一种锂电池放电安全监控系统的制作方法

本发明涉及锂电池放电监测技术领域，具体为一种锂电池放电安全监控系统。

背景技术：

近年来，随着各种混合动力汽车和电动车的发展，对车载蓄电池的性能要求越来越高。特别是插电式混合动力汽车(phev)和电动车(ev)更是这样；和汽油式混合动力汽车相比，对蓄电池容量的要求更高、而充放电损耗和自放电要求尽量小。因此，锂离子蓄电池的地位则越来越重要。

锂离子电池以能量密度高、功率密度高、循环寿命长、安全性好等优点成为电动汽车首选动力电源。为了达到一定的电压、功率和能量等级，需要将多个单体电池串联或并联成组使用。锂电池组单体一致性好坏是非常重要的，锂电池参数的不一致主要是指容量、内阻、开路电压的不一致。因此需要对锂电池进行参数检测。

锂电池组最快的检验方法是测试内阻和最大放电电流，质量好的锂电池组，内阻非常小，最大放电电流很大。采用20a量程的万用表，直接短接锂电池的两个电极，电流一般应在10a左右，甚至更高，而且能保持一段时间，相对稳定的就是好电池。但现有的应用于电动车上的锂电池组在使用过程中，不能或只能单一的对锂电池组总开路电压、电流及内阻进行实时监测，以及对各电池单元的开路电压、电流及内阻进行实时监测，不能实现对电池单元的两极温度检测以及对锂电池组工作环境温度检测，功能较为单一，不能实现锂电池放电安全监控。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池放电安全监控系统，解决了现有的应用于电动车上的锂电池组在使用过程中，不能或只能单一的对锂电池组总开路电压、电流及内阻进行实时监测，以及对各电池单元的开路电压、电流及内阻进行实时监测，不能实现对电池单元的两极温度检测以及对锂电池组工作环境温度检测，功能较为单一，不能实现锂电池放电安全监控的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种锂电池放电安全监控系统，包括由多个电池单元串联或并联组成的锂电池组、电池组电压、电流及内阻检测模块、单元电压、电流及内阻检测模块、多通道数据采集模块、数据处理及控制模块、储存模块、显示模块、报警模块和通讯模块，所述电池组电压、电流及内阻检测模块是由电池组电压采样模块、电池组电流采样模块和电池组内阻采样模块组成，所述电池组电压采样模块、电池组电流采样模块和电池组内阻采样模块分别用于对锂电池组的总开路电压、电流及内阻进行检测，所述单元电压、电流及内阻检测模块是由用于各电池单元的开路电压、电流及内阻进行检测的单元电压采样模块、单元电流采样模块和单元内阻采样模块组成，所述电池组电压、电流及内阻检测模块和单元电压、电流及内阻检测模块分别通过一多通道数据采集模块与数据处理及控制模块信号连接，所述储存模块、显示模块、报警模块和通讯模块分别与数据处理及控制模块电性连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电池单元设置有三个，三个电池单元串联或并联组成锂电池组。

作为本发明的一种优选技术方案，所述多通道数据采集模块为dam-6160ad采集模块。

作为本发明的一种优选技术方案，所述数据处理及控制模块采用型号为stm32f103的mcu。

作为本发明的一种优选技术方案，所述通讯模块采用rs485、rs232或无线gprs通讯方式中的一种或多种。

作为本发明的一种优选技术方案，所述系统检测到锂电池组放电异常时，所述数据处理及控制模块控制报警模块进行声光报警，同时于显示模块上显示报警信息。

作为本发明的一种优选技术方案，所述系统还包括温度检测单元，所述温度检测单元包括第一温度传感阵列和第二温度传感阵列，第一温度传感阵列呈方形阵列布置于锂电池组的外围位置，第一温度传感阵列用于对锂电池组外围进行全方位温度监测，第二温度传感阵列用于各电池单元两极温度监测。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种锂电池放电安全监控系统，具备以下有益效果：

该锂电池放电安全监控系统，能够实现对锂电池组总开路电压、电流和内阻以及各电池单元的开路电压、电流和内阻的实时监测，同时满足对电池单元的两极温度监测以及对锂电池组工作环境温度监测需求，解决了现有技术功能单一性的缺陷，实现对锂电池组放电的全方位安全监控。

附图说明

图1为本发明一种锂电池放电安全监控系统的原理框图；

图2为本发明一种锂电池放电安全监控系统中锂电池组、锂电池组电压、电流及内阻检测模块和单元电压、电流及内阻检测模块的系统连接原理框图。

图中：1、锂电池组；101、电池单元；2、电池组电压、电流及内阻检测模块；201、电池组电压采样模块；202、电池组电流采样模块；203、电池组内阻采样模块；3、单元电压、电流及内阻检测模块；301、单元电压采样模块；302、单元电流采样模块；303、单元内阻采样模块；4、多通道数据采集模块；5、数据处理及控制模块；6、储存模块；7、显示模块；8、报警模块；9、通讯模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-2，本发明提供以下技术方案：一种锂电池放电安全监控系统，包括由多个电池单元101串联或并联组成的锂电池组1、电池组电压、电流及内阻检测模块2、单元电压、电流及内阻检测模块3、多通道数据采集模块4、数据处理及控制模块5、储存模块6、显示模块7、报警模块8和通讯模块9，电池组电压、电流及内阻检测模块2是由电池组电压采样模块201、电池组电流采样模块202和电池组内阻采样模块203组成，电池组电压采样模块201、电池组电流采样模块202和电池组内阻采样模块203分别用于对锂电池组1的总开路电压、电流及内阻进行检测，单元电压、电流及内阻检测模块3是由用于各电池单元101的开路电压、电流及内阻进行检测的单元电压采样模块301、单元电流采样模块302和单元内阻采样模块303组成，电池组电压、电流及内阻检测模块2和单元电压、电流及内阻检测模块3分别通过一多通道数据采集模块4与数据处理及控制模块5信号连接，储存模块6、显示模块7、报警模块8和通讯模块9分别与数据处理及控制模块5电性连接。

具体的，电池单元101设置有三个，三个电池单元101串联或并联组成锂电池组1。

具体的，多通道数据采集模块4为dam-6160ad采集模块。

具体的，数据处理及控制模块5采用型号为stm32f103的mcu。

具体的，通讯模块9采用rs485、rs232或无线gprs通讯方式中的一种或多种。

具体的，系统检测到锂电池组1放电异常时，数据处理及控制模块5控制报警模块8进行声光报警，同时于显示模块7上显示报警信息。

本实施例中，报警模块8采用led闪烁加蜂鸣器的声光报警方式，报警信息包括锂电池组1开路电压、电流、内阻检测信息、各电池单元101开路电压、电流、内阻检测信息。

具体的，系统还包括温度检测单元10，温度检测单元10包括第一温度传感阵列和第二温度传感阵列，第一温度传感阵列呈方形阵列布置于锂电池组1的外围位置，第一温度传感阵列用于对锂电池组1外围进行全方位温度监测，第二温度传感阵列用于各电池单元101两极温度监测。

本实施例中，由于锂电池组1的使用环境影响，靠近热源的电池单元101劣势较快，反之，远离热源的电池单元101劣势较慢，导致各电池单元101使用劣化速度不一致，容量出现偏差，为防止靠近热源的电池单元101劣势过快，使用第一温度传感阵列监测锂电池组1外围各方位温度，布置用于锂电池组1降温的散热单元，将数据处理及控制模块5与散热单元连接，散热单元如水冷或风冷模块，当周围或一个方位温度过高时，控制相应方位的水冷或风冷模块进行降温，以保证锂电池组1中各电池单元101的工作环境温度相对一致，延长其使用寿命；

由于制造过程中，电池单元101的电极卷绕时的张力的变化，影响其劣化速度，各电池单元101质量存在差异，通过第二温度传感阵列实时监测各电池单元101的两极温度，以便当其中一个电池单元101两极温度超过最高工作温度预设值时，停止放电，设定电池单元101放电时间与电池单元101两极温度超过最高工作温度预设值的比值阈值，电池单元101放电时间与电池单元101两极温度超过最高工作温度预设值的时间成正比时，即电池单元101放电时间越长，电池单元101两极温度超过最高工作温度预设值越长时，表明各电池单元101质量及其工作状态良好，当电池单元101放电时长与电池单元101两极温度超过最高工作温度预设值高于预设的正常阈值时，由数据处理及控制模块5控制报警模块8进行报警，同时通过显示模块7显示放电异常的电池单元101信息。

本发明的工作原理及使用流程：由电池组电压、电流及内阻检测模块2对锂电池组1的总开路电压、电流及内阻进行检测，由单元电压、电流及内阻检测模块3对各电池单元101的开路电压、电流及内阻进行检测，由电池组电压、电流及内阻检测模块2及单元电压、电流及内阻检测模块3检测到的电信号通过多通道数据采集模块4传输至数据处理及控制模块5进行处理，实现对锂电池组1的最大开路电压、电流及内阻及电池单元101的开路电压、电流及内阻实时监测的目的，同时，通过温度检测单元10实时监测锂电池组1的环境温度，以及各电池单元101的两极温度，用户可实时通过显示模块7查看锂电池组1的工作环境温度以及各电池单元101的两极温度，并在当锂电池组1的工作环境温度过高时，通过数据处理及控制模块5与散热单元联动，实现水冷或风冷降温，并在电池单元101的两极温度超过最高工作温度预设值时进行报警，实现对锂电池组1的全方位监控；通过储存模块6对处理后的数据进行储存，通过显示模块7进行数据显示，当出现数据异常时，通过报警模块8进行报警，通过通讯模块9进行数据传输。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。