[实用新型]电池组平衡装置及包括该装置的电池组管理系统

说明书

技术领域

本实用新型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。 

实用新型内容

本实用新型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，并提高电池组的性能。 

根据本实用新型的第一方面，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。 

根据本实用新型的第二方面，提供一种电池组管理系统，其特征在于，包括如本实用新型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。 

本实用新型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，本实用新型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，将更好地理解本实用新型。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是根据本实用新型实施方案的电池组管理系统的示意图。 

图2是根据本实用新型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分别示出了根据本实用新型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是根据本实用新型一个实施方案的输入过流保护装置的示意图。 

图8是根据本实用新型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。