CN108284762A - 一种动力电池组管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池组管理系统，所述单电芯为动力电池组内的单个电池；若干个所述单电芯先串联成电池组，该电池组与主控模块并联；每个所述单电芯部件并联在各单电芯上，所述采集电路和均衡电路与载波电路电性连接，所述采集电路和均衡电路电性连接，所述BMS主控部分电路及载波电路电性连接；所述直流载波芯片与外围电路电性连接。本发明公布的动力电池管理系统，实现一电芯一电芯部件管理，通讯方式为电线直流载波通讯，避免了传统BMS一对多的采集模式导致的共地和电源隔离问题，具有线束少、结构简单、利于设计及批量生产的特点。同时，一电芯一电芯部件管理的模式，便于拆装电池包的同时实时监控电芯状态，利于电池的梯次利用及二次开发。

Description

一种动力电池组管理系统
技术领域
本发明涉及动力电池技术领域，具体为一种动力电池组管理系统。
背景技术
随着能源的消耗，资源的减少，环境需求，汽车行业也不再仅仅局限于老式的油耗汽车，开始向新能源汽车发展，但是在新能源发展中，又以电能的发展迅猛，故动力电池的发展就十分重要。
目前，国内最常用的电动汽车的动力电池主要依靠电池管理系统(BMS)来进行统一管理，即所有电池分为若干个电池组，每组配一个终端模块，利用终端模块上的采集芯片来收集一组电池的温度、电压数据并进行均衡，最后各终端模块通过内部CAN总线连接到一块中控模块，进行后期的数据处理，但是这种BMS系统的结构，有其不可避免的弊端：一个采集模块采集n路电池电压，采集模块与各电池需要共地，采集模块电源与各电池间需要隔离，隔离电源的需求增加了设计的复杂性，隔离电源的价格也进一步增加了电池管理系统的制造成本。同时，一对n的采集方式，需要n根采集线、n根电池与采集模块的共地线，加上数据收发的CAN线，导致BMS的线束多、复杂度，安装拆卸异常复杂，安全性也随着复杂度的提高而降低。同时，各BMS产品的线束差异大，安装的复杂性高，使得BMS的批量生产很难实现。
谈及动力电池的再利用，一旦电池组分解拆除，每块电池与终端模块、中控的连接断开，电池的状态数据立即丢失，无法及时有效地实现电池评估及梯次利用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力电池组管理系统，采用一电芯一单电芯部件管理(采集、均衡、通讯)，并通过电线直流载波通讯的方式，实现单电芯部件与主控模块的数据传输，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动力电池组管理系统，包括若干个单电芯、若干个单电芯部件和主控模块；所述单电芯为动力电池组内的单个电池；若干个所述单电芯先串联成电池组，该电池组与主控模块并联；每个所述单电芯部件并联在各单电芯上，所述单电芯部件包括采集电路、均衡电路和载波电路，所述采集电路和均衡电路与载波电路电性连接，所述采集电路和均衡电路电性连接，所述主控模块包含BMS主控部分电路及载波电路，所述BMS主控部分电路及载波电路电性连接；所述载波电路包括直流载波芯片和外围电路，所述直流载波芯片与外围电路电性连接。
优选的，所述各单电芯与各单电芯部件并联，各单电芯为单电芯部件供电。
优选的，所述主控模块的载波通讯电路与单电芯部件上的载波通信电路通过电线连接，与主控模块的载波通讯电路配合，负责所有采集及控制信号的收发，及将信号调制到载波上通过电线发送，或接收电线上的载波信号并解调。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明，结构简单、安全可靠、实用高效；
2、单电芯部件包含载波通讯电路，与主控模块的载波通讯电路配合，实现载波通信数据的收发，并直接利用电线传输数据信号，完成单电芯部件与主控模块之间的双向通讯。通讯方式采用了电线直流载波通讯，传输速率快，双工通讯，不需要其它通讯线；
3、本发明采用一电芯一电芯部件管理(采集、均衡、载波通讯)，并利用电线实现数据通讯，可以有效地避免传统BMS一终端模块采集多路电池电压时必须共地和电源隔离的需求，设计时不需要考虑隔离电源，也不需要额外的共地线，同时，单电芯部件可以设计固定在电芯上，尽可能减少采集线，结构简单，利于电池管理系统的安装及批量生产。
4、本发明单电芯采用单电芯PCB控制，可以更加精确的实时监测每个单体电芯的状态，有效地实现电池的实时评估及梯次利用。
附图说明
图1为本发明的电路模块结构示意图；
图2为本发明的模块结构示意图；
图3为本发明的直流载波模块电路示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种动力电池组管理系统，包括若干个单电芯、若干个单电芯部件和主控模块；所述单电芯为动力电池组内的单个电池；若干个所述单电芯先串联成电池组，该电池组与主控模块并联；每个所述单电芯部件并联在各单电芯上，所述单电芯部件包括采集电路、均衡电路和载波电路，所述采集电路和均衡电路与载波电路电性连接，所述采集电路和均衡电路电性连接，所述主控模块包含BMS主控部分电路及载波电路，所述BMS主控部分电路及载波电路电性连接；所述载波电路包括直流载波芯片和外围电路，所述直流载波芯片与外围电路电性连接。
具体的，所述多个型号、特性(电压、容量等)相同的电芯的正负级串联起来形成的动力电池组，与主控模块并联连接，所述各单电芯与各单电芯部件并联，各单电芯为单电芯部件供电。所述各电芯部件含有采集电路及均衡电路，主要负责对各电芯进行电压、温度采集及电压均衡，所述主控模块含有BMS主控部分电路，负责实现BMS的主要功能，如SOC计算、诊断、控制输出等。此外，单电芯部件及主控模块，各含有一块载波通讯电路，负责将所有的采集、控制信号调制到载波频段，并通过电线直流载波通讯方式进行传输。
具体的，所述单电芯部件的通讯电路和主控模块的通讯电路采用直流载波通讯方式，利用载波通讯电路对信号进行调制、解调，载波信号利用电线传输，从而实现单电芯部件与主控模块的双向通讯。
工作原理：所述单电芯部件内部包含采集电路、均衡电路及载波通讯电路。工作时，单电芯对并联的单电芯部件供电，单电芯部件实时采集单电芯的电压、温度数据，采集数据经过载波通讯电路时进行调制，将信号调制到载波频段，并通过电线传输至主控模块。主控模块上含有载波通讯电路和BMS主控部分电路，载波通讯电路负责实时接收电线上的载波信息，通过载波电路解调得到实时电池采集数据，送至BMS主控部分电路进行分析处理。(上行，采集数据通过电线直流载波发送至主控)。
同时，主控模块上的BMS主控部分电路一方面负责监督收集的数据，另一方面对合格采样数据进一步计算SOC等。BMS主控部分电路一旦发现电压不一致需要均衡时，发送均衡的控制指令，同样通过主控模块的载波通讯电路调制发送、电线直流载波传输、单电芯部件的载波通讯电路接收解调，单电芯的均衡电路一旦接收到指令即刻打开均衡功能，对采集的电压进行均衡处理。(下行，主控均衡命令通过电线直流载波发送到单电芯部件，开启均衡功能)。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种动力电池组管理系统，包括若干个单电芯、若干个单电芯部件和主控模块；其特征在于：所述单电芯为动力电池组内的单个电池；若干个所述单电芯先串联成电池组，该电池组与主控模块并联；每个所述单电芯部件并联在各单电芯上，所述单电芯部件包括采集电路、均衡电路和载波电路，所述采集电路和均衡电路与载波电路电性连接，所述采集电路和均衡电路电性连接，所述主控模块包含BMS主控部分电路及载波电路，所述BMS主控部分电路及载波电路电性连接；所述载波电路包括直流载波芯片和外围电路，所述直流载波芯片与外围电路电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种动力电池组管理系统，其特征在于：所述各单电芯与各单电芯部件并联，各单电芯为单电芯部件供电。
3.根据权利要求1所述的一种动力电池组管理系统，其特征在于：所述主控模块的载波通讯电路与单电芯部件上的载波通信电路通过电线连接。
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