机械扫描式串联电池组电压检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种机械扫描式串联电池组电压检测装置，其特征在于，包括依次相连的电机、台架运动机构、移动台架，移动台架上安装电压检测装置和控制器，控制器分别与电压检测装置、电机、上位机相连，电压检测装置上设有检测触点。串联电池组开始工作的同时，控制器控制电机驱动台架运动机构带动电压检测装置根据预设的检测顺序依序检测串联电池组中每节电池电压；检测循环进行，直至串联电池组停止工作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种机械扫描式串联电池组电压检测装置，用于各种类型串联电池组，串联电容器，超级电容器等其他电能存储装置中的每个储能元件的电压检测。
技术介绍
术语定义单电池非串联的基本电池单元。单电压单电池的电压。串联数电池组中串联方式连接的单电池的个数或用N表示。对于由电池(包括电容和超级电容器)构成的电力供给系统，由于单个电池的电压较低，要想获得较高的输出电压，就要将多个电池串联使用。早期常用的电池多为铅酸， 镍镉和镍氢电池，这一类电池由于采用水溶液电解质，电池充电至满电后继续以一定的电流充电，充电器提供给电池的能量用于电解电解液中的水，产生的氢和氧在电极的催化作用下又复合成水，结果是电池满电后充入的电能变为热能耗散在环境中，因此只要充电电流不是过高环境散热条件良好的条件下，即便长时间充电，电池的电压不会升高，电池也不会损坏，也就是说，在正常的充电制度和环境下，这类电池不存在过充电问题，因此不需要对每一个电池进行电压监测，通常只是监测串联电池组的总电压。然而，对于近年来发展迅速，应用更为广泛锂离子电池而言，因为使用有机电解液，没有水电解和氢氧复合的过程， 如果电池充满后继续充电，电池电压将随充电时间上升，同时电池正极失锂过多，材料的晶体结构失去稳定性，电池负极不能按相应的晶体结构和化学配比来接受过多的锂，导致从正极迁移来的过剩的锂离子以金属锂的形态沉积在负极，这就是锂离子电池的过充电。过充电程度较轻时，电池性能变坏报废。过充电程度严重时，导致电池爆炸起火，造成人身伤害。因此无论是串联使用的电池组还是单个电池都要配以保护控制电路，以防止电池过充电，过放电，过电流等。保护控制电路的核心是电池电压的监测。根据充放电过程中电池电压的变化进行相应的控制。由于电池生产时，不可能保证每个电池的特性完全一致，特别是经过若干次充放电循环后，电池个体之间的差异性会更显著。对于串联电池组，则要求保护电路必须监测串联电池组中的每个单电池的电压。目前的串联锂离子电池组保护控制电路基本是基于专用芯片，MCU，或DSP等电子装置。早期的专用芯片多为日本精工，理光，美上美等公司的产品，如精工的82M，可以用于 4个单电池串联的电池组。近年来又有美国02公司的产品，其应用从3个单电池直到13个单电池的串联电池组，例如8920。美国InterSil，Maxin，TI等公司的专用芯片均可用于多到10个单电池串联的电池组。MCU和DSP等方案也可实现类似的功能。但对于串联数更多的情况，例如电动汽车以及大型蓄能装置电池组，串联数N甚至超过100，电池组电压高达几百伏，上述的方法都无法实现可靠的电压监测。一种解决方案是将芯片或MCU也串联起来进行电压监测，测到的电压数据还要再经过一个软硬件电路系统进行处理。这里称作级联方式。这一方法对N不太大的电池组有所应用，但对N较大的电池组较少采用。另一种方法是将整个电池组分成若干个模块，每个模块由10个左右的单电池串联，再将各个模块串联起来构成完整的电池组。每个模块配有独立的软硬件电路系统，然后通过CAN总线或其他类型通讯方式将各个模块的电压数据传送到上位处理单元进行处理，这里称作总线方式。目前电动汽车电池组主要采用这样的方式进行管理。无论级联方式还是总线方式都存在着软硬件结构复杂，需要的元器件多，各个模块中的电路结构相同，元器件重复，但电压却不同，级联方式则要进行电平转换，总线方式也要进行隔离，因而导致可靠性差，成本高等问题，特别是要想进行高精度的检测，需要多个高精度的AD或芯片或单片机等器件和复杂的电路，成本更高，并且给电池组的生产，检测，品质控制带来很大的困难。况且，如果包含电池组的其他参数如温度，膨胀(变形)等，系统将更加复杂。鉴于目前现状，寻求一种更为简单，可靠性更高，成本更低和更容易实现的方法对推动，促进和加快新能源，特别是锂离子电池在电动车行业的应用有着十分重要的意义。
技术实现思路
为了克服上述技术问题，本技术提供一种机械扫描式串联电池组电压检测装置，其特征在于，包括依次相连的电机、台架运动机构、移动台架，移动台架上安装电压检测装置和控制器，控制器分别与电压检测装置、上位机相连，电机与上位机相连，电压检测装置上设有检测触点。优选的，所述控制器为单片机、DSP、PLC、FPGA或具有检测和控制功能的其他类型的装置中的任意一种。串联电池组开始工作的同时，控制器控制电机驱动台架运动机构带动电压检测装置根据预设的检测顺序依序检测串联电池组中每节电池电压；检测循环进行，直至串联电池组停止工作。本技术的核心思想是利用机械装置，用一路电压测量单元(一块电压表可看作是一路电压测量单元)逐个对单电池的基电压进行测量。就像一个人手持一块电压表， 逐个去测量串联电池组的每一个单电池的单电压。将这个人测量电池组电压的方式用一个机械装置替代，就实现了机械扫描测量电池组中每一个单电池电压的功能。不断循环扫描， 就可以对电池组中的每一个单电池的电压进行实时检测。且测量的永远都是单电压，没有高压问题，没有电平转换问题，也不需要总线，且无论电路结构还是机械结构都很简单，元器件的数量大量减少，容易实现。这种方法使电池组电压监测得到了极大的简化。问题的简化也使可靠性问题变得简单，可靠性的提高更容易。高精度电压监测不必花费高昂成本。附图说明图1为本技术具体实施例的控制系统框图；具体实施方式结合附图，下面对本技术作进一步描述。一种机械扫描式串联电池组电压检测装置，包括依次相连的电机、台架运动机构、 移动台架，移动台架上安装电压检测装置和控制器，控制器分别与电压检测装置、上位机相连，电机与上位机相连，电压检测装置上设有检测触点。电源为电机，控制器和电压检测装置提供电能。控制器控制电机和电压检测装置的工作，并将检测到的参数进行处理或发送到上位机。工作时，电机驱动台架运动机构带动移动台架运动。串联电池组每节电池节点设有与电压检测装置相匹配的电池触点，串联电池组开始工作的同时，控制器控制电机驱动台架运动机构带动电压检测装置根据预设的检测顺序依序检测串联电池组中每节电池电压；检测循环进行，直至串联电池组停止工作。检测触点与电池触点采用接触式连接，电机带动电压检测装置移动，使得检测触点与电池触点依次滑动接触，从一节电池的电池触点上移动到另一节电池的电池触点上进行电压检测。上述描述仅为本技术的一种具体实施例，其中串联电池组整体布局可为环形结构、直线结构、矩阵结构、层叠结构中的任意一种。相应的电压检测装置检测方式也可以为环形循环检测、直线形往复循环检测、矩阵循环检测。电压检测装置的检测触点与电池节点上的电池触点还可以采用其他方式连接，例如用脉冲信号控制检测触点的动作或采用伸缩式触点，控制器控制移动台架运动到指定位置，再控制检测触点的动作。采用这种方式， 利用步进电机或伺服电机驱动，可以实现步进式或跳跃式的检测，实现重点监测某个或某些电池的参数。电机可为步进电机，伺服电机或直线电机等；台架运动机构可由齿轮，丝杆，齿条，链条等构成旋转、直线或其他类型的平面及空间运动机构；电压检测装置还可以设有多个检测触点，可用于同时检测多个电池电压，提高效率；控制器可为单片机，DSP，PLC，FPGA或具有检测和控制功能的其他类本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种机械扫描式串联电池组电压检测装置，其特征在于，包括依次相连的电机、台架运动机构、移动台架，移动台架上安装电压检测装置和控制器，控制器分别与电压检测装置、上位机相连，电机与上位机相连，电压检测装置上设有检测触点。

【技术特征摘要】
1.一种机械扫描式串联电池组电压检测装置，其特征在于，包括依次相连的电机、台架运动机构、移动台架，移动台架上安装电压检测装置和控制器，控制器分别与电压检测装置、上位机相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小平，
申请(专利权)人：李小平，
类型：实用新型
国别省市：86