一种矿用蓄电池电量均衡系统及方法与流程

本发明涉及矿用蓄电池电量均衡，特别是涉及一种矿用蓄电池电量均衡系统及方法。

背景技术：

1、随着矿用设备的快速发展，蓄电池用于煤矿井下的防爆车辆、机器人等移动设备的现象也越来越多。上述用于煤矿井下设备的蓄电池通常由多节单体电池串联而成，并固定于防爆箱体内，以满足对电池的防爆性能要求。然而由于单体电池受制造工艺、材料、使用条件等的影响，导致其一致性存在差别，使得不同单体电池的容量、内阻和电压等参数不尽相同。在实际应用中，需要对电池进行均衡，来使蓄电池中每个单体电池的容量基本一致。

2、见附图1，目前，矿用蓄电池电量均衡多采用电阻放电方式，电阻放电方式需要将每节单体电池1的正负极引入至与矿用蓄电池所在防爆箱体5(附图1中一个虚线矩形即表示一个防爆箱体5)不同的另一个防爆箱体5内，对待调整的单体电池2进行放电均衡处理的时候，相应的均衡模块1控制继电器3闭合，接通电阻4放电，将电压较高的单体电池2的部分能量释放，使其电压与所有单体电池2的电压平均值趋于一致。然而，此类方案机械结构复杂、线路繁杂，还存在电阻散热性能差等问题，在实际使用中，效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种矿用蓄电池电量均衡系统及方法，可简化散热结构，还能使矿用蓄电池在均衡电量的放电过程中散热更为容易。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种矿用蓄电池电量均衡系统，所述均衡系统用于均衡矿用蓄电池的电量；所述矿用蓄电池包括n个依次串联的单体电池，n＞1；

4、所述均衡系统包括：n个均衡模块和n个ptc放电模块；每个所述单体电池并联一个所述均衡模块；n个所述均衡模块之间相互连接；每个所述单体电池的放电回路上设置一个所述ptc放电模块；各个所述均衡模块与各个所述ptc放电模块均设置于矿用设备的防爆箱体内；

5、将n个均衡模块中任一均衡模块确定为主控模块；除所述主控模块之外的n-1个均衡模块用于获取相应的单体电池的开路电压；

6、所述主控模块用于：

7、获取与主控模块连接的单体电池的开路电压以及其他n-1个均衡模块采集到的单体电池的开路电压，得到所有单体电池的开路电压；

8、根据所有单体电池的开路电压计算平均电压；

9、筛选待放电电池，并计算所述待放电电池的放电量；所述待放电电池为开路电压大于所述平均电压的单体电池；

10、对于任一待放电电池，根据所述放电量和与所述待放电电池连接的ptc放电模块的运行功率，确定所述待放电电池的放电时长；

11、根据所述放电时长控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通，实现相应单体电池的放电。

12、可选地，所述ptc放电模块包括：

13、ptc加热膜，设置在相应的单体电池的放电回路上；

14、导热绝缘垫片，固定在所述防爆箱体内侧，用于设置所述ptc加热膜。

15、可选地，所述均衡系统还包括：n个继电器；一个所述单体电池连接一个所述继电器；

16、所述单体电池的正极与相应继电器的一端连接；所述继电器的另一端与相应的ptc放电模块的一端连接；所述ptc放电模块的另一端与所述单体电池的负极连接。

17、进一步地，所述均衡系统，还包括：n个温度保护装置；一个所述温度保护装置与所述主控模块连接，除与所述主控模块连接之外其他n-1个所述温度保护装置均与一个所述均衡模块连接；

18、所述温度保护装置用于实时监测相应的ptc放电模块的温度数据；n-1个所述均衡模块还用于采集相应的温度保护装置监测到的温度数据；

19、所述主控模块还用于：

20、获取相应的温度保护装置监测到的温度数据和n-1个所述均衡模块采集的温度数据；

21、若所述温度数据大于设定阈值，则通过相应的继电器控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通断开，相应的单体电池停止放电，以实现过热保护。

22、进一步地，所述均衡系统还包括：n个保险模块；一个所述继电器连接一个所述保险模块；所述单体电池的正极通过相应的保险模块与相应继电器的一端连接。

23、更进一步地，各个所述继电器、各个所述温度保护装置和各个所述保险模块均设置于矿用设备的防爆箱体内。

24、可选地，在计算所述待放电电池的放电量方面，所述主控模块具体用于：

25、计算所述待放电电池的开路电压与所述平均电压的电压差；

26、根据所述电压差和所述待放电电池的输出功率预估所述待放电电池的放电量。

27、为实现上述目的，本发明还提供了如下方案

28、一种矿用蓄电池电量均衡方法，包括：

29、获取各个单体电池的开路电压，得到所有单体电池的开路电压；

30、根据所有单体电池的开路电压计算平均电压；

31、筛选待放电电池，并计算所述待放电电池的放电量；所述待放电电池为开路电压大于所述平均电压的单体电池；

32、对于任一待放电电池，根据所述放电量和与所述待放电电池连接的ptc放电模块的运行功率，确定所述待放电电池的放电时长；

33、根据所述放电时长控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通，实现相应单体电池的放电。

34、可选地，计算所述待放电电池的放电量，具体包括：

35、计算所述待放电电池的开路电压与所述平均电压的电压差；

36、根据所述电压差和所述待放电电池的输出功率预估所述待放电电池的放电量。

37、可选地，在根据所述放电时长控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通，实现相应单体电池的放电的同时，所述矿用蓄电池电量均衡方法还包括：

38、获取各个所述ptc放电模块的温度数据；

39、若所述温度数据大于设定阈值，通过继电器控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通断开，相应的单体电池停止放电，以实现过热保护。

40、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

41、本发明公开了一种矿用蓄电池电量均衡系统及方法，所述均衡系统当矿用蓄电池中的单体电池的电压大于根据各个单体电池的电压确定的平均电压时，通过主控模块筛选待放电电池并计算待放电电池的放电量，根据ptc放电模块的运行功率确定放电时长，根据所述放电时长控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通，实现相应单体电池的放电，以实现矿用蓄电池电量均衡。相较于现有矿用蓄电池电量均衡采用的电阻放电方式，本发明通过与矿用蓄电池处于相同防爆箱体的ptc放电模块对矿用蓄电池均衡各个单体电池的电量，减少了防爆箱体数量，使矿用蓄电池散热结构更简单，而且ptc放电模块在通电时发热均匀，进一步使矿用蓄电池均衡电量放电时散热更为容易。

技术特征：

1.一种矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，所述均衡系统用于均衡矿用蓄电池的电量；所述矿用蓄电池包括n个依次串联的单体电池，n＞1；

2.根据权利要求1所述的矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，所述ptc放电模块包括：

3.根据权利要求1所述的矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，所述均衡系统还包括：n个继电器；一个所述单体电池连接一个所述继电器；

4.根据权利要求3所述的矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，所述均衡系统，还包括：n个温度保护装置；一个所述温度保护装置与所述主控模块连接，除与所述主控模块连接之外的其他n-1个所述温度保护装置均与一个所述均衡模块连接；

5.根据权利要求4所述的矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，所述均衡系统还包括：n个保险模块；一个所述继电器连接一个所述保险模块；所述单体电池的正极通过相应的保险模块与相应继电器的一端连接。

6.根据权利要求5所述的矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，各个所述继电器、各个所述温度保护装置和各个所述保险模块均设置于矿用设备的防爆箱体内。

7.根据权利要求1所述的矿用蓄电池电量均衡系统，其特征在于，在计算所述待放电电池的放电量方面，所述主控模块具体用于：

8.一种矿用蓄电池电量均衡方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的矿用蓄电池电量均衡方法，其特征在于，计算所述待放电电池的放电量，具体包括：

10.根据权利要求8所述的矿用蓄电池电量均衡方法，其特征在于，在根据所述放电时长控制相应的ptc放电模块与相应的单体电池接通，实现相应单体电池的放电的同时，所述矿用蓄电池电量均衡方法还包括：

技术总结
本发明公开一种矿用蓄电池电量均衡系统及方法，涉及矿用蓄电池电量均衡领域，所述均衡系统用于均衡包括n个单体电池的矿用蓄电池的电量；所述均衡系统包括：n个均衡模块和n个PTC放电模块；将n个均衡模块中任一均衡模块确定为主控模块；除主控模块之外的n‑1个均衡模块用于获取相应的单体电池的开路电压；主控模块用于：获取所有单体电池的开路电压并计算平均电压，筛选待放电电池并计算放电量，对于任一待放电电池，根据放电量和与其连接的PTC放电模块的运行功率确定放电时长，根据放电时长控制PTC放电模块与单体电池接通，实现单体电池的放电，均衡矿用蓄电池电量。本发明可简化矿用蓄电池的散热结构，使其在均衡电量放电时散热更为容易。

技术研发人员：吉强,王俊秀,李大明,袁晓明,郝明锐,毕跃起,马立森,李嘉然,刘志更,陈宁,闫润生,张婷,贾曲,靳建,侯伟
受保护的技术使用者：山西天地煤机装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5