CN106941268A - 随时监控并更换单块电池的电池系统 - Google Patents

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Abstract

本发明可以随时监控、开关并更换单一电池、各级电池组、及各级电池模块的电池管理方法、电池管理系统及均衡充电装置，可以应用在所有需要1块以上电池串并联结合来提供能量的系统中。解决了现行的电池组监控系统无法监控到整个结构最下层的单一电池，导致电池组只能在故障后整体更换，造成的资源浪费问题。所有的讯息都传递到总控制盒。本系统可以随时监控整个电池系统里每一个单一电池的状态，设定一定的报警技术指标，进行自动开关和/或手动开关各单一电池、各级电池组、及各级电池模块。因此在维修电池组时，可以根据总控制盒的电池状态显示，可以直接更换有问题的单一电池、各级电池组，而不用更换完好的电池，并能够对每一节电池均衡充电。

Description

随时监控并更换单块电池的电池系统
技术领域
本发明涉及到的是一种随时监控、开关并更换单一电池、各级电池组、及各级电池模块的的电池系统，可以应用在所有需要1块以上电池并联、串联、及串并联结合来提供能量的系统中。
背景技术
电动汽车电池组由多个电池串并联叠置组成。一个典型的电池组大约有96个电池，每个电池为4.2V的锂离子电池，这样的电池组可产生超过400V的总电压。尽管汽车电源系统将电池组看作单个高压电池，每次都对整个电池组进行充电和放电，但电池控制系统必须独立考虑每个电池的情况。如果电池组中的一个电池容量低于其他电池，那么经过多个充电/放电周期后，其充电状态将逐渐偏离其它电池。如果这个电池的充电状态没有周期性地与其它电池平衡，那么它最终将进入深度放电状态，从而导致损坏，并最终形成电池组故障。为防止这种情况发生，每个电池的电压都必须监视，以确定充电状态。
但是现行的电池组监控通常都没有监控到整个结构最下层的单一电池，所以导致电池组只能在故障后整体更换，造成了资源的浪费。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种比现行传统电池组监控系统更加全面的监控系统，可以分级监控到整个结构最下层的单一电池。这样在某个电池出现异常时就可以第一时间更换，而不用去更换整个电池组。
本发明所采用的技术方案是：一种可以随时监控并更换单一电池的电池系统，可以应用在所有需要1块以上电池并联、串联、及串并联结合的系统中，该系统包括单一电池、一级电池组、二级电池组、三级及三级以上的多级电池组、电池监控芯片、总控制盒；该系统可以随时监控到整个电池组所有电池的运行情况，显示整个电池系统的状态，并且可以根据电池的技术指标设定报警功能，以及自动和/或手动开关的单一电池、各级电池组、及各级电池模块的功能。
上述技术方案中，更具体的技术方案还可以是：装备有本发明的工具在运行时，本系统采用树状监控体系，由第一级监控单个电池，第二级监控1+n块由一级监控的电池串并联的电池组。第三级监控1+n组由二级监控的电池组串并联的电池模块。如果该电池组需要更多电池模块组合，那么第三级以上的监控结构也依此结构向上类推。最终所有的讯息都传递到总控制盒。总控制盒可以随时监控整个电池系统所有单一电池、各级电池组、各级电池模块的状态，然后根据每一级微处理器传递到总控制盒的电池状态设定一定的报警技术指标，进行自动开关和/或手动开关各单一电池、各级电池组、及各级电池模块。例如某三级电池模块有4个二级电池组并联进行供电，其中一个二级电池组的电压低于正常电压的30％，并且显示了每个有问题的电池。这时可以由控制开关(包括自动开关和/或手动开关的两种模式)来关闭该电池组或有问题的单一电池。这样该电池组的整体电压就不会受到影响。而故障的电池组可以在更换时，可以根据总控制盒上显示的电池状态，直接更换单个故障的电池，而不需要把整个电池组都更换掉。也可关闭温度过高的各单一电池、各级电池组、及各级电池模块。使得各级电池组、各级电池模块输出的、包含但不限于电压、电流、电量达到彼此平衡的状态，以发挥当时整体电池系统的最高效率。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
根据本发明装备的工具，可以随时监控电池系统整个电池组的所有电池的状态，然后通过总控制盒关闭技术指标不正常的电池或电池组，以免降低整个系统的效率或者造成安全的隐患。并且维修时，可以直接更换有问题的单一电池、和/或各级电池组、和/或各级电池模块，而不用更换完好的电池。避免了资源的浪费。
该发明的技术特征
发明内容中所述的树状监控体系，区别于传统技术的特征在于：最基层的监控系统监控单块电池，上一级监控系统监控1+n块以上电池组成的电池组，再上级监控系统监控1+n组以上的电池组组成的电池模块，依次类推，最后由总控制盒显示监控结果。
发明内容中所述的总控制盒，区别于传统技术的特征在于：与电池技术指标监控芯片连接，接受并传递信号，显示整个电池系统、各单一电池、各级电池组、及各级电池模块的状态，并且可以根据电池的技术指标设定报警功能，以及自动和/或手动开关的单一电池、各级电池组、电池模块的功能。总控制盒可以是直接连接到单一电池、各级电池组、各级电池模块的直接控制模式，也可以是通过各级电池模块连接至各级电池组，各级电池组连接到各单一电池的分层间接控制模式。
发明附图说明
图1本发明的示意图。
零件编码说明：(需要重新画图重新编码)
1一级监控芯片
2二级监控芯片
3三级及三级以上监控芯片
4总控制盒
5一级电池
6二级电池组
7三级及三级以上电池模块
具体实施方式
结合附图和实施例对本发明做出进一步说明。
实施例1：
如图1所述，由一级监控芯片(1)的监控监控一级电池(5)的运行情况并将数据传输到总控制盒(4)。由二级监控芯片(2)监控由1+n块电池串并联组成的二级电池组(6)的运行情况并将数据传输到总控制盒(4)。再由三级及三级以上监控芯片(3)监控由1+n组电池组串并联组成的三级及三级以上电池模块(7)的运行情况并将数据传输到总控制盒(4)。然后在总控制盒(4)设定需要报警和开关电池的技术指标。例如单块电池电压低于正常值的70％报警，温度高于正常值的15％报警，电压低于正常值的50％自动关闭，高于正常值的30％自动关闭。在维修电池组时，可以根据总控制盒的电池状态显示，直接更换掉有问题的单一电池、和/或各级电池组、和/或各级电池模块，而不用更换完好的的单一电池、和/或各级电池组、和/或各级电池模块。

Claims (6)

1.一种采用树状监控体系可以随时监控并更换单块电池的电池系统，可以应用在所有需要1块以上电池并联、串联、及串并联结合的系统中，该系统包括一级电池、二级电池组、三级及三级以上的多级电池模块、电池监控芯片、总控制盒：该系统可以随时监控到整个电池组所有电池的运行情况，显示整个电池系统的状态，并且可以根据单一电池及各级电池组的技术指标设定报警功能，以及自动和/或手动开关的单一电池、各级电池组、及各级电池模块的功能。
2.如权利要求1中所述的树状监控体系，其特征在于：最基层的监控系统监控单一电池，上一级系统监控1+n块电池组成的电池组，再上级系统监控1+n组的电池组组成的电池模块，依次类推，最后可由总控制盒显示单一电池、各级电池组、及各级电池模块的监控结果。
3.如权利要求1中所述的电池，其特征在于：具有正负极，可以储存一定数量的能量，并且把能量保存一定的时间。
4.如权利要求1所述的一级电池、二级电池组、三级及三级以上的多级电池模块，其特征在于：1块以上的电池通过并联、串联、及串并联结合的方式来组成。
5.如权利要求1中所述的监控芯片，其特征在于：能够测量单一电池及电池组的技术指标，包含但不限于电压、电流、电阻、电容、电量、温度等。
6.如权利要求1中所述的的总控制盒，其特征在于：与单一电池及各级电池组监控芯片连接，接受并传递信号，显示整个电池系统的状态，并且可以根据电池的技术指标设定报警功能，以及自动和/或手动开关单一电池、各级电池组、各级电池模块的功能。总控制盒可以是直接连接到单一电池、各级电池组、各级电池模块的直接控制模式，也可以是通过各级电池模块连接至各级电池组，各级电池组连接到各单一电池的分层间接控制模式。
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