一种基于升降器的电池管理控制系统的制作方法

本发明涉及电子控制，具体为一种基于升降器的电池管理控制系统。

背景技术：

1、在现代科技的发展中，电池作为便携式电子设备、电动工具、电动汽车和储能系统的核心部件，其性能和管理变得尤为关键。然而，现有的电池管理系统在实际应用中仍然存在显著的不足，亟需改进。

2、首先，现有电池管理系统在电芯电压监控方面的精确度不足，导致过充和过放问题频发。这不仅显著缩短了电池的使用寿命，更增加了安全风险。过充可能导致电池过热、膨胀甚至爆炸，严重威胁设备和人身安全。

3、其次，温度管理是电池安全和性能的重要环节，但当前的技术在这一领域的表现尚不理想。电池在高功率使用场景下容易过热，而在低温环境中性能会大幅下降。现有系统无法有效监控和调节电池的温度，从而影响其充放电效率和整体性能。

4、此外，电池在使用过程中，特别是在热失控时，会产生大量气体，导致电芯鼓胀。然而，传统的电池管理系统缺乏有效的压力监控手段，无法及时检测和应对电池内部压力的变化，这进一步增加了使用中的安全隐患。

5、电量计算的准确性也是一个关键问题。传统系统多采用简单的电压法或电流积分法来估算电池的剩余电量，这些方法在电池老化或极端环境下的误差较大，无法为用户提供可靠的电量信息，影响设备的续航管理。

6、在电池组严重亏电的情况下，现有系统无法自动激活电池，用户往往需要将电池返厂进行专业的激活处理。这不仅增加了维护成本，也对用户体验造成了负面影响。

7、最后，现有的电池管理系统在数据存储和故障排查方面的能力有限。缺乏对电池组运行状态和历史数据的详细记录，导致发生故障时难以进行准确的分析和诊断，增加了系统维护的难度。

8、针对上述问题，本发明提出了一种基于升降器的电池管理控制系统。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于升降器的电池管理控制系统，解决了现有电池管理系统在电压监控、温度管理、压力监控、电量计算、自动激活和数据存储方面不足的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于升降器的电池管理控制系统，包括：

3、数据采集模块，其用于采集电池组电芯的各类数据，包括电压、压差、soc、温度、压力和电流；

4、数据评估模块，其用于对采集到的数据进行评估，判断电池组的运行状态；

5、决策控制模块，其用于根据评估结果作出相应的控制决策；

6、存储模块，其用于记录和存储电池组的各种运行数据；

7、激活模块，其用于在电池组处于严重亏电状态时，配合原装充电器进行自动激活。

8、优选的，所述数据采集模块包括：

9、电压检测模块，其用于检测电芯电压；

10、压差检测模块，其用于检测电芯之间的压差；

11、soc检测模块，其用于检测电池组的状态，包括库伦计数法计算电量；

12、温度检测模块，其用于检测电池组的温度；

13、压力检测模块，其用于检测电池组的压力；

14、电流检测模块，其用于检测电池组的电流。

15、优选的，所述数据评估模块包括：

16、过压评估单元，其用于评估电芯是否过压；

17、欠压评估单元，其用于评估电芯是否欠压；

18、压差评估单元，其用于评估电芯之间的压差；

19、低功耗评估器，其用于评估电池组是否需要进入低功耗模式；

20、温度评估单元，其用于评估电池组的温度状态；

21、压力评估单元，其用于评估电池组的压力状态；

22、电流评估单元，其用于评估电池组的电流状态。

23、优选的，所述决策控制模块包括：

24、过压决策单元，其用于根据过压评估结果，切断输入输出；

25、欠压决策单元，其用于根据欠压评估结果，切断输出或补充电能；

26、压差平衡单元，其用于根据压差评估结果，开启电芯之间的压差平衡；

27、进入低功耗单元，其用于根据低功耗评估结果，进入低功耗模式；

28、温度决策单元，其用于根据温度评估结果，控制充电过程中的温度；

29、膨胀切断单元，其用于根据压力评估结果，切断输入输出；

30、过流切断单元，其用于根据电流评估结果，切断输入输出；

31、电池组待机监控模块，其用于监控电池组的待机状态；

32、电池组启动监控模块，其用于监控电池组的启动状态；

33、电池组低电量决策模块，其用于在电池电量低于设定值时做出决策。

34、优选的，所述压力评估单元包括电池组厚度计算公式和压力传感器输出计算公式。

35、优选的，所述电池组厚度计算公式为：

36、i＝ht*nt+hp*np+m*(np+nt)+s*2，其中i为层叠体厚度，ht为干燥负极厚度，nt为负极层叠数，hp为干燥正极厚度，np为正极层叠数，m为隔膜厚度，s为铝塑膜厚度；

37、所述压力传感器输出计算公式为：

38、vo＝vr+(vmax-vmin)/(pmax-pmin)*(p-pmin)，其中vo为原始输出电压，vr为传感器零点输出电压，vmax为传感器量程上限对应电压，vmin为传感器量程下限对应电压，pmax为传感器量程上限对应压力值，pmin为传感器量程下限对应压力值，p为传感器当前测量压力值。

39、优选的，所述欠压评估单元的单元模型为：

40、电池组电芯数量为n，电芯编号分别为a1,a2,...an；

41、当电芯正常时满足：

42、a1＝a2＝a3＝...＝an<vmax；或者

43、a1＝a2＝a3＝...＝an>vmin；

44、电芯高压欠压评估单元决策输出正常，电池组正常使用，升降器处于正常工作状态；

45、当电芯不正常时满足：

46、a1＝a2＝a3＝...＝an<vmax<vx；或者

47、a1＝a2＝a3＝...＝an>vmin>vx；

48、电芯高压欠压评估单元决策输出异常，电池组不能够正常使用，升降器处于非正常工作状态，电池组切断所输出；

49、当电芯不正常时满足：

50、a1≠a2≠a3≠...≠an<vmax；或者

51、a1≠a2≠a3≠...≠an>vmin；

52、电芯高压欠压评估单元决策输出正常，电池组正常使用，升降器处于正常工作状态。

53、优选的，所述soc检测模块中对于电芯电量采用库伦计算法，其对于电荷量的计算方式包括以下两部分：

54、通过对电流积分来计算电荷量：

55、q＝i*t，其中q为电荷量，i为单位库伦，t为单位安培；

56、通过对电流的时间积分计算电荷量：

57、q＝∫idt

58、

59、优选的，所述温度决策单元运行阈值规则如下：

60、当电池组温度＜0℃时，插上充电器后，电池组先加热，电池组温度＞3℃时再进行充电；

61、当电池组温度＞50℃时，插上充电器后，充电器等待电池组温度＜45℃时再进行充电。

62、数据存储器，用于配合所述的存储模块使用，其负责记录电池组的工作状态。

63、工作原理：当电池组开始运行时，数据采集模块立即启动，开始实时采集电池组电芯的各类数据。电压检测模块会检测每个电芯的电压，压差检测模块会监控电芯之间的电压差异，soc检测模块通过库伦计数法计算电池组的剩余电量，温度检测模块监测电池组的温度，压力检测模块检测电池组内部的压力，电流检测模块监测电池组的充放电电流。这些数据被持续采集并传输到数据评估模块。

64、在数据采集模块采集到各类数据后，数据评估模块接收到这些数据并进行实时分析。过压评估单元评估电芯是否存在过压现象，欠压评估单元评估电芯是否存在欠压现象，压差评估单元评估电芯之间的电压差是否在安全范围内，温度评估单元评估电池组的温度状态，压力评估单元评估电池组的压力状态，电流评估单元评估电池组的充放电电流是否正常。此外，低功耗评估器评估电池组是否需要进入低功耗模式。这些评估结果将决定后续的控制决策。

65、根据数据评估模块的评估结果，决策控制模块作出相应的控制决策。过压决策单元在检测到电芯过压时，会立即切断电池组的输入输出，以防止电池损坏。欠压决策单元在检测到电芯欠压时，会切断输出或启动充电，确保电池组的正常工作。压差平衡单元在检测到电芯之间的压差过大时，启动电芯之间的压差平衡功能。进入低功耗单元根据低功耗评估结果，使电池组进入低功耗模式，延长待机时间。温度决策单元在温度异常时，控制充电过程中的温度，确保电池组在适宜温度下充电。膨胀切断单元在检测到压力过高时，切断输入输出，防止电池组鼓胀。过流切断单元在检测到电流异常时，切断输入输出，保护电池组。此外，电池组待机监控模块和电池组启动监控模块分别监控电池组的待机和启动状态，确保系统的正常运行。电池组低电量决策模块在电池电量低于设定值时，做出低电量决策，防止电池组过度放电。

66、在系统运行过程中，存储模块持续记录和存储电池组的各种运行数据。这些数据包括充电时间、电压、电流、温度、电芯状态及故障状态等。通过数据存储，系统能够保留详细的运行记录，便于后续的分析和故障排查，为系统的维护和优化提供了数据支持。

67、当电池组处于严重亏电状态时，激活模块启动自动激活功能。该模块会检测电池组的亏电情况，并配合原装充电器对电池组进行充电激活。通过这种方式，电池组能够迅速恢复到可用状态，避免了用户必须返厂激活的麻烦，确保电池组的可靠性和可用性。

68、本发明提供了一种基于升降器的电池管理控制系统。具备以下有益效果：

69、1、本发明通过实时监控电芯的电压状态，当电压超过最大值即停止充电，放电时若电压低于最小值即停止放电，并在电芯电压不平衡时自动进入均衡模式，防止电芯过充过放，解决了电芯寿命受损和安全隐患的问题。

70、2、本发明通过自动检测未使用时间，超过设定时长未使用时进入待机模式，并在持续未使用时进入低功耗模式，延长电池组的储存寿命，解决了因未关机或长时间储存导致电池电量耗尽的问题。

71、3、本发明通过在电池组严重亏电状态下，配合原装充电器进行自动激活，使用户能自行激活电池组，解决了严重亏电时必须返厂激活的问题，同时确保过程简单、可靠、安全。

72、4、本发明通过温度控制功能，在低温(低于零度)时先加热电池组至温度高于3℃再进行充电，高温(高于50℃)时等待电池组温度降至45℃以下再进行充电，解决了高低温充电影响电池寿命与安全的问题。

73、5、本发明通过压力传感器实时监控电池组压力，当压力超出正常范围时，立即切断电池组的所有输出，解决了电池鼓胀可能导致的起火、爆燃、爆炸等问题。

74、6、本发明通过记录状态信息功能，工作日志会详细记录充电时间、电压、电流、温度、电芯状态及故障状态等数据，方便进行分析和查找问题，解决了故障排查难的问题。