CN104064827B - 带有安全保护系统的镍氢电池组 - Google Patents

带有安全保护系统的镍氢电池组 Download PDF

Info

Publication number
CN104064827B
CN104064827B CN201410289011.6A CN201410289011A CN104064827B CN 104064827 B CN104064827 B CN 104064827B CN 201410289011 A CN201410289011 A CN 201410289011A CN 104064827 B CN104064827 B CN 104064827B
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery pack
battery
module
discharge
central control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410289011.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104064827A (zh
Inventor
周川蓉
林曦
吴帆
吴一帆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Baosheng Industry Co.,Ltd.
Original Assignee
SICHUAN BAOSHENG INDUSTRY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SICHUAN BAOSHENG INDUSTRY CO LTD filed Critical SICHUAN BAOSHENG INDUSTRY CO LTD
Priority to CN201410289011.6A priority Critical patent/CN104064827B/zh
Publication of CN104064827A publication Critical patent/CN104064827A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104064827B publication Critical patent/CN104064827B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • H01M10/30Nickel accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/18Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for batteries; for accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

本发明公开了一种带有安全保护系统的镍氢电池组,属于电源技术领域。它包括由单体镍氢电池和电池连接片串联组成的电池组,还包括电池组管理系统,其由电压采集通道,中央控制模块,充电开关,放电开关,电流采集通道、温度采集通道,充电模块和放电模块组成;电池组中各单体电池依次与电压采集通道、中央控制模块联接;电池组与温度采集通道联接;温度采集通道的输出端与中央控制模块联接;充电模块、放电模块与中央控制模块联接。本发明结构简单易组装,接入电池组管理系统增加了电池组的安全性,电池组管理系统具有电池短路、过流、过充、过放、过温等保护功能,可有效保护镍氢电池组电池组的安全使用,延长其使用寿命。

Description

带有安全保护系统的镍氢电池组
技术领域
[0001]本发明涉及一种化学电源,尤其是镍氢电池组,属于电源技术领域。
背景技术
[0002]仪器仪表电源、特别是矿用电源需要配置安全性能较高的镍氢电池组。镍氢电池组在充、放电过程中,如无有效的监控,容易出现过流、过充、过放、过温等现象,从而导致电池漏液而损坏设备,甚至发生电池爆炸的安全事故。因此,现有的矿用电源多采用配置两种电子元器件作为保护的简易电池组:用限流电阻来保证电池组不过流;用熔断丝阻止电池组发生短路现象。这种保护方式存在的弊端有五点:一是当电池发生短路或过流,熔断丝熔断后,需要人工更换熔断丝,工作比较繁琐;二是没有充电保护,充电过程需要人工监护,容易产生过充的现象,比较耗费人力资源;三是放电时,只有用电设备不动作时才知道电池组没电了,这样电池组每次基本都会进入过放阶段,从而缩短了电池的使用寿命并降低了电池的容量;四是由于没有过温保护,电池长期在高温下工作会有安全隐患,同时也会缩短电池的使用寿命;五是电池组加装限流电阻后,不管是充电还是放电都会消耗部分能量,不利于节约能源。
发明内容
[0003]针对现有矿用电池组存在的问题,本发明提供一种可以连续监控单只电池电压及整个电池组电压和最高温度、并可控制充放电过程的镍氢电池组。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:带有安全保护系统的镍氢电池组,包括由10只单体镍氢电池和电池连接片串联组成的电池组,还包括电池组管理系统,其由电压采集通道,中央控制模块,充电开关,放电开关,电流采集通道、温度采集通道,充电模块和放电模块组成;电池组中各单体电池依次与电压采集通道、中央控制模块联接;电池组与温度采集通道联接;温度采集通道的输出端与中央控制模块联接;电池组的输出正极依次与充电开关、放电开关联接;充电开关、放电开关分别由充电模块、放电模块控制,充电模块、放电模块与中央控制模块联接;电池组的输出负极与电流采集通道联接。
[0005]本发明的有益效果是,结构简单易组装,接入电池组管理系统增加了电池的安全性和循环使用寿命,电池组管理系统具有防止电池短路、过流、过充、过放、过温等保护功能,可有效保护电池组的安全使用,延长电池组的使用寿命。
附图说明
[0006]图1是本发明原理框图;
[0007]图2是图1中电压采集通道2的电原理图;
[0008]图3是图1中电流采集通道6的电原理图;
[0009]图4是图1中充电模块8的电原理图;
[0010]图5是图1中放电模块9的电原理图。
[0011]图中各部件及模块编号:
[0012] I—电池组,2—电压采集通道,3—中央控制模块,4一充电开关,
[0013] 5—放电开关,6—电流采集通道,7—温度采集通道,8—充电模块,
[0014] 9—放电模块。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本发明进一步说明。
[0016] 参见图1,带有安全保护系统的镍氢电池组是用1只镍氢电池(D8000mAh )通过电池连接片串联、再接入电池组管理系统组成的12V电池组;电池组管理系统由电压采集通道2,中央控制模块3,充电开关4,放电开关5,电流采集通道6、温度采集通道7,充电模块8和放电模块9组成;电池组I中各单体电池依次与电压采集通道2、中央控制模块3联接;电池组I与温度采集通道7联接;温度采集通道7的输出端与中央控制模块3联接;电池组I的输出正极依次与充电开关4、放电开关5联接;充电开关4、放电开关5分别由充电模块8、放电模块9控制,充电模块8、放电模块9与中央控制模块3联接;电池组I的输出负极与电流采集通道6联接。
[0017] 参见图2,电压采集通道2为电阻(R2—R10,R12—R20)和运算放大器(IC1B—IC3B)组成的电压采样电路,通过电阻采集单体电池的电压,加入运算放大器,以保证单体电池的一致性;其输入端(CEL1-CEL1)与电池组I联接,输出端(CELL I—CELL 1 )与中央控制模块
3联接。
[0018]中央控制模块3为单片机,其输入端分别与电压采集通道2的输出端(CELL1-CELL1 )、电流采集通道6的输出端(CHR)、温度采集通道7的输出端(TEMP)联接,其输出端(CURRENT_PR0)与充电模块8、放电模块9联接;如图1。
[0019]充电开关(4)为MOS管,与电池组I的正极(VBAT+)联接,由充电模块8的输出端(C_DRV)控制;如图1。
[0020]放电开关5为MOS管,与充电开关(4)联接,由放电模块9的输出端(D_DRV)控制;如图1。
[0021]参见图3,电流采集通道6为电阻和运算放大器组成的电流检测电路,通过放大器(IC3C、IC3D)检测采样电阻(R21)的电压,再通过放大器(IC4A、IC4D)判断电流方向,从而确定电池组在充电还是放电。其输入端与电池组I的负极(VBAT-)联接,输出端(CHR)与中央控制模块3联接。
[0022]温度采集通道7为温度传感器,其输入端置于电池组物理位置的中心,输出端(TEMP)与中央控制模块3联接;如图1。
[0023]参见图4,充电模块8为门限比较电路,当电池组的总电压小于15.0V,其输出端(C_D R V )为高电平,否则输出端(C _ D R V )为低电平;其输入端与中央控制模块3的输出端(CURRENT_PR0)联接,输出端(C_DRV)与充电开关4联接。
[0024]参见图5,放电模块9为门限比较电路,当电池组的总电压大于9.5V,其输出端(D_D R V )为高电平,否则输出端(D _ D R V )为低电平。其输入端与中央控制模块3的输出端(CURRENT_PR0)联接,输出端(D_DRV)与充电开关4联接。
[0025]电池组管理系统的保护功能为:
[0026]电池组的短路、过流保护:
[0027]电池组在充、放电过程中,电流采集通道6检测到电流大于4A时,电池组管理系统通过中央控制模块3同时关断充电开关4和放电开关5,停止充、放电;充电开关4和放电开关5关断1min后,电池组管理系统通过中央控制模块3同时导通充电开关4和放电开关5,继续充、放电。
[0028]电池组的过充保护:
[0029]电池组在充电过程中,电压采集通道2采集到电池组I中任意一只单体电池的电压大于1.46V、或者电池组的总电压大于14.5V时,电池组管理系统通过中央控制模块3关断充电开关4,电池组I停止充电。充电开关4关断后,电压采集通道2继续采集电池组I的总电压和单电池电压;当电池组I的总电压小于13.5V时,电池组管理系统通过中央控制模块3导通充电开关4,电池组I自动继续充电。
[0030]电池组的过放保护:
[0031]电池组在放电过程中,电压采集通道2采集到电池组I中任意一只单体电池的电压小于1.0V、或者电池组的总电压小于11.0V时,电池组管理系统通过中央控制模块3关断放电开关5,电池组I停止放电。放电开关5关断后,电压采集通道2继续采集电池组I的总电压和单电池电压;当采集到电池组I的总电压大于12.5V时,电池组管理系统通过中央控制模块3导通放电开关5,电池组I自动继续放电。
[0032]电池组的过温保护:
[0033]电池组在充电过程中,温度采集通道7采集到电池组I温度大于55°C时,电池组管理系统通过中央控制模块3关断充电开关4,电池组I停止充电;充电开关4关断后,温度采集通道7继续采集电池组I的温度;当温度小于等于45°C时,电池组管理系统通过中央控制模块3导通充电开关4,电池组I继续充电。
[0034]电池组在放电过程中,温度采集通道7采集到电池组I温度大于70°C时,电池组管理系统通过中央控制模块3关断放电开关5,电池组I停止放电;放电开关5关断后,温度采集通道7继续采集电池组I的温度;当温度小于等于60°C时,电池组管理系统通过中央控制模块3导通放电开关5,电池组I继续放电。
[0035]电池组在中央控制模块3失效时的过充保护:
[0036]电池组在充电过程中,若电池组管理系统中的中央控制模块3失效,不能再进行过充保护,电池组I通过充电模块8进行比较,电池组总电压大于15.0V时,充电模块8控制断开充电开关4,停止充电。
[0037]电池组在中央控制模块3失效时的过放保护:
[0038]电池组在放电过程中,若电池组管理系统中的中央控制模块3失效,不能再进行过放保护,电池组I通过放电模块9进行比较,电池组总电压小于9.5V时,放电模块9控制断开放电开关5,停止放电。

Claims (7)

1.一种带有安全保护系统的镍氢电池组,包括由单体镍氢电池和电池连接片串联组成的电池组(I),其特征在于,还包括电池组管理系统,其由电压采集通道(2),中央控制模块(3),充电开关(4),放电开关(5),电流采集通道(6)、温度采集通道(7),充电模块(8)和放电模块(9)组成;电池组(I)中各单体电池依次与电压采集通道(2)、中央控制模块(3)联接;电池组(I)与温度采集通道(7)联接;温度采集通道(7)的输出端与中央控制模块(3)联接;电池组(I)的输出正极依次与充电开关(4)、放电开关(5)联接;充电开关(4)、放电开关(5)分别由充电模块(8)、放电模块(9)控制,充电模块(8)、放电模块(9)与中央控制模块(3)联接;所述的充电模块(8)为门限比较电路,所述的放电模块(9)为门限比较电路;电池组(I)的输出负极与电流采集通道(6)联接。
2.根据权利要求1所述的带有安全保护系统的镍氢电池组,其特征在于,所述的电压采集通道(2)为电阻和运算放大器组成的电压采样电路。
3.根据权利要求1所述的带有安全保护系统的镍氢电池组,其特征在于,所述的中央控制模块(3)为单片机。
4.根据权利要求1所述的带有安全保护系统的镍氢电池组,其特征在于,所述的充电开关(4)为MOS管。
5.根据权利要求1所述的带有安全保护系统的镍氢电池组,其特征在于,所述的放电开关(5)为MOS管。
6.根据权利要求1所述的带有安全保护系统的镍氢电池组,其特征在于,所述的电流采集通道(6)为电阻和运算放大器组成的电流检测电路。
7.根据权利要求1所述的带有安全保护系统的镍氢电池组,其特征在于,所述的温度采集通道(7)为温度传感器。
CN201410289011.6A 2014-06-26 2014-06-26 带有安全保护系统的镍氢电池组 Active CN104064827B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410289011.6A CN104064827B (zh) 2014-06-26 2014-06-26 带有安全保护系统的镍氢电池组

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410289011.6A CN104064827B (zh) 2014-06-26 2014-06-26 带有安全保护系统的镍氢电池组

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104064827A CN104064827A (zh) 2014-09-24
CN104064827B true CN104064827B (zh) 2017-01-25

Family

ID=51552429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410289011.6A Active CN104064827B (zh) 2014-06-26 2014-06-26 带有安全保护系统的镍氢电池组

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104064827B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104852438A (zh) * 2015-06-02 2015-08-19 中投仙能科技(苏州)有限公司 锂电池组的充电管理系统
CN104953556A (zh) * 2015-06-24 2015-09-30 安徽亿诺新能源有限责任公司 一种低功耗镍氢电池过压保护装置
CN105576767A (zh) * 2016-02-18 2016-05-11 冉柠恺 一种均衡锂电池组及其均衡方法
CN106532865B (zh) * 2016-12-29 2019-03-19 东莞新能德科技有限公司 电池充电电路及充电方法
CN106549458B (zh) * 2016-12-29 2019-03-19 东莞新能德科技有限公司 电池充电电路及充电方法
CN111211587A (zh) * 2018-11-21 2020-05-29 联正电子(深圳)有限公司 一种均衡电路、充电装置及储能装置
CN110034261A (zh) * 2019-05-22 2019-07-19 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 两轮电动车用镍氢电池包
CN111786034A (zh) * 2020-06-19 2020-10-16 湖南科霸汽车动力电池有限责任公司 充电一体式镍氢电池包

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882689A (zh) * 2010-06-11 2010-11-10 李小平 稳压混合电池组及其充电管理系统
CN102647004A (zh) * 2012-04-18 2012-08-22 汪跃辉 一种高效率充放电控制电路及其控制方法
CN202471925U (zh) * 2012-02-20 2012-10-03 宁波拜特测控技术有限公司 一种高压电池组测试系统
CN102916458A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 凹凸电子(武汉)有限公司 电池均衡系统、电路及其方法
CN103078358A (zh) * 2012-10-12 2013-05-01 山东科技大学 锂离子蓄电池组的模块控制器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101882689A (zh) * 2010-06-11 2010-11-10 李小平 稳压混合电池组及其充电管理系统
CN102916458A (zh) * 2011-08-05 2013-02-06 凹凸电子(武汉)有限公司 电池均衡系统、电路及其方法
CN202471925U (zh) * 2012-02-20 2012-10-03 宁波拜特测控技术有限公司 一种高压电池组测试系统
CN102647004A (zh) * 2012-04-18 2012-08-22 汪跃辉 一种高效率充放电控制电路及其控制方法
CN103078358A (zh) * 2012-10-12 2013-05-01 山东科技大学 锂离子蓄电池组的模块控制器

Also Published As

Publication number Publication date
CN104064827A (zh) 2014-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104064827B (zh) 带有安全保护系统的镍氢电池组
CN208316322U (zh) 电池保护系统及其电池保护板
CN201117742Y (zh) 锂离子动力电池组管理系统
CN103972869A (zh) 电池的双重保护系统及方法
CN204597507U (zh) 一种设有冗余电压电流检测电路的电池管理控制系统
CN203466559U (zh) 一种锂电池充放电保护电路
CN105429226B (zh) 大容量充放电电池管理系统
CN109649215A (zh) 电动车锂电池安全监控管理系统
CN109659990A (zh) 电动车锂电池安全监控管理系统
CN204103553U (zh) 具有场效应管击穿检测的电池管理系统
CN103311965A (zh) 并联电池组充放电智能管理装置和方法
CN104734214A (zh) 便携式设备及其的充放电控制方法
CN104377754A (zh) 一种具有场效应管温度检测的电池管理系统
CN104377753A (zh) 一种具有场效应管击穿检测的电池管理系统
CN204597509U (zh) 一种设有电压比较电路的电池管理控制系统
CN204103552U (zh) 具有场效应管温度检测的电池管理系统
CN204145003U (zh) 一种锂电池管理装置
CN105048574A (zh) 一种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统及其控制方法
CN105098904A (zh) 具有保护功能的支持不同种类可充放电装置加入的控制系统及其方法
CN204668971U (zh) 机载锂离子蓄电池组系统
CN105048570A (zh) 一种支持不同种类可充放电装置任意并联的全循环控制系统的方法
CN202616757U (zh) 一种锂离子电池组的保护装置
RU2561826C2 (ru) Батарея электрических накопителей энергии с распределенной аналитической системой управления
CN204597508U (zh) 一种设有温度检测电路的电池管理控制系统
CN104362398B (zh) 电池管理系统及其高压检测与控制主控器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
C06 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150918

Address after: 610000 1 groups of villages in the southern suburbs of Yongfeng Township, Chengdu hi tech Zone, Sichuan

Applicant after: Sichuan Baosheng Industry Co.,Ltd.

Address before: 610091, No. 5, No. 418, Dashiqiao village, dragon industrial port, Qingyang District, Chengdu, Sichuan

Applicant before: Sichuan Baosheng New Energy Battery Co., Ltd.

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhou Chuanrong

Inventor after: Lin Xi

Inventor after: Wu Yifan

Inventor before: Wang Maolin

Inventor before: Wu Yifan

Inventor before: Huang Ming

Inventor before: Zhao Pu

Inventor before: Sun Wei

COR Change of bibliographic data
GR01 Patent grant
C14 Grant of patent or utility model