CN107472054A - 一种可阶梯利用的电池系统 - Google Patents

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童国庆
肖宁强
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Abstract

本发明公开了一种可阶梯利用的电池系统，该电池系统包括串并联连接的多个电池模块，多个电池模块包括一个主电池模块和两个以上的从电池模块；每个电池模块包括电池管理系统、电能存储系统、电池模组正极、电池模组负极、模组维护接口以及电池模组低压接口。本发明公开的可阶梯利用的电池系统，每个电池模块都配备有功能完整的独立的BMS系统，且BMS系统基于AUTOSAR架构进行设计，从而能够保证BMS控制软件具备可移植性；BMS系统可以通过CAN通讯接口外部进行设置，能够在主控与从控两种模式之间进行转换；每个电池模块都具备维护接口，可提高阶梯利用的电池的比例、提高回收率。

Description

一种可阶梯利用的电池系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种可阶梯利用的电池系统。
背景技术
政府大力进行新能源汽车的推广，动力电池系统的产量越来越大，伴随着新能源车辆的实际运行，不再满足新能源车辆运行要求的老旧电池系统也会越来越多。如果不进行合理化的后续处理，不仅会造成资源的严重浪费，还会造成沉重的环境压力。
现有的电池系统一般采用模块化设计，每个模块配有一个液冷系统部件或者整体采用风冷系统，模块本身IP防护等级较低；电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)一般采用主从控制模式，即每个模块配备一个从板或者几个模块使用一块从板。现有的电池系统存在以下问题：
1.每一个电池模块只配备一个BMS从板或者几个模块共用一块从板，且从板只负责采集电池模块的电压、温度等信息，无数据处理和硬件控制功能；
2.目前电池模块一般没有独立的维护口，不能方便对模块进行独立的均衡维护；
3.目前的电池模块电压等级比较随意，不利于后期应用于电网储能、通讯基站后备电源、低速两轮车、太阳能路灯等的使用；
4.目前电池系统的防护主要是利用电池箱外壳，在单独模块或者组合模块使用的情况下，电池系统防护等级低。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种可阶梯利用的电池系统，旨在解决现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供一种可阶梯利用的电池系统，所述电池系统包括串并联连接的多个电池模块，所述多个电池模块包括一个主电池模块和两个以上的从电池模块；
每个电池模块包括电池管理系统、电能存储系统、电池模组正极、电池模组负极、模组维护接口以及电池模组低压接口；
所述电池模组正极和所述电池模组负极，用于与其他电池模块的电池模组正极和电池模组负极的串并联连接；
所述模组维护接口，用于接入维护设备，通过所述维护设备对所述电池模块进行检测和维护；
所述电池模组低压接口，用于接入上位机，通过所述上位机对所述电池模块进行主控与从控两种模式之间的切换设置；还用于与其他电池模块的电池模组低压接口连接进行数据交互。
进一步地，所述电池模块还包括温控系统。
进一步地，所述电池模块还包括电池模组框架；
所述电池管理系统、电能存储系统以及温控系统设置在所述电池模组框架内部。
进一步地，所述电池模组低压接口包括通讯接口、电池管理系统电源正极接口及电池管理系统电源负极接口；
所述通讯接口，用于接入上位机，通过所述上位机对所述电池模块进行主控与从控两种模式之间的切换设置；还用于其他电池模块的电池模组低压接口连接进行数据交互；
所述电池管理系统电源正极接口和所述电池管理系统电源负极接口用于为所述电池管理系统进行供电。
进一步地，所述电池模组低压接口还包括高电平有效控制接口及低电平有效控制接口。
进一步地，所述通讯接口为CAN通讯接口。
进一步地，所述电池管理系统为基于汽车开放系统架构的电池管理系统。
进一步地，所述电池模块的电压等级包括12V、24V、48V三种规格。
进一步地，所述电能存储系统的容量等级包括10Ah、20Ah、50Ah、100Ah规格。
进一步地，所述电池模块的防护等级为IP67。
本发明实施例提供的可阶梯利用的电池系统，每个电池模块都配备有功能完整的独立的BMS系统，且BMS系统基于AUTOSAR架构进行设计，从而能够保证BMS控制软件具备可移植性；BMS系统可以通过CAN通讯接口外部进行设置，能够在主控与从控两种模式之间进行转换；每个电池模块都具备维护接口，可提高阶梯利用的电池的比例、提高回收率。
附图说明
图1为本发明实施例的可阶梯利用的电池系统结构示意图；
图2为本发明实施例的可阶梯利用的电池系统中第一种形式的电池模块结构示意图。
图3为本发明实施例的可阶梯利用的电池系统中电池模块接口界面示意图；
图4为本发明实施例的可阶梯利用的电池系统中第二种形式的电池模块结构示意图；
图5为本发明实施例的可阶梯利用的电池系统中第三种形式的电池模块结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明实施例提供一种可阶梯利用的电池系统，所述电池系统10包括串并联连接的多个电池模块(图中的11、12所示)，所述多个电池模块包括一个主电池模块11和两个以上的从电池模块12。
在本实施例中，主电池模块11具备数据处理和硬件控制能力，还负责与电池模块和应用端的通讯。
需要说明的是，主电池模块11和从电池模块12的电池管理系统都具有数据处理能力和硬件控制能力。只有当电池模块被设置为主电池模块之后，才可激活与应用端的通讯功能。实际上，由于每个电池模块都配备功能完整的独立的电池管理系统，从成本角度考虑，单独模块的数据处理能力都不强，所以主电池模块的数据处理需求会被分配给各个从模块的电池管理系统。该方式保证了再次利用时的灵活性。
可结合图2-图3所示，每个电池模块包括但不限于电池管理系统、电能存储系统、电池模组正极(图3中的“+”极所示)、电池模组负极(图3中的“-”极所示)、模组维护接口15以及电池模组低压接口16。
需要说明的是，图中的模组维护接口15和电池模组低压接口16的位置可以互相调换过来。
在本实施例中，主电池模块11的电池管理系统具有数据处理和硬件控制功能，还具有和其他从电池模块12的电池管理系统进行分布式计算的功能。
所述电池模组正极和所述电池模组负极，用于与其他电池模块的电池模组正极和电池模组负极的串并联连接。可参考图1所示，图中包括六个电池模块，其中电池模块11为主电池模块，电池模块12为从电池模块。通过电池模组正极和电池模组负极之间的连接(查看图中的实线箭头13所示)，六个电池模块为两并联三串联的形式。需要说明的是，图中第一排最左边的从电池模块12的电池模组正极为电池模块的正极，图中第二排最右边的从电池模块12的电池模组负极为电池模块的负极。还需要说明的是，串并联的形式并不限于图1的形式。
所述模组维护接口15，用于接入维护设备，通过所述维护设备对所述电池模块进行检测和维护。
所述电池模组低压接口16，用于接入上位机，通过所述上位机对所述电池模块进行主控与从控两种模式之间的切换设置；还用于与其他电池模块的电池模组低压接口连接进行数据交互。图1中的虚线箭头14为数据交互的连接，交互的数据可包括电池的电压、温度、SOC、SOH等信息。
请参考图4所示，在一种实施方式中，所述电池模块还包括温控系统。
请参考图5所示，在另一种实施方式中，所述电池模块还包括温控系统和电池模组框架(图5最外面的方框所示)；
所述电池管理系统、电能存储系统以及温控系统设置在所述电池模组框架内部。
在本实施例中，所述电池模组低压接口16包括通讯接口、电池管理系统电源正极接口及电池管理系统电源负极接口(图中未示出)；
所述通讯接口，用于接入上位机，通过所述上位机对所述电池模块进行主控与从控两种模式之间的切换设置；还用于其他电池模块的电池模组低压接口连接进行数据交互；
所述电池管理系统电源正极接口和所述电池管理系统电源负极接口分别与独立外部供电电源的正负极相连接(例如12V、24V直流电源等)，用于为所述电池管理系统进行供电。
进一步地，所述电池模组低压接口还包括高电平有效控制接口及低电平有效控制接口。
在本实施例中，所述通讯接口为CAN通讯接口。
在本实施例中，所述电池管理系统为基于汽车开放系统架构(Automotive OpenSystem Architecture，AUTOSAR)的电池管理系统。基于AUTOSAR架构进行设计，能够保证BMS控制软件具备可移植性。
在本实施例中，所述电池模块的电压等级包括12V、24V、48V三种规格。
在本实施例中，所述电能存储系统的容量等级包括10Ah、20Ah、50Ah、100Ah规格。
在本实施例中，所述电池模块的防护等级为IP67。
本发明实施例提供的可阶梯利用的电池系统，每个电池模块都配备有功能完整的独立的BMS系统，且BMS系统基于AUTOSAR架构进行设计，从而能够保证BMS控制软件具备可移植性；BMS系统可以通过CAN通讯接口外部进行设置，能够在主控与从控两种模式之间进行转换；每个电池模块都具备维护接口，可提高阶梯利用的电池的比例、提高回收率。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可阶梯利用的电池系统，所述电池系统包括串并联连接的多个电池模块，所述多个电池模块包括一个主电池模块和两个以上的从电池模块；
每个电池模块包括电池管理系统、电能存储系统、电池模组正极、电池模组负极、模组维护接口以及电池模组低压接口；
所述电池模组正极和所述电池模组负极，用于与其他电池模块的电池模组正极和电池模组负极的串并联连接；
所述模组维护接口，用于接入维护设备，通过所述维护设备对所述电池模块进行检测和维护；
所述电池模组低压接口，用于接入上位机，通过所述上位机对所述电池模块进行主控与从控两种模式之间的切换设置；还用于与其他电池模块的电池模组低压接口连接进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池模块还包括温控系统。
3.根据权利要求2所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池模块还包括电池模组框架；
所述电池管理系统、电能存储系统以及温控系统设置在所述电池模组框架内部。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池模组低压接口包括通讯接口、电池管理系统电源正极接口及电池管理系统电源负极接口；
所述通讯接口，用于接入上位机，通过所述上位机对所述电池模块进行主控与从控两种模式之间的切换设置；还用于其他电池模块的电池模组低压接口连接进行数据交互；
所述电池管理系统电源正极接口和所述电池管理系统电源负极接口用于为所述电池管理系统进行供电。
5.根据权利要求4所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池模组低压接口还包括高电平有效控制接口及低电平有效控制接口。
6.根据权利要求4所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述通讯接口为CAN通讯接口。
7.根据权利要求1-3任一所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池管理系统为基于汽车开放系统架构的电池管理系统。
8.根据权利要求1-3任一所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池模块的电压等级包括12V、24V、48V三种规格。
9.根据权利要求1-3任一所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电能存储系统的容量等级包括10Ah、20Ah、50Ah、100Ah规格。
10.根据权利要求1-3任一所述的一种可阶梯利用的电池系统，其特征在于，所述电池模块的防护等级为IP67。
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