CN213200164U - 锂电池维护设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池维护设备，包括控制器和充放电模块；所述充放电模块包括充放电负载和切换开关，所述切换开关为双刀双掷开关，其包括静触点组、第一动触点组和第二动触点组，所述切换开关的控制端连接至控制器，当静触点组连接第一动触点组时构建充电回路，当静触点组连接第二动触点组时构建放电回路。本实用新型具有的优点是本装置中，设计充电回路，也设计放电回路，两条回路可以进行切换，分别检测电池组的充电电量和放电电量，保证电池组在使用前处于合格状态，保证使用装置的安全。

Description

锂电池维护设备

技术领域

本实用新型涉及电池检测领域，具体涉及锂电池维护设备。

背景技术

随着蓄电池的大量应用，其中可充电锂电池的应用越来越广泛。锂电池的正确使用和维护是至关重要的。

飞行器上用充电锂电池组在装机前必须保正电池处于非失效状态，并确保电池容量正确。电池容量是电流与时间的卷积，单位为Ah。可充电池是否失效依据电池的整充电容量与整放电容量的差值来判定，当差值大于一定范围（不同的电池定标不同）时，判定电池失效。其中整充电量指将电池按常规放电至放电结束，再开始充电至充电结束，此过程的充电电量（Ah）；整放电量指充满的电池按常规放电至放电结束的放电电量（Ah）。

通常的充电器不具有充电容量检测功能。即便有的充电器具有电量显示，是以电池端电压相对电池的额定电压的百分比来表示，叫作百分比电量，单位为%，仅表征当前电压下电池的相对电量，不能代表电池的功率容量。而有的充电器具有充电容量检测，但不具有放电功能，不能检测电池放电容量。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型的目的在于提供锂电池维护设备，为解决现有锂电池的充电设备，仅仅能够测试其充电电量，无法测试其放电电量，这样无法得知锂电池是否合格，是否可以用在一些特殊场景，如飞行器，不能因为其放电电量过低，导致损坏，这样成本损失过大的缺陷。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了锂电池维护设备，包括控制器和充放电模块；

所述充放电模块包括充放电负载和切换开关，所述切换开关为双刀双掷开关，其包括静触点组、第一动触点组和第二动触点组，所述切换开关的控制端连接至控制器；

所述静触点组的两个静触点分别连接到充放电负载两端，所述第一动触点组中的一个动触点连接至供电电源，另一个动触点连接至电池组的充电端，当静触点组连接至第一动触点组时，供电电源、切换开关、充放电负载和电池组构成充电回路；

所述第二动触点组中的一个动触点连接至电池组的放电端，另一个动触点接地，当静触点组连接至第二动触点组时，电池组、切换开关和充放电负载构成放电回路。

在一个可能的设计中，上述静触点组与充放电负载之间设置有第一电流测试设备，所述第一电流测试设备的信号输出端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述充放电负载采用可调电子负载，其控制端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述电池组中设置有加热装置，所述加热装置的控制端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述加热装置的工作回路中设置有第二电流测试设备，所述第二电流测试设备的信号输出端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述电池组管理系统的供电开关控制端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述电池组管理系统的供电回路中设置有第三电流测试设备，所述第三电流测试设备的信号输出端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述电池组两端设置有第一电压检测设备，所述第一电压检测设备的信号输出端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述充电回路中设置有第二电压检测设备，所述第二电压检测设备的信号输出端连接至控制器。

在一个可能的设计中，上述控制器上连接有一个人机交互设备。

本实用新型至少包括以下有益效果：

（1）本装置中，设计充电回路，也设计放电回路，两条回路可以进行切换，分别检测电池组的充电电量和放电电量，保证电池组在使用前处于合格状态，保证使用装置的安全；

（2）本装置控制电池组中控制系统的工作电源，并检测系统供电电流，当不正常时，关断电池组控制系统的工作电源，并停止充放电，保证电池组的安全；

（3）控制电池组中加热装置的供电电源，在检测到供电电流不正常时，关断加热装置。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1 为控制器、切换开关和电池组之间的连接关系图；

图2 为控制器与电池组之间控制信号连接关系图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1、图2，锂电池维护设备，包括控制器和充放电模块；

所述充放电模块包括充放电负载和切换开关，所述切换开关为双刀双掷开关，其包括静触点组、第一动触点组和第二动触点组，所述切换开关的控制端连接至控制器；

所述静触点组的两个静触点分别连接到充放电负载两端，所述第一动触点组中的一个动触点连接至供电电源，另一个动触点连接至电池组的充电端，当静触点组连接至第一动触点组时，供电电源、切换开关、充放电负载和电池组构成充电回路；

所述第二动触点组中的一个动触点连接至电池组的放电端，另一个动触点接地，当静触点组连接至第二动触点组时，电池组、切换开关和充放电负载构成放电回路。

如图1中，切换开关J1，触点1和触点2构成静触点组。

静触点组与充放电负载P1之间设置有第一电流测试设备C1，所述第一电流测试设备C1的信号输出端连接至控制器U1；充电回路中设置有第二电压检测设备C2，所述第二电压检测设备C2的信号输出端连接至控制器U1。

切换开关J1中，触点1即经第一电流测试设备C1和第二电压测试设备C2后，连接充放电负载P1，再连接至触点2。第一动触点组包括触点3和触点4，触点3则经一个AC/DC转换器D1连接至供电电源。触点4连接至一个控制开关J2的触点7，控制开关J2的触点7和触点8构成可控开关，触点8则连接到电池组E1的充电端口。这样切换开关J1的开关投掷到第一动触点组时，并且控制开关J2上触点8连接到触点7时，供电电源对电池组E1充电。

第二动触点组包括触点5和触点6，其中触点5连接至控制开关J2的触点9，控制开关J2中，触点9和触点10构成可控开关，触点10连接至电池组的放电端口。切换开关J1的开关投掷到第二动触点组时，并且控制开关J2的触点9连接至触点10，电池组E1对充放电负载P1进行放电。

上述控制开关J2的控制端连接至控制器U1，由控制器U1进行控制。

在整个工作中，充电时，电池组中一般设置BMS系统，即电池组控制系统，BMS系统测试到电池电量充满后，即停止充电，这时可计算充电时间，并根据第一电流测试设备C1得到的充电电流值，根据各时间点的电流值，计算电流与时间的卷积，即得到电池组的充电电量（Ah）。

放电时，BMS系统则监控电池组的电压值，当该电压值小于设定的电池组放电电压终止值时，停止放电，并根据第一电流测试设备C1得到的充电电流值，根据各时间点的电流值，计算电流与时间的卷积，则得到电池组的放电电量。当然本装置中直接设置了一个第一电流测试设备C1，实际应用中，可专门外接一个电流表来做测试也是允许的。可通过外接电流表，该电流表可记录实时数据，形成图形，方便工作人员计算充电电量（Ah）或放电电量（Ah）。

本装置则是在内部加入第一电流测试设备C1，可以是电流表，其测定的数据直接发送到控制器，该控制器则将数据存储，外设一个人机交互设备U3，采用触摸屏，工作人员可随时查看记录，计算充电电量（Ah）和放电电量（Ah）。不过，这是简单计算，一般处理器是可以处理的，也是现有的计算程序可以实现的，所以这步计算是可以通过控制器来实现。这样触摸屏上直接得到计算结果，即充电电量（Ah）和放电电量（Ah）。

控制器采用嵌入式工业控制主板，型号为EPC-287I-L-TARM 数据读写较快，符合本电路的要求。

上述充放电负载P1采用可调电子负载，其控制端连接至控制器U1。调节充放电负载P1的阻值，在充电时，调低，提高充电速度，避免电能消耗在充放电负载上，在放电时，调高，加快放电电量消耗速度。

如图2，本装置，控制器U1还对电池组E1进行其他一系列的控制和监控：

如电池组中设置有加热装置，所述加热装置的控制端连接至控制器U1。加热装置的工作回路中设置有第二电流测试设备C3，所述第二电流测试设备C3的信号输出端连接至控制器U1。

电池组E1管理系统的供电开关控制端连接至控制器U1。电池组E1管理系统的供电回路中设置有第三电流测试设备C4，所述第三电流测试设备C4的信号输出端连接至控制器U1。

电池组E1两端设置有第一电压检测设备，所述第一电压检测设备的信号输出端连接至控制器。

如图2中，控制器U1的引脚1连接至加热装置P2与电源之间的控制开关J3的控制端，通过控制控制开关J3的开启或关闭，来控制加热装置P2的启动和关闭。一般在充放电中，当电池组的温度低于0度时，需要开启加热装置P2，对电池组进行加热，该加热装置可以是加热电阻丝。控制器U1的引脚3连接至第二电流测试设备C3上，电池组是一个现有技术，采用HT2848 28V48Ah无人机专用锂电池组，具有加热装置P2是现有技术，不做说明，其位于电池组E1内，通过电池组E1中引脚1引出。

控制器U1的引脚2连接控制开关J4的控制端，控制开关J4控制BMS（BMS系统为U2）与电源的连接。在启动充放电前，先启动BMS供电，还需要通过第三电流测试设备C4测试BMS供电电流，如该电流值大于或等于2A时，即启动控制开关J4，关闭供电。BMS也是现有技术，不做详细介绍，其可以监控电池的状况（如电池），其供电段通过电池组E1的引脚2引出。并且BMS与控制器U1之间还通过一个CAN总线连接，BMS将对电池组E1的监控信息发送至控制器U1中，CAN总线通过电池组E1上引脚3引出。

电池组E1中还设置有一个第一电压检测设备C5，其信号输出端通过电池组E1的引脚4引出。

这样可以自动获取到电池组E1的电压，自动获取电池组E1的状况（如充电额度，即电量百分比），可以监控充电过程和放电过程，不用再监视电池组E1上的显示状况。

控制器U1上连接有一个人机交互设备U3。所述人机交互设备U3采用触摸屏，操作人员可通过触摸屏选择充放电动作。

本装置中，第一电流测试设备C1、第二电流测试设备C3和第三电流测试设备C4采用电流表等电流测定仪器，第一电压检测设备C5和第二电压检测设备C2采用如电压表等电压测定仪器。这些可以实时发送测定数值到控制器，有控制器记录数据，进行处理或监控。

本装置中，电池组E1属于外部设备，其余设备是属于本装置内的仪器。本装置即负责对电池组E1进行测定充电电量（AH）和放电电量（AH），如图1，是主要测定部分，如图2，是主要的监控部分，避免电池组在测定中出现问题。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.锂电池维护设备，其特征在于，包括控制器和充放电模块；

所述充放电模块包括充放电负载和切换开关，所述切换开关为双刀双掷开关，其包括静触点组、第一动触点组和第二动触点组，所述切换开关的控制端连接至控制器；

所述静触点组的两个静触点分别连接到充放电负载两端，所述第一动触点组中的一个动触点连接至供电电源，另一个动触点连接至电池组的充电端，当静触点组连接至第一动触点组时，供电电源、切换开关、充放电负载和电池组构成充电回路；

所述第二动触点组中的一个动触点连接至电池组的放电端，另一个动触点接地，当静触点组连接至第二动触点组时，电池组、切换开关和充放电负载构成放电回路。

2.如权利要求1所述锂电池维护设备，其特征在于，所述静触点组与充放电负载之间设置有第一电流测试设备，所述第一电流测试设备的信号输出端连接至控制器。

3.如权利要求1或2所述锂电池维护设备，其特征在于，所述充放电负载采用可调电子负载，其控制端连接至控制器。

4.如权利要求1所述锂电池维护设备，其特征在于，所述电池组中设置有加热装置，所述加热装置的控制端连接至控制器。

5.如权利要求4所述锂电池维护设备，其特征在于，所述加热装置的工作回路中设置有第二电流测试设备，所述第二电流测试设备的信号输出端连接至控制器。

6.如权利要求1所述锂电池维护设备，其特征在于，所述电池组管理系统的供电开关控制端连接至控制器。

7.如权利要求6所述锂电池维护设备，其特征在于，所述电池组管理系统的供电回路中设置有第三电流测试设备，所述第三电流测试设备的信号输出端连接至控制器。

8.如权利要求1所述锂电池维护设备，其特征在于，所述电池组两端设置有第一电压检测设备，所述第一电压检测设备的信号输出端连接至控制器。

9.如权利要求1所述锂电池维护设备，其特征在于，所述充电回路中设置有第二电压检测设备，所述第二电压检测设备的信号输出端连接至控制器。

10.如权利要求1所述锂电池维护设备，其特征在于，所述控制器上连接有一个人机交互设备。

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