CN106655405A - 一种智能bms锂电池的充电维护结构及方法 - Google Patents

一种智能bms锂电池的充电维护结构及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种智能BMS锂电池的充电维护结构，包括集成在BMS上的数据采集装置，数据采集装置包括电压采集电路、电流采集电路，电压采集电路和电流采集电路能够分别采集锂电池中各个电芯的数据信息，数据采集装置的输出端连接至保护及通讯模块，保护及通讯模块通过无线通讯装置与数据平台实现数据连接，保护及通讯模块与锂电池的充电机连接并实现控制。本发明还提供一种智能BMS锂电池的充电维护方法。本发明能够对锂电池中每一块电芯的参数实时进行监控，发现某一电芯的数据不匹配会影响使用效率时，通过报警提示，并提供相应的重组方法，由维护人员根据重组方法对电芯重新分组匹配，确保剩余电芯寿命不受影响，延长单节电芯的寿命。

Description

一种智能BMS锂电池的充电维护结构及方法
技术领域
本发明涉及电池组，尤其是可充电锂电池组的维护技术领域。
背景技术
现在市场上的锂电池的寿命受到锂电池内的各个电芯的参数不均衡的影响，只要有一只电芯受损，会拉低整体锂电池的寿命。电池管理系统（BMS）是电池与用户之间的纽带，主要用于解决电池存储能量少、寿命短、串并联使用问题、使用安全性、电池电量估算困难等，电池的性能是很复杂的，不同类型的电池特性亦相差很大，电池管理系统（BMS）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。但常规的BMS系统无法检测电池内部各个电芯的使用情况，对于锂电池来说，缺乏相应的维护机制。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是提供一种智能BMS锂电池的充电维护结构，能确保锂电池在使用过程中各个电芯的一致性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种智能BMS锂电池的充电维护结构，包括集成在BMS上的数据采集装置，所述数据采集装置包括电压采集电路、电流采集电路，所述电压采集电路和电流采集电路能够分别采集锂电池中各个电芯的数据信息，数据采集装置的输出端连接至保护及通讯模块，所述保护及通讯模块通过无线通讯装置与数据平台实现数据连接，所述保护及通讯模块与锂电池的充电机连接并实现控制。
在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：
所述保护及通讯模块连接至电动自行车的控制器，从而控制电动自行车上充电电池的充电口的启闭。
所述无线通讯装置是GPS、wifi模块、NB-IoT（Narrow Band Internet of Things基于蜂窝的窄带物联网）通讯模块、蓝牙或红外装置中的一种。
所述保护及通讯模块包括无线通讯装置和保护电路，所述保护电路连接在BMS的各类采集电路上，起到漏电保护作用，所述无线通讯装置在数据采集装置和数据平台建立无线连接使二者之间能够进行数据传输。
所述数据平台包括数据识别模块和数据存储模块，数据存储模块用于存储每个电芯的编号、每个电芯所在的电池组编号以及数据采集装置所采集到的每个电芯的相关信息；所述数据识别模块中预设有基准值，并能够将该基准值与数据存储模块中的电芯的相关信息进行比对。
所述数据还包括报警装置，所述报警装置能够接收所述数据识别模块所发送的信息，并根据数据识别模块的判断结果决定是否报警。
所述数据存储模块包括信息数据库和数据库更新模块，所述数据库更新模块连接至信息数据库，并能够根据数据采集装置所采集到的信息实时更新信息数据库中的内容。
本发明所要解决的另一个技术问题是一种智能BMS锂电池的充电维护方法，该方法应用上述维护结构，并包括以下步骤：
（1）对锂电池中的每个电芯进行编号，记录各个电芯的位置排列；
（2）数据采集装置实时采集各个电芯的数据信息并发送至保护及通讯模块；
（3）保护及通讯模块将数据采集装置所采集的信息通过无线通讯装置发送至数据平台；
（4）数据平台依据信息和对应编号建立电芯信息数据库并实时更新；
（5）数据平台将数据库信息与标准值比对，判断同一锂电池中的各个电芯是否满足匹配原则；
（6）对不满足匹配原则的电芯进行重新组装分配，确保同一锂电池中的各个电芯均满足匹配原则。
所述的匹配原则是指：某一电芯与其所在的锂电池中其他电芯的电压或电流值的差别在一定范围内，不会影响锂电池中各个电芯的正常使用寿命；判断是否满足匹配原则是指：某一电芯的电压或电流值与该电芯所在的锂电池中的其他电芯的电压或电流值的差别是否超过某一临界值，如果没有超出，则满足匹配原则，如果超出，则不满足匹配原则。
所述的重新组装分配是指将某一或多个电芯取出并更换，或者，将某一或多个电芯的位置在该锂电池中进行调换，或者，将某一或多个锂电池中的某一或多个电芯取出，与其他某一或多个锂电池中的某一或多个电芯进行对换。
本发明的有益效果是：通过本发明的结构和方法，能够对锂电池中每一块电芯的参数实时进行监控，一旦发现某一电芯的数据与该电池的其他电芯数据不匹配，会影响使用效率时，通过报警提示维护人员，并能提供相应的重组方法，由维护人员根据重组方法对电芯重新分组匹配，确保剩余电芯寿命不受影响，延长单节电芯的寿命。通过本发明的技术，能够保证锂电池在使用过程中各个电芯的一致性，使锂电池使用寿命延长，并提高电芯的利用率。
附图说明
图1是本发明的结构图。
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
实施例1，参照附图1，智能BMS锂电池的充电维护结构。
本实施例为锂电池组的维护结构，包括锂电池组1，在实际情况下，锂电池组1也可以为多个，本例中仅以一个锂电池为例，所述锂电池1包括串联或并联在一起的至少2个电芯2，每个电芯2均被设定一个相对唯一的编号，该编号能够被BMS及集成在其上的数据采集装置3所识别，锂电池1中的每个电芯2分别连接至集成在BMS上的数据采集装置3，所述数据采集装置3包括电压采集电路、电流采集电路，温度采集电路和电容量采集电路等多种数据采集电路，这些采集电路可以采用现有技术中常用的测量模块，例如电压计模块，电流计模块，温度计模块，电容模块等，这些测量模块集合在一起形成完整的数据采集装置3，所述数据采集装置3连接至信息处理装置4，所述信息处理装置4为BMS外设，例如PC机其他电子设备等。
数据采集模块3对锂电池内各个电芯的电压，电流进行数据采集，并将所采集到的数据发送至保护及通讯模块4，保护及通讯模块4通过无线通讯装置5将信息数据发送至数据平台6，数据平台6包括数据识别模块7和数据存储模块8，数据存储模块8用于存储每个电芯的编号、每个电芯所对应的锂电池以及数据采集装置所采集到的每个电芯的相关信息；所述数据识别模块7中预设有基准值，并能够将该基准值与数据存储模块中的电芯的相关信息进行比对。
数据平台6还包括报警装置，所述报警装置能够接收所述数据识别模块所发送的信息，并根据数据识别模块的判断结果决定是否报警。当所识别的数值满足一定条件时触发报警装置7，提示维护人员进行相应的维护操作，例如取出发出报警的一节电池电芯，装入相匹配的其他电池电芯等，以确保电池组内各个电芯之间相互匹配，不会产生额外损耗，延长电信使用寿命。
所述数据存储模块8包括信息数据库和数据库更新模块，所述数据库更新模块连接至信息数据库，并能够根据数据采集装置所采集到的信息实时更新信息数据库中的内容。
实施例2，参照附图2，智能BMS锂电池的充电维护方法。
本实施例的方法应用实施例1中的维护结构，并包括以下步骤：
（1）对锂电池中的每个电芯进行编号，记录各个电芯的位置排列；
（2）数据采集装置实时采集各个电芯的数据信息并发送至保护及通讯模块；
（3）保护及通讯模块将数据采集装置所采集的信息通过无线通讯装置发送至数据平台；
（4）数据平台依据信息和对应编号建立电芯信息数据库并实时更新；
（5）数据平台将数据库信息与标准值比对，判断同一锂电池中的各个电芯是否满足匹配原则；
（6）对不满足匹配原则的电芯进行重新组装分配，确保同一锂电池中的各个电芯均满足匹配原则。
所述的匹配原则是指：某一电芯与其所在的锂电池中其他电芯的电压或电流值的差别在一定范围内，不会影响锂电池中各个电芯的正常使用寿命；判断是否满足匹配原则是指：某一电芯的电压或电流值与该电芯所在的锂电池中的其他电芯的电压或电流值的差别是否超过某一临界值，如果没有超出，则满足匹配原则，如果超出，则不满足匹配原则。
所述的重新组装分配是指将某一或多个电芯取出并更换，或者，将某一或多个电芯的位置在该锂电池中进行调换，或者，将某一或多个锂电池中的某一或多个电芯取出，与其他某一或多个锂电池中的某一或多个电芯进行对换。
锂电池的实时数据由BMS数据采集模块负责采集，包括电压，电流，温度，容量等数据，并将数据通过数据线读取到电脑，电脑根据数据生成数据数据库，将电池组里的每一块电芯的数据按照电芯排列顺序进入数据库。当其中的某一个数值低于或高于设定的界限，在数据平台报警，提示维护人员对该电池组进行维护。维修人员将取出影响电池寿命的电芯，重新匹配电芯组，确保剩余电芯寿命不受影响，延长单节电芯的寿命。

Claims (10)

1.一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：包括集成在BMS上的数据采集装置，所述数据采集装置包括电压采集电路、电流采集电路，所述电压采集电路和电流采集电路能够分别采集锂电池中各个电芯的数据信息，数据采集装置的输出端连接至保护及通讯模块，所述保护及通讯模块通过无线通讯装置与数据平台实现数据连接，所述保护及通讯模块与锂电池的充电机连接并实现控制。
2.根据权利要求1所述的一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：所述保护及通讯模块连接至电动自行车的控制器，从而控制电动自行车上充电电池的充电口的启闭。
3.根据权利要求1所述的一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：所述无线通讯装置是GPS、wifi模块、NB-IoT模块、蓝牙或红外装置中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：所述保护及通讯模块包括无线通讯装置和保护电路，所述保护电路连接在BMS的各类采集电路上，起到漏电保护作用，所述无线通讯装置在数据采集装置和数据平台建立无线连接使二者之间能够进行数据传输。
5.根据权利要求1所述的一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：所述数据平台包括数据识别模块和数据存储模块，数据存储模块用于存储每个电芯的编号、每个电芯所在的电池组编号以及数据采集装置所采集到的每个电芯的相关信息；所述数据识别模块中预设有基准值，并能够将该基准值与数据存储模块中的电芯的相关信息进行比对。
6.根据权利要求5所述的一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：所述数据还包括报警装置，所述报警装置能够接收所述数据识别模块所发送的信息，并根据数据识别模块的判断结果决定是否报警。
7.根据权利要求5所述的一种智能BMS锂电池的充电维护结构，其特征在于：所述数据存储模块包括信息数据库和数据库更新模块，所述数据库更新模块连接至信息数据库，并能够根据数据采集装置所采集到的信息实时更新信息数据库中的内容。
8.一种智能BMS锂电池的充电维护方法，其特征在于：该方法应用权利要求1-7中任一项所述的维护结构，并包括以下步骤：
（1）对锂电池中的每个电芯进行编号，记录各个电芯的位置排列；
（2）数据采集装置实时采集各个电芯的数据信息并发送至保护及通讯模块；
（3）保护及通讯模块将数据采集装置所采集的信息通过无线通讯装置发送至数据平台；
（4）数据平台依据信息和对应编号建立电芯信息数据库并实时更新；
（5）数据平台将数据库信息与标准值比对，判断同一锂电池中的各个电芯是否满足匹配原则；
（6）对不满足匹配原则的电芯进行重新组装分配，确保同一锂电池中的各个电芯均满足匹配原则。
9.根据权利要求8所述的一种电池组的维护方法，其特征在于：所述匹配原则是指：某一电芯与其所在的锂电池中其他电芯的电压或电流值的差别在一定范围内，不会影响锂电池中各个电芯的正常使用寿命；判断是否满足匹配原则是指：某一电芯的电压或电流值与该电芯所在的锂电池中的其他电芯的电压或电流值的差别是否超过某一临界值，如果没有超出，则满足匹配原则，如果超出，则不满足匹配原则。
10.根据权利要求8所述的一种电池组的维护方法，其特征在于：所述的重新组装分配是指：将某一或多个电芯取出并更换，或者，将某一或多个电芯的位置在该锂电池中进行调换，或者，将某一或多个锂电池中的某一或多个电芯取出，与其他某一或多个锂电池中的某一或多个电芯进行对换。
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