中央处理模块包括电池管理MCU。

所述的均衡模块包括：均衡MCU以及变压器单元，其中：均衡MCU与各个变压器单元连接并传输变压器通断信息，变压器单元分别连接两个不同的电芯以传输电芯之间的电能。

所述的热管理模块包括温度测量单元、热管理MCU、加热单元以及散热单元，其中：温度测量单元与热管理MCU相连并传输温度信息，热管理MCU与加热单元及散热单元相连并控制其开关。

所述的中央处理模块进一步与存储模块相连以储存用于自适应调整的电芯电压、电流、容量、温度信息。

所述的中央处理模块进一步与保护电路相连，该保护电路包括保护芯片和两个充放电MOSFET。

所述的锂电池组采用石墨烯和炭微球复合材料作为负极材料，采用石墨烯包覆磷酸铁锂作为正极材料，该电池具有充电速度快(10～15分钟充满)、循环寿命长(大于3500次)和环境适应性广的特点。