CN107706980B - 一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置 - Google Patents

一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置 Download PDF

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Abstract

本发明由包括平衡电阻(11)、电流表(12)、电压表(13)、电源管理BMS(15)、继电器线圈(17)构成；电池组正极电流输出导电线(18)分为两路，一路串接常开触点(14)至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)前端连接；桥式电路由8个平衡电阻(11)的首尾串接构成一个外环，每个平衡电阻(11)同时与一个电流表(12)和一个电压表(13)串联也构成一个内环；本发明能够准确测定四个电池组之间存在的细微电流差异；桥式电路与输出电路通过常开触点和常闭触点进行分割，使得整个电路动态输出和静态测量进行分离；满足电池组长时间工作的需要，具有广阔的应用前景和市场前景。

Description

一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置
技术领域
本发明涉及一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，属于电池管理技术领域。
背景技术
在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄(应该为动力电池组)电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。除此以外，还要建立每块电池的使用历史档案，为进一步优化和开发新型电、充电器、电动机等提供资料，为离线分析系统故障提供依据。容量预测SOC：在充放电过程中在线实时监测电池容量，随时给出电池系统的剩余容量，但要获得准确的预测值，需要获得电池静态的电压参数。锂电池大量生产时品质不易掌握，电池芯出厂时电量即存在些微差异，且随着操作环境、老化等因素，电池间不一致性将愈趋明显，电池效率、寿命也都将变差，再加上过充或过放等情况，严重时可能导致起火燃烧等安全问题。因此，透过电池管理系统(BMS)能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为驾驶可理解的续航力信息，确保动力电池可安全运作。
电池的输出及充电电流状况表征了电池的健康状况。因此电池的电流平衡极其重要，目前在电池电流平衡管理中，通过电源管理系统监控电流平衡，对电流平衡数据进行采集，如何判断电池组的平衡状态，降低成本，减小体积，并且能够直接采集到电流平衡差异的数据，该问题亟待解决。
发明内容
本发明的目的是提供一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，可获得电池静态电压电流平衡参数。
一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，包括电池包箱体(1)、电池包箱体顶板(2)、电池包箱体透风底座(4)、电池组下端盖(5)、电池包箱体底板(6)、单体电池(7)、电池组套管(8)、电池组上端盖(9)、平衡电阻(11)、电流表(12)、电压表(13)、常开触点(14)、电源管理BMS(15)、常闭触点 (16)、继电器线圈(17)、电池组正极电流输出导电线(18)；
电池包箱体底板(6)安装在电池包箱体(1)底部，电池包箱体顶板(2) 安装在电池包箱体(1)顶部，电池包箱体透风底座(4)安装在电池包箱体底板 (6)底部，电池包箱体透风底座(4)上开设有透风孔(4)，电池组下端盖(5) 均匀安置在电池包箱体底板(6)内，电池组套管(8)安装在电池组下端盖(5) 上，多个单体电池(7)串联安装在电池组套管(8)内，电池组上端盖(9)穿过电池包箱体顶板(2)安装在电池组套管(8)上，电池组套管(8)在电池包箱体(1)内紧密排列，每N根电池组套管(8)组成一个电池组测量单元，在该测量单元中，每个电池组套管(8)的单体电池正极(20)并接后构成电池组正极电流输出导电线(18)，单体电池负极并接后构成电池组负极电流输出导电线(19)；
每一根电池组正极电流输出导电线(18)分为两路，一路串接常开触点(14) 至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)前端连接；
每一根电池组负极电流输出导电线(19)分为两路，一路串接常开触点(14) 至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)尾端连接；
桥式电路由8个平衡电阻(11)的首尾串接构成一个外环，每个平衡电阻(11) 同时与一个电流表(12)和一个电压表(13)串联也构成一个内环(如图3所示)；
每一个电流表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电流数据输入端口，每一个电压表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电压数据输入端口；
电源管理BMS(15)的控制线连接继电器线圈(17)。
工作原理：
一个电池组内所包含的单体电池数量是严格相等的，从理论上来讲，每一个电池组的输出电流和电压值是没有差异的，但是由于单体电池存在差异，而在工作的过程中，甚至有些单体电池直接出现损坏，这样就使得每一个电池组存在着差异，在电池性能良好的条件下，这种差异是极其微弱的，本发明 通过桥式电路把电压值和电流值输入到电源管理BMS(15)来分析这种差异，从而判断电池的性能。
电池组在工作的时候，所有的输出被并联，电池组的电压值和电流值是很难表征电池状态的，特别是对于电池剩余电量SOC的估算，要想获得准确的估算值，就必须要在电池在结束电流输出工作状态30分钟以后对其进行静态测量，才能根据电流电压参数准确判断电池组的是否出现损坏，并获得准确的soc估算，本发明 每一根电池组正极电流输出导电线(18)分为两路，一路串接常开触点(14)至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)前端连接；每一根电池组负极电流输出导电线(19)分为两路，一路串接常开触点(14) 至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)尾端连接。这样的结构使得在工作状态下，电源管理BMS(15)的控制线连接继电器线圈(17)，常开触点导通，常闭触点断开，这个时候所有的输出正极和负极分别进行并联，输出电流，处于工作状态，常闭触点断开，电池组的电池组负极电流输出导电线 (19)和电池组正极电流输出导电线(18)与电桥全部断开，处于非测量状态，因为这个时候的参数是没有意义的；电流输出结束之后处于非工作状态，电源管理BMS(15)的控制线连输出控制指令，继电器线圈(17)不通电，常开触点断开，常闭触点导通，这个时候所有的输出正极和负极全部断开，无输出电流，处于非工作状态，常闭触点断开，另一方面，电池组的电池组负极电流输出导电线(19)和电池组正极电流输出导电线(18)与电桥全部接通，处于测量状态，这时的参数才是有价值的；每一个电流表的电流数据输入到电源管理BMS(15) 的电流数据输入端口，每一个电压表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电压数据输入端口；电流电压平衡数据进入这些采集端口之后，电源管理BMS (15)通过自己的分析程序能够准确的判断电池的健康状态。
本发明 具有以下有益效果：
1、通过桥式电路能够准确的获取电池组之间静态电压电流平衡参数；能够准确测定四个电池组之间存在的细微电流差异；每一个电压表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电压数据输入端口；电流电压平衡数据进入这些采集端口之后，电源管理BMS(15)通过自己的分析程序能够准确的判断电池的健康状态；
2、通过电流电压表直接判断电池组电流平衡状态；
3、桥式电路与输出电路通过常开触点和常闭触点进行分割，使得整个电路动态输出和静态测量进行分离；
4、该桥式电路可以判断整个电池包的健康状况，成本低廉，满足电池组长时间工作的需要，具有广阔的应用前景和市场前景。
附图说明
图1为电池箱体结构主视示意图；
图2为电池组结构及套管结构示意图；
图3为本发明 电池组整体电路结构图。
图中各标号为：1：电池包箱体，2：电池包箱体顶板，3：电池包箱体透风底座，4：透风孔，5：电池组下端盖，6：电池包箱体底板，7：单体电池，8：电池组套管，9：电池组上端盖，10：热对流换气窗口，11：平衡电阻，12：电流表，13：电压表，14：常开触点，15：电源管理BMS，16：常闭触点，17：继电器线圈，18：电池组正极电流输出导电线，19：电池组负极电流输出导电线， 20：单体电池正极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：电池包箱体底板(6)安装在电池包箱体(1)底部，电池包箱体顶板(2)安装在电池包箱体(1)顶部，电池包箱体透风底座(4)安装在电池包箱体底板(6)底部，电池包箱体透风底座(4)上开设有透风孔(4)，电池组下端盖(5)均匀安置在电池包箱体底板(6)内，电池组套管(8)安装在电池组下端盖(5)上，多个单体电池(7)串联安装在电池组套管(8)内，电池组上端盖9穿过电池包箱体顶板(2)安装在电池组套管(8)上，电池组套管(8)在电池包箱体(1)内紧密排列，每N根电池组套管(8)组成一个电池组测量单元，在该测量单元中，每个电池组套管(8)的单体电池正极(20)并接后构成电池组正极电流输出导电线(18)，单体电池负极并接后构成电池组负极电流输出导电线(19)；
每一根电池组正极电流输出导电线(18)分为两路，一路串接常开触点(14) 至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)前端连接；
每一根电池组负极电流输出导电线(19)分为两路，一路串接常开触点(14) 至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)尾端连接；
桥式电路由8个平衡电阻(11)的首尾串接构成一个外环，每个平衡电阻(11) 同时与一个电流表(12)和一个电压表(13)串联也构成一个内环(如图3所示)，
每一个电流表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电流数据输入端口，每一个电压表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电压数据输入端口；
电源管理BMS(15)的控制线连接继电器线圈(17)。
电池包箱体顶板(2)和电池包箱体底板(6)的之间安装电池组套管(8)，电池组套管(8)位置同轴对应，电池组套管(8)设有电池组上端盖(9)，套管内装有单体电池(7)，电池组套管(8)内壁与单体电池(7)外壁之间有电池组套管内条使得电池组套管(8)内壁与单体电池(7)外壁之间存在间隙，间隙大于0.1毫米，电池组的套管紧密排列，每8根套管电池组构成一个测量单元，每一个电池套管的电池组正极电流输出导电线，这样的结构有助于散热。对于电池散热而言，当电池发热量较小的时候，电池内部的温度与环境温差较小，但一般而言环境温度要高，单体电池会加热周围的空气，由于单体电池处于套管之中，电池巨头管之间又存在间隙，于是就产生了热对流现象，热空气上升，冷空气有底部补充进来，形成气流，及时的把单体电池(7)周围的热量带走，电池组上端盖(9)设有热对流换气窗口(10)，热量从热对流换气窗口(10)排出，使得电池包内的热量及时散发，不会产生热积累效应，使得电池的温度限制在一个合理的范围之内。这样的结构可任意更换电池包的单体电池。

Claims (3)

1.一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，其特征在于：一种桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，包括电池组套管(8)、平衡电阻(11)、电流表(12)、电压表(13)、常开触点(14)、电源管理BMS(15)、常闭触点(16)、继电器线圈(17)；每N根电池组套管(8)组成一个电池组测量单元，在该测量单元中，每个电池组套管(8)的单体电池正极(20)并接后构成电池组正极电流输出导电线(18)，单体电池负极并接后构成电池组负极电流输出导电线(19)；
每一根电池组正极电流输出导电线(18)分为两路，一路串接常开触点(14)至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)前端连接；
每一根电池组负极电流输出导电线(19)分为两路，一路串接常开触点(14)至输出，另一路串接常闭触点(16)与桥式电路平衡电阻(11)尾端连接；
桥式电路由8个平衡电阻(11)的首尾串接构成一个外环，每个平衡电阻(11)同时与一个电流表(12)和一个电压表(13)串联也构成一个内环。
2.根据权利要求1所述的桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，其特征在于：每一个电流表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电流数据输入端口，每一个电压表的电流数据输入到电源管理BMS(15)的电压数据输入端口。
3.根据权利要求1所述的桥式电路电池组输出电流平衡显示数据采集装置，其特征在于：电源管理BMS(15)的控制线连接继电器线圈(17)。
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