一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，其包括充電器、充電電流檢測(cè)模塊、動(dòng)力鋰電池、放電電流檢測(cè)模塊、運(yùn)動(dòng)裝置、電池管理模塊、行進(jìn)距離檢測(cè)模塊；充電器的輸出端經(jīng)充電電流檢測(cè)模塊連接動(dòng)力鋰電池，充電電流檢測(cè)模塊輸出充電電流數(shù)值至電池管理模塊，動(dòng)力鋰電池的輸出經(jīng)放電電流檢測(cè)模塊連接運(yùn)動(dòng)裝置為其供電，放電電流檢測(cè)模塊輸出放電電流至電池管理模塊；運(yùn)動(dòng)裝置通過距離檢測(cè)模塊檢測(cè)運(yùn)動(dòng)裝置行進(jìn)的距離，距離數(shù)值輸出至電池管理模塊。本實(shí)用新型建立一種綜合循環(huán)充電次數(shù)、充電/放電程度、距離等因素的電池管理系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整電池低電壓報(bào)警閾值，并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信息。安全可靠、使用方便。
【專利說明】
一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及運(yùn)動(dòng)裝置，具體涉及一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在諸如電力設(shè)備等領(lǐng)域的自動(dòng)巡檢系統(tǒng)中，通常需要使用鋰電池供電，影響鋰電 池的壽命的因素主要有:循環(huán)充電次數(shù)、充電和放電程度。此外，為了防止運(yùn)動(dòng)裝置與充電 器之間的距離"過遠(yuǎn)"，所述"過遠(yuǎn)"是指由于電池壽命原因?qū)е聦?shí)際容量下降，導(dǎo)致剩余電 量無法保證運(yùn)動(dòng)裝置正常返回充電器，從而影響鋰電池輸出能力。
[0003] 現(xiàn)有的鋰電池管理系統(tǒng)沒有考慮電池實(shí)際容量隨充放電循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸 衰減的情況，且忽視了運(yùn)動(dòng)裝置與充電器之間的距離對(duì)運(yùn)動(dòng)裝置能否依靠電池返回的重要 影響。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有電池管理系統(tǒng)忽略電池充放電次數(shù)、忽視了運(yùn)動(dòng)裝置與 充電器之間運(yùn)動(dòng)距離的問題，提供了一種用于運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理的系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，包括充電器、 充電電流檢測(cè)模塊、動(dòng)力鋰電池、放電電流檢測(cè)模塊、運(yùn)動(dòng)裝置、電池管理模塊、行進(jìn)距離檢 測(cè)模塊;一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，充電器的輸出經(jīng)充電電流檢測(cè)模塊連接動(dòng)力 鋰電池，充電電流檢測(cè)模塊輸出充電電流數(shù)值至電池管理模塊，動(dòng)力鋰電池的輸出經(jīng)放電 電流檢測(cè)模塊連接運(yùn)動(dòng)裝置為運(yùn)動(dòng)裝置供電，放電電流檢測(cè)模塊輸出放電電流至電池管理 模塊;運(yùn)動(dòng)裝置通過距離檢測(cè)模塊檢測(cè)運(yùn)動(dòng)裝置行進(jìn)的距離，距離數(shù)值輸出至電池管理模 塊。
[0006] 進(jìn)一步的，充電電流檢測(cè)模塊和放電電流檢測(cè)模塊均為電流互感器。
[0007] 進(jìn)一步的，運(yùn)動(dòng)裝置是由鋰電池供電進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的小車。
[0008] 進(jìn)一步的，電池管理模塊為完成鋰電池電量管理和運(yùn)動(dòng)裝置工作狀態(tài)判斷的嵌入 式微處理器。
[0009] 進(jìn)一步的，行進(jìn)距離檢測(cè)模塊為位置編碼器。
[0010] 本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型建立一種綜合循環(huán)充電次數(shù)、充電/放電程 度、距離等因素的電池管理系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整電池低電壓報(bào)警閾值，并發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信息。安 全可靠、使用方便。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖中：1.充電器、2.充電電流檢測(cè)模塊、3.動(dòng)力鋰電池、4.放電電流檢測(cè)模塊、5.運(yùn) 動(dòng)裝置、6.電池管理模塊、7.行進(jìn)距離檢測(cè)模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，包括充電器1、充電電流檢測(cè)模塊2、動(dòng)力鋰電 池3、放電電流檢測(cè)模塊4、運(yùn)動(dòng)裝置5、電池管理模塊6、行進(jìn)距離檢測(cè)模塊7;充電器1的輸出 端與電流檢測(cè)模塊2連接，充電電流檢測(cè)模塊2輸出端分別與動(dòng)力鋰電池3輸入端、電池管理 模塊6輸入端相接，動(dòng)力鋰電池3的輸出端與放電電流檢測(cè)模塊4輸入端相接，放電電流檢測(cè) 模塊4輸出端分別與運(yùn)動(dòng)裝置5輸入端、電池管理模塊6輸入端相接，運(yùn)動(dòng)裝置5輸出端與行 進(jìn)距離檢測(cè)模塊7輸入端相接，行進(jìn)距離檢測(cè)模塊7輸出端與電池管理模塊6輸入端相接。具 體為:充電器1的輸出經(jīng)充電電流檢測(cè)模塊2連接動(dòng)力鋰電池3,充電電流檢測(cè)模塊2輸出充 電電流數(shù)值至電池管理模塊6,動(dòng)力鋰電池3的輸出經(jīng)放電電流檢測(cè)模塊4連接運(yùn)動(dòng)裝置5為 運(yùn)動(dòng)裝置5供電，放電電流檢測(cè)模塊4輸出放電電流至電池管理模塊6;運(yùn)動(dòng)裝置5通過距離 檢測(cè)模塊7檢測(cè)運(yùn)動(dòng)裝置5行進(jìn)的距離，距離數(shù)值輸出至電池管理模塊6。上述充電電流檢測(cè) 模塊2和放電電流檢測(cè)模塊4均為電流互感器。運(yùn)動(dòng)裝置5是由鋰電池供電、可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的小 車。電池管理模塊6為嵌入式微處理器，主要完成鋰電池的電量管理和運(yùn)動(dòng)裝置5工作狀態(tài) 判斷。行進(jìn)距離檢測(cè)模塊7為位置編碼器，可以根據(jù)輸出脈沖的個(gè)數(shù)計(jì)算實(shí)際距離。
[0014] 使用時(shí)，如圖1所示，運(yùn)動(dòng)裝置5具有充電和放電兩種工作狀態(tài):充電過程中充電器 1通過充電電流檢測(cè)模塊2向動(dòng)力鋰電池3充電，電池管理模塊6通過充電電流檢測(cè)模塊2實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)充電電流;放電過程中充電電流檢測(cè)模塊2與充電器1斷開連接，動(dòng)力鋰電池3通過放 電電流檢測(cè)模塊4向運(yùn)動(dòng)裝置5供電，電池管理模塊6通過放電電流檢測(cè)模塊4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電 電流。電池管理模塊6通過行進(jìn)距離檢測(cè)模塊7計(jì)算運(yùn)動(dòng)裝置與充電器1之間的距離。電池管 理模塊6根據(jù)運(yùn)動(dòng)裝置5與充電器1之間的距離、充電程度、負(fù)載電流大小、電池循環(huán)次數(shù)自 動(dòng)調(diào)整動(dòng)力鋰電池3的低電壓報(bào)警閾值，防止運(yùn)動(dòng)裝置沒有足夠的電量返回充電器。 實(shí)施例
[0015] 1.電池管理模型建模
[0016] A.首先根據(jù)采用的電池參數(shù)得到閾值《的計(jì)算模型，確定Γ、、、?、L ;
[0017] Β.運(yùn)動(dòng)裝置5具有充電和放電兩種工作狀態(tài):充電過程中充電器1通過充電電流檢 測(cè)模塊2向動(dòng)力鋰電池3充電，電池管理模塊6通過充電電流檢測(cè)模塊2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)充電電流； 放電過程中充電電流檢測(cè)模塊2與充電器1斷開連接，動(dòng)力鋰電池3通過放電電流檢測(cè)模塊4 向運(yùn)動(dòng)裝置5供電，電池管理模塊6通過放電電流檢測(cè)模塊4實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)放電電流。
[0018] C.在運(yùn)動(dòng)裝置5行進(jìn)過程中，行進(jìn)距離檢測(cè)模塊7實(shí)時(shí)向電池管理模塊6發(fā)送距離 信息，電池管理模塊6根據(jù)式(2)計(jì)算@，并根據(jù)實(shí)際電池電壓U與獲比較，當(dāng)U小于獲時(shí)發(fā)出 報(bào)警信息，運(yùn)動(dòng)裝置改為返回模式。
[0019] 2.工作狀態(tài)判斷
[0020] 定義圖1中充電電流檢測(cè)模塊2的輸出為充電電流:?，放電電流檢測(cè)模塊4的輸出 為放電電流4，根據(jù)電流的差值表~為判斷出電池狀態(tài)，判斷依據(jù)如下：
[0021]
[0022] 其中掌為閾值，取值為0.05A。
[0023] 3.電池低電壓預(yù)警
[0024] 為了防止電池組進(jìn)入欠壓保護(hù)狀態(tài)而導(dǎo)致斷電問題，需要保證在電池組電壓低于 閾值時(shí)剩余電量可以維持運(yùn)動(dòng)裝置5返回到充電器1。顯然，閾值《與運(yùn)動(dòng)裝置5距充電器1 的距離￡以及電池的等效充電次數(shù)C有關(guān)，采用如下公式確定閾值嫂：
[0025]
雜
[0026] 式中私^為電池組放電曲線拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值，取為23.6V，對(duì)應(yīng)容量為9.3AH;:I, 為運(yùn)動(dòng)裝置5與充電器之間的距離，單位米； <、先為非負(fù)數(shù)。
[0027] 等效充放電次數(shù)C與充電時(shí)剩余電量有關(guān)，可以根據(jù)下式進(jìn)行估算：
[0028]
[0029] 上式中對(duì)應(yīng)剩余電量，可以根據(jù)電池放電曲線獲得，單位:AH; A為充滿后電池 組的容量，該值可以通過電池組循環(huán)曲線獲得;#為實(shí)際充電次數(shù)。
[0030] 以8節(jié)串聯(lián)10AH的鋰電池為例，每節(jié)電池額定電壓為3.2V，則根據(jù)放電曲線可知終 止電壓為23.6V; & 0協(xié))·?.?,弋々()觀22。
[0031 ]其它參數(shù)的電池可以采用相同的方法選取電池組放電曲線拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值C|&Sv， 計(jì)算。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:包括充電器（1)、充電電流檢測(cè)模 塊(2)、動(dòng)力鋰電池(3)、放電電流檢測(cè)模塊(4)、運(yùn)動(dòng)裝置(5)、電池管理模塊(6)、行進(jìn)距離 檢測(cè)模塊(7);充電器（1)的輸出經(jīng)充電電流檢測(cè)模塊(2)連接動(dòng)力鋰電池(3)，充電電流檢 測(cè)模塊(2 )輸出充電電流數(shù)值至電池管理模塊(6 )，動(dòng)力鋰電池(3 )的輸出經(jīng)放電電流檢測(cè) 模塊(4)連接運(yùn)動(dòng)裝置(5)為運(yùn)動(dòng)裝置供電，放電電流檢測(cè)模塊(4)輸出放電電流至電池管 理模塊(6);運(yùn)動(dòng)裝置(5)通過距離檢測(cè)模塊(7)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)裝置(5)行進(jìn)的距離，距離數(shù)值輸 出至電池管理模塊(6)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:充電電流檢 測(cè)模塊(2 )和放電電流檢測(cè)模塊(4 )均為電流互感器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:運(yùn)動(dòng)裝 置(5)是由鋰電池供電進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的小車。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于：電池管理模 塊(6)為完成鋰電池電量管理和運(yùn)動(dòng)裝置(5)工作狀態(tài)判斷的嵌入式微處理器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種運(yùn)動(dòng)裝置動(dòng)力鋰電池管理系統(tǒng)，其特征在于:行進(jìn) 距離檢測(cè)模塊(7)為位置編碼器。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK205509572SQ201620202554
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月16日
【發(fā)明人】劉玉強(qiáng), 趙仁濤, 任智順, 鄭文堂, 李志剛, 鐵軍, 張連平, 吳伯農(nóng), 李紹偉, 賈瑞明, 周瑞珍, 王丁, 王一丁, 劉世和
【申請(qǐng)人】金川集團(tuán)股份有限公司, 北方工業(yè)大學(xué)