电池组平衡装置及包括该装置的电池组管理系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种电池组平衡装置及包括该装置的电池组管理系统。其中电池组具有2个或更多个单体电池，该电池组平衡装置包括：电池电压检测模块，其检测每个单体电池的单体电池电压；电池平衡控制模块，其与电池电压检测模块相连，根据检测的单体电池电压判断需要进行平衡的单体电池，并生成平衡控制信号以控制需要进行平衡的单体电池的平衡；电池平衡信号发生模块，其接收平衡控制信号，并根据该平衡控制信号生成相应的平衡信号；电池平衡模块，其接收平衡信号，并根据该平衡信号对需要进行平衡的单体电池进行平衡。本实用新型专利技术的装置能够实现电池的充放电平衡，在对电池的充放电平衡的控制中实时地采样参数，更好地实现电池平衡。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池组的管理系统，更具体地，涉及一种在矿用紧急避险设备中使用的电池组的管理系统。
技术介绍
随着煤炭工业的发展以及矿山装备技术的进步，在紧急避险设备中所采用的安全监控系统、救援设备、通信设备、电动车等对防爆电源的要求越来越高。由于煤矿工业对电源隔爆的要求，因此明确禁止具有析氢危险的蓄电池在煤矿中使用。目前在矿用紧急避险设备中普遍使用的是锂离子电源。在《矿用防爆锂离子蓄电池电源安全技术要求》中规定单体电池的最大容量不超过60Ah，且不允许单体电池或电池组以任何形式并联。因此，在作为矿用紧急避险设备的动力源时，常需要将若干节单体电池串联形成锂离子电池组，以提高电池组的电压输出并增加电池组容量。然而在多节单体电池串联以后，由于各节单体电池的充放电容量、充电转换效率或初始电量并不完全一致，因此在长时间反复充电、放电之后，各单体电池的差别逐渐变大，影响各单体电池的容量、使用寿命，使得电池组的总体性能降低，甚至会引起电池爆裂、起火等，而这些在煤矿环境中是极其不希望的。
技术实现思路
本技术的目的是有效地管理串联的多个单体电池，从而延长电池组的使用寿命，并提闻电池组的性能。根据本技术的第一方面，提供一种电池组平衡装置，其特征在于，其中所述电池组具有2个或更多个单体电池，该电池组平衡装置包括电池电压检测模块，所述电池电压检测模块检测所述2个或更多个单体电池中的每个单体电池的单体电池电压；电池平衡控制模块，所述电池平衡控制模块与所述电池电压检测模块相连，其根据所检测到的单体电池电压判断需要进行平衡的单体电池，并生成平衡控制信号以控制需要进行平衡的单体电池的平衡；电池平衡信号发生模块，所述电池平衡信号发生模块接收所述平衡控制信号，并根据该平衡控制信号生成相应的平衡信号；以及电池平衡模块，所述电池平衡模块接收所述平衡信号，并根据该平衡信号对需要进行平衡的单体电池进行平衡。在一个优选实施方案中，所述电池电压检测模块包括与所述2个或更多个单体电池数目对应的多个差分运算放大器。 在一个优选实施方案中，所述电池电压检测模块还包括连接至所述多个差分运算放大器的多个缓冲器。在一个优选实施方案中，所述多个缓冲器的输出共同输入至一个模数转换器。在一个优选实施方案中，所述电池平衡信号发生模块包括电荷泵电路。在一个优选实施方案中，所述电池平衡模块包括MOS管和与该MOS管串联的电阻。根据本技术的第二方面，提供一种电池组管理系统，其特征在于，包括如本技术第一方面所述的电池组平衡装置。在一个优选实施方案中，所述电池组管理系统还包括与所述电池组平衡装置电连接的输入过流保护装置。在一个优选实施方案中，所述电池组管理系统还包括与所述电池组电连接的输出过流保护装置。在一个优选实施方案中，所述电池组管理系统还包括与所述电池组电连接的过充、过放以及温度控制保护装置。本技术能够实现对电池的放电平衡，防止在电池电压过低时仍进行平衡，准确判断是否需要对电池进行平衡，并能实现对各单体电池电压的一致平衡。此外，本技术还实现了对电池的充电平衡。在对电池的充放电平衡的控制中实时地采样参数，从而能够更准确地确定平衡基准，更好地实现电池平衡。附图说明通过下文结合附图的详细说明，将更好地理解本技术。应理解，这些附图仅出于示例目的，且未必按比例绘制。在附图中图1是根据本技术实施方案的电池组管理系统的示意图。图2是根据本技术的一个实施方案的电池组平衡装置的示意图。图3示出的是电池电压检测模块的示意性框图。图4示出的是电池平衡控制模块的示意性框图。图5a和5b分别示出了根据本技术的电池组平衡方法的一个实施方案中的电池充电平衡流程图和电池放电平衡流程图。图6是电池平衡信号发生模块以及电池平衡模块的示意图。图7是根据本技术一个实施方案的输入过流保护装置的示意图。图8是根据本技术一个实施方案的输出过流保护装置的示意图。图9中示出了过充、过放以及温度控制保护装置的示意图。具体实施方式图1是本技术实施方案的电池组管理系统I的示意图。如图1所示，电池组管理系统I包括电池组平衡装置101、输入过流保护装置102、输出过流保护装置103以及过充、过放以及温度控制保护装置104。在下文中将详细介绍这些单元的运行。图2是根据本技术的一个实施方案的电池组平衡装置101的示意图。如图2中所示出的，电池组平衡装置101包括电池电压检测模块1011和平衡控制器1015。其中平衡控制器1015包括电池平衡控制模块1012、电池平衡信号发生模块1013以及电池平衡模块1014，在下文中将详细介绍各模块的功能。图3示出的是电池电压检测模块1011的示意性框图。在本文示出的实施方案中，电池组1111共包括8个单体电池，但是应理解，根据实际需要，单体电池的数目不限于本实施方案所示出的数目，可以是2个或者更多个。所采样的各单体电池的电压信号^DCELL1_^DCELL8 分别与一个差分运算放大器1211-1218连接，其中电压信号^DCELL1_^DCELL8 分别输入至差分运算放大器的正极，差分运算放大器的负极接地，差分运算放大器对各个电压信号进行放大。可选的，经差分运算放大器放大后的信号分别进入缓冲器1311-1318。缓冲器1311-1318的输出端共同连接至一个模数转换器(ADC) 1411。模数转换器1411顺序获取经放大缓冲后的八个输入信号VAram-VAD^8，并将这八个输入信号分别转换成数字电压信号DVCElU-DVCEll8。模数转换器1411将数字电压信号DVCElU_DVCEll8输出至电池平衡控制模块1012，在该电池平衡控制模块1012中对8个单体电池的电压进行平衡控制，这将在下文详细描述。图4示出的是电池平衡控制模块1012的示意性框图。如图4示出的，电池平衡控制模块1012包括电池电压获取子模块1102、电池平衡判决子模块1202和平衡控制信号发生子模块1302。电池电压获取子模块1102获取数字电压信号Dvram-Dv^8,根据该数字信 Dvcell1-Dvcell8J 电池电压获取子模块1102判定8个单体电池的电压Vm-V^8与所采样的各单体电池的电压信号Vram-VDn8基本相同。接着电池平衡判决子模块1202对各单体电池的电压Veau-V^8进行判决，对各单体电池的电压判决分为在充电时的判决以及在放电时的判决。电池平衡判决子模块1202判决出需要进行平衡的单体电池后，平衡控制信号发生子模块1302输出对应于需要进行平衡的单体电池的平衡控制信号。图5a和5b分别示出了根据本技术的电池组平衡方法的一个实施方案中的电池充电平衡流程图和电池放电平衡流程图。如图5a示出的，在充电时，电池平衡判决子模块1202从电池电压获取子模块1102中获取电池组1111中的各单体电池的电压后，首先判断电池组中是否有单体电池的电压高于3. 55V，这里3. 55V是额定容量上限电压Uulim，但应理解，根据实际需要的不同，该额定容量上限电压Uulim的值不限于该实施方案中列出的3. 55V。如没有单体电池的电压高于3. 55V，则此时不需要进行平衡。如有单体电池的电压高于3. 55V，意味着此时即将充满电，此时获取各单体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组平衡装置，其特征在于，其中所述电池组具有2个或更多个单体电池，该电池组平衡装置包括：电池电压检测模块，所述电池电压检测模块检测所述2个或更多个单体电池中的每个单体电池的单体电池电压；电池平衡控制模块，所述电池平衡控制模块与所述电池电压检测模块相连，其根据所检测到的单体电池电压判断需要进行平衡的单体电池，并生成平衡控制信号以控制需要进行平衡的单体电池的平衡；电池平衡信号发生模块，所述电池平衡信号发生模块接收所述平衡控制信号，并根据该平衡控制信号生成相应的平衡信号；以及电池平衡模块，所述电池平衡模块接收所述平衡信号，并根据该平衡信号对需要进行平衡的单体电池进行平衡。

【技术特征摘要】
1.一种电池组平衡装置，其特征在于，其中所述电池组具有2个或更多个单体电池，该电池组平衡装置包括电池电压检测模块，所述电池电压检测模块检测所述2个或更多个单体电池中的每个单体电池的单体电池电压；电池平衡控制模块，所述电池平衡控制模块与所述电池电压检测模块相连，其根据所检测到的单体电池电压判断需要进行平衡的单体电池，并生成平衡控制信号以控制需要进行平衡的单体电池的平衡；电池平衡信号发生模块，所述电池平衡信号发生模块接收所述平衡控制信号，并根据该平衡控制信号生成相应的平衡信号；以及电池平衡模块，所述电池平衡模块接收所述平衡信号，并根据该平衡信号对需要进行平衡的单体电池进行平衡。2.根据权利要求1所述的电池组平衡装置，其特征在于，所述电池电压检测模块包括与所述2个或更多个单体电池数目对应的多个差分运算放大器。3.根据权利要求2所述的电池组平衡装置，其特征在于，所述电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢苇，李润杨，魏涛，梁建，李茂强，
申请(专利权)人：北京川江源科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：