锂电池组安全监控装置、锂电池组及电动车

摘要

锂电池组安全监控装置、锂电池组及电动车，涉及自动化控制领域。针对现有技术中，因为锂电池的能量密度高、保护板失效等原因导致锂电池屡屡发生安全事故的问题，本发明提供的技术方案在使用时实时监控电池状态，避免发生安全事故。锂电池组安全监控装置，包括：电压表、稳压二极管、温度传感器和继电器；电压表分别连接锂电池的正负极；稳压二极管分别与对应的电压表串联；温度传感器分别紧贴在锂电池的侧壁上；温度传感器为断路状态，在检测到温度达到预设值时导通；温度传感器之间相互并联，与继电器的线圈串联；继电器为常闭状态，继电器的触点串联在锂电池组连接外部电路的通路上。适用于锂电池组，保护锂电池组的同时避免发生安全事故。

说明书

技术领域

涉及自动化控制领域，具体涉及锂电池组自动控制。

背景技术

电动车等新能源设备电池一般使用铅酸蓄电池和锂电池两种，近年来锂电池屡屡发生安全事故的数量明显高于铅酸蓄电池，主要原因是因为锂电池的能量密度高。虽然锂电池都使用了保护板，但是仍然不断出现安全事故，原因多种多样，大多数为保护板失效等等。因此亟需一种能够在使用时实时监控电池状态的装置，把电池问题消灭在萌芽状态。

发明内容

针对现有技术中，因为锂电池的能量密度高、保护板失效等原因导致锂电池屡屡发生安全事故的问题，本发明提供的技术方案能够在使用时实时监控电池状态，并且在锂电池发生局部热量过高时及时断开工作状态，避免发生安全事故。

具体的：

锂电池组安全监控装置，用于监控锂电池组，所述的装置包括：多个电压表、多个稳压二极管、多个温感元件和继电器；

所述的多个电压表与所述的锂电池组中的多个锂电池一一对应，每个电压表对应监测一个锂电池的端电压；

每个电压表与对应的锂电池的检测回路中串联一个稳压二极管；

所述的多个温感元件与所述的锂电池中的多个锂电池一一对应，每个温感元件对应检测一个锂电池的表面温度；

所述的温感元件为断路状态，在检测到温度达到预设值时导通；

所述的多个温感元件并联之后与继电器的线圈串联在所述的锂电池的供电回路中；

温感元件所述的继电器的常闭触点串联在锂电池组的正极与所述锂电池组的正电压输出端。

进一步，所述的装置还包括：多个开关，在每个电压表与对应的锂电池的检测回路中串联一个开关。

进一步，所述的电压表为指针式电压表。

进一步，所述的锂电池组中有13个锂电池。

进一步，所述的锂电池为3.7V三元锂电池。

进一步，所述的稳压二极管为3.3V。

进一步，所述的温感元件为双金属片温度传感控制元件。

基于同一发明构思，本发明还提供了锂电池组，所述的锂电池组包括所述的锂电池组安全监控装置。

进一步，所述的锂电池组用于为电动车供电，所述的锂电池组安全监控装置的正电压输出端连接所述的电动车的供电系统的正电压输入端，所述的锂电池组的负极连接所述的电动车的供电系统的负极输入端。

基于同一发明构思，本发明还提供了电动车，所述的电动车包括所述的锂电池组。

本发明的有益之处在于：

本发明提供的锂电池组安全监控装置，通过为锂电池组中的每一个锂电池并联电压表，实现了实时观察锂电池的状态的目的，在某一个或几个电压表的示数出现异常情况时，可以直观发现问题，并对出现异常的锂电池进行维护或者更换；

并且通过温感元件和常闭继电器的配合，在温感元件检测到高温时，控制继电器断开，以停止锂电池组的工作，保护锂电池组，同时避免安全事故的发生。

适用于装配在锂电池组上，保护锂电池组的同时避免发生安全事故，并且可以用于在锂电池组的设计过程中，装配在测试用的锂电池组上，测试锂电池组的工作稳定性。

本发明提供的锂电池组，通过安装锂电池组安全监控装置，实现了直观显示自身的工作状态的目的，可以让使用者直观地观察锂电池的状态，在个别锂电池出现异常情况时，通过并联的电压表实时显示给使用者，便于维护或者更换，预防安全事故发生的情况；

并且通过设置温感元件配合常闭式继电器，在自身局部温度过高时实现断开与外部电路的连接的功能，以达到避免安全事故发生的目的。

适用于装配在使用锂电池组的电动车等机械结构上，避免安全事故的发生。

本发明提供的电动车，通过安装带有锂电池组安全监控装置的锂电池组，实现了让使用者实时观察到电动车的组电池组的工作状态的目的，可以在使用者通过电压表发现个别锂电池数值异常时进行即使维护或更换，保证了电动车的工作的可靠性，并且在电动车的锂电池组出现局部温度过高时及时切断锂电池组对电动车的供电，使锂电池组脱离工作状态，防止其继续升温，避免了安全事故的发生。

适用于电动自行车的设计和测试。

附图说明

图1为实施方式九提到的锂电池组的电气原理图。

其中，1表示电压表，2表示稳压二极管，3表示开关，4表示锂电池，5表示继电器线圈，6表示继电器触点，7表示温感元件。

具体实施方式

为使本发明提供的技术方案的优点和有益之处体现得更加具体，现结合附图对本发明提供的技术方案最进一步详细地解释说明，具体的：

实施方式一、本实施方式提供了锂电池组安全监控装置，用于监控锂电池组，所述的装置包括：多个电压表1、多个稳压二极管2、多个温感元件7和继电器；

所述的多个电压表1与所述的锂电池组中的多个锂电池4一一对应，每个电压表1对应监测一个锂电池4的端电压；

每个电压表1与对应的锂电池4的检测回路中串联一个稳压二极管2；

所述的多个温感元件7与所述的锂电池4中的多个锂电池4一一对应，每个温感元件7对应检测一个锂电池4的表面温度；

所述的温感元件7为断路状态，在检测到温度达到预设值时导通；

所述的多个温感元件7并联之后与继电器的线圈5串联在所述的锂电池4的供电回路中；

温感元件所述的继电器的常闭触点6串联在锂电池组的正极与所述锂电池组的正电压输出端。

具体的，电压表1并联对应的锂电池4，可以通过电压表1实时查看锂电池4的工作状态，若有个别锂电池4的电压示数明显区别于其他电压表1，则表示该锂电池4存在问题和安全隐患，便于使用者及时发现和处理；

与锂电池4数量相等的常开型温感元件7并联后与继电器的线圈5串联，再并联在锂电池组的正负极之间，常闭的继电器的触点6用于串联在锂电池组连接外部电路的通路上，当温感元件7感受到高温后进行闭合，锂电池组即作为继电器的控制电路电源，继电器触点断开，使锂电池组连接外部电路的通路断路，实现及时停止锂电池组对外部电路供电的目的，并且通过电压表1，使用者可以第一时间发现出现问题的锂电池4，对锂电池4进行维护或更换，同时及时断电也保护了锂电池组因为继续工作而引发的安全事故。

实施方式二、本实施方式是对实施方式一提供的锂电池组安全监控装置的进一步限定，所述的装置还包括：多个开关3，在每个电压表1与对应的锂电池4的检测回路中串联一个开关3。

开关3为独立的，可以选择性关闭几个电压表1或全部关闭，仪表就不再显示，如果一直接通着仪表，电压一直在显示，但是也耗电，在不使用的时候关闭仪表，起到节约能耗的目的。

在本实施方式的另一个方案中，开关3为联动设置，通过一个总开关3控制所有开关3的通断，在不使用的时候关断所有电压表1，起到节约能耗的目的。

实施方式三、本实施方式是对实施方式一或二提供的锂电池组安全监控装置的进一步限定，所述的电压表1为指针式电压表1。

电池组的好坏通常是在电池电量不足一半时、正常负载下，每个电池的性能是否依然能保持一致，测试原理通常是在电量不足一半时测量每个电池在满负荷的情况下，电压是否一致，因此测量的是电池输出的动态电压。如果使用数字式表头，由于AD转换速度和精度的要求，价格低廉的表头刷新速度很慢，精度很低，且因为刷新速度太慢无法胜任。

虽然指针式电压表1的精度不高，但辨识度很高，用于全程监控充放电时锂电池4的电压，随时可以监视电池的电压不平衡情况，提供有针对性的信息，以便实现早发现、早维护和检修，以防止事故的发生。

实施方式四、本实施方式是对实施方式三提供的锂电池组安全监控装置的进一步限定，所述的锂电池组中有13个锂电池4。

本实施方式中提到的13个锂电池4串联组成的锂电池组为通用锂电池组，仅以此数量仅为其中一个实施方式的举例，并不用于限制本发明提供的技术方案。

实施方式五、本实施方式是对实施方式四提供的锂电池组安全监控装置的进一步限定，所述的锂电池4为3.7V三元锂电池。

实施方式六、本实施方式是对实施方式五提供的锂电池组安全监控装置的进一步限定，所述的稳压二极管2为3.3V稳压二极管。

为了测量电池的动态负载输出一致性，需要将每一个电池单元输出电压同步进行测试。因此有多少个电池或电池单元就必须要连接多少个测试表头。以额定电压3.7伏的三元锂电池4为例，电池工作电压为3.4伏到4.2伏之间，低于3.4伏即表示电池串的总电压已经低于电动自行车控制器的低压保护门限电压，而锂电池4的终止充电电压是不允许超过4.2伏的。

根据锂电池4的工作范围，选用工频250伏或者300伏的电压表1头，此种表头如91L16，电压满量程电压为0.9伏左右，满量程电流约一毫安，精度5.0，在电极上串联量程电阻及一个二极管就成为了工频250伏或300伏的电压表1头，为了使表头的量程覆盖三元锂电池4的工作电压范围，拆除串联量程电阻和二极管，加入一个3.3伏的稳压二极管2，表头的量程就变成了3.3伏到4.2伏，刚好与三元锂电池4的工作电压相符。

实施方式七、本实施方式根据权利要求3所述的锂电池组安全监控装置，其特征在于，所述的温感元件7为双金属片温度传感控制元件。

双金属片温度传感控制元件的成本低廉，在本实施方式中可以选择52℃的双金属片温度传感控制元件，紧贴在电池正极或者电池的中间位置；以并联的方式排列，只要其中一个锂电池4达到了52℃，对应的双金属片温度传感控制元件即会闭合，导通继电器线圈，使继电器触点断开，阻断锂电池组对外部电路供电。

实施方式八、本实施方式提供了锂电池组，所述的锂电池组包括实施方式七提供的锂电池组安全监控装置。

设置有锂电池组安全监控装置的锂电池组实现了直观显示自身的工作状态的目的，可以让使用者直观地观察锂电池4的状态，在个别锂电池4出现异常情况时，通过并联的电压表1实时显示给使用者，便于维护或者更换，预防安全事故发生的情况；

并且通过设置温感元件7配合常闭式继电器，在自身局部温度过高时实现断开与外部电路的连接的功能，以达到避免安全事故发生的目的。

实施方式九、本实施方式是对实施方式八提供的锂电池组的进一步限定，所述的锂电池组用于为电动车供电，所述的锂电池组安全监控装置的正电压输出端连接所述的电动车的供电系统的正电压输入端，所述的锂电池组的负极连接所述的电动车的供电系统的负极输入端。

实施方式十、本实施方式提供了电动车，所述的电动车包括实施方式九提供的锂电池组。

电动车搭载的锂电池组设置有锂电池组安全监控装置，实现了让使用者实时观察到电动车的组电池组的工作状态的目的，可以在使用者通过电压表1发现个别锂电池4数值异常时进行及时维护或更换，保证了电动车的工作的可靠性，并且在电动车的锂电池组出现局部温度过高时及时切断锂电池组对电动车的供电，使锂电池组脱离工作状态，防止其继续升温，避免了安全事故的发生。

以上所述几个具体实施方式仅仅是为了使本发明提供的技术方案的优点和有益之处体现得更加清楚、充分，并不用于作为对本发明的限制，任何基于本发明的精神和原则范围内的，对本发明的技术方案的改进和修改、实施方式的组合和改进等，均应当包含在本发明的保护范围之内。