[发明专利]电池组平衡方法、电池组平衡装置以及包括该装置的系统

说明书

技术领域

本发明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。 

背景技术

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。 

因此，为了延长电池组的使用寿命，并提高电池组的性能，需要一种对电池进行管理的管理系统，以有效地管理串联的多个单体电池。 

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种电池组平衡装置，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，用于检测所述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； 

平衡控制器，用于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，并对需要进行平衡的单体电池进行平衡；其特征在于 

在所述电池组放电时，所述平衡控制器判断所述电池组中是否有单体电池的电压小于电池严重欠压值U_under；如果存在单体电池的电压小于电池严重欠压值U_under，则不进行平衡,否则所述平衡控制器继续判断所述电池组中是否有单体电池的电压在大于所述电池严重欠压值U_under小于额定容量下限电压U_llim的范围内；如果存在单体电池的电压大于所述电池严重欠压值U_under并小于额定容量下限电压U_llim，则获取所述多个单体电池的电压中的放电最小电压值U_dmin；所述平衡控制器对电压大于该放电最小电压值U_dmin的单体电池进行平衡；当所述多个单体电池中的电压最大值U_dmax与最小值U_dmin的关系为U_dmax-U_dmin<U_stop1时，停止电池平衡，其中U_stop1为一预定值。 

在一个优选实施方案中，在所述电池组充电时，所述平衡控制器判断所述电池组中是否有单体电池的电压高于额定容量上限电压U_ulim；如果存在单体电池的电压高于该额定容量上限电压U_ulim，则获取所述多个单体电池的电压中的充电最小电压值U_cmin；所述平衡控制器对电压大于该充电最小电压值U_cmin的单体电池进行平衡；当所述多个单体电池中的电压最大值U_cmax与最小值U_cmin的关系为U_cmax-U_cmin<U_stop2时，停止电池平衡，其中U_stop2为一预定值。 

在一个优选实施方案中，每隔时间t1重新获取所述放电最小电压值U_dmin。 

在一个优选实施方案中，每隔时间t2重新获取所述充电最小电压值U_cmin。 

在一个优选实施方案中，所述平衡控制器包括：电池平衡控制模块，用于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，用于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；以及电池平衡模块模块，用于接收所述平衡信号，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。