CN109546237A - 一种电池包信息采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车电池技术领域，提供了一种电池包信息采集系统，该系统包括电池包，电池包正、负极两端分别接有正负接口。其中，电池包包括若干电池组，电池组呈行列形式排布，电池组由若干单体电池串联组成，相邻行列中的单体电池对齐排列；同行电池组顺序串联，同列电池组中上下相邻的单体电池同步并联。同时，该系统还包括BMS、上位机和若干采集条，BMS与采集条、正负接口、上位机均单独电连接；采集条设于电池包上采集电池包状态信息，BMS集中对所辖电池进行监控管理并将数据传输至上位机，以供实时监控。本发明设计更加简便的排线方式，简洁的信息采集与管理方式，便于实现对电池包工作状态的实时监控。

Description

一种电池包信息采集系统
技术领域
本发明涉及电动汽车电池技术领域，更具体地，涉及一种电池包信息采集系统。
背景技术
传统汽车主要消耗的是石油资源，而石油资源是有限的，提高能源的利用效率、开发新的可替代的能源迫在眉睫。面对因汽车产业的发展而带来日益凸显的能源压力和大气污染问题，发展电动汽车成为汽车产业发展的大趋势。纯电动汽车具有环保、节能和对空气无污染的优点，逐渐成为汽车发展的新趋势。
现阶段，电动汽车续航里程依旧无法满足主流大众的要求，车用动力电池包的质量是影响电动汽车发展的主要因素，实时监测电池包工作状态的各种状态数据，对于增强电池包的稳定性和安全性至关重要。目前常用的电池包难以实现电池的灵活串并联，信息采集方法是采用电池管理系统实现对电池包充放电状态信息的采集，存在单体电池电压、温度数据采集困难、排线困难等问题，尤其电池组灵活串并联组合有效信息采集方式及系统较为缺乏。综上所述，有效的采集灵活组合的电池包信息并检测使用状态十分重要。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种更加方便的电池包信息采集系统，实现对充放电状态下的电池包的电流、单体电池电压、温度等信息的采集，并通过上位机实时监控。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电池包信息采集系统，包括电池包，所述电池包正、负极两端分别接有正负接口，所述电池包包括若干电池组，所述电池组呈行列形式排布，电池组由若干单体电池串联组成，相邻行列中的单体电池对齐排列；同层电池组顺序串联，同列电池组中上下相邻的单体电池同步并联。同一层电池组中单体电池以S型走向串联有利于增大电池包的供电电压，同一列电池组中单体电池并联有利于增大电池包的供电电量。同时，该电池包设有总的正负极，使用时，由电池包的正负极对外供电。
信息采集系统包括BMS、上位机和若干采集条，所述BMS与采集条、正负接口、上位机均单独电连接；所述采集条设于电池包上并采集电池包状态信息，所述BMS对所辖电池进行监控管理并将数据传输至上位机，以供实时监控。通过上下位单体电池间的并联以及采集条设置，更加简便的实现电池包的单体电池电压等信息的采集。其中，BMS主要用于采集电池组总电压值、电流值、剩余电量值、温度值以及均衡单体电池电压，并通过CAN总线将采集到的信息发送给上位机。上位机为PC端，主要用于实时显示继电器的电路开关状态、充电电压电流值、电池包内部温度和BMS集中统计的其他数据值。
优选地，所述信息采集系统还包括若干温度传感器，所述温度传感器分布于各电池组中，并与采集条电连接。若干温度传感器均匀设于电池包各电池组中，主要用于检测电池包内部温度，通过采集条连接到BMS，进而把温度数据传输至上位机。温度传感器探头设置在串联电池组的两个单体电池之间，通过温度传感器采集线引出，引线端为com口，与采集条上的引脚指针座连接， BMS的接收信息线束制作成com口状，直接可以跟采集条的引脚连接，排线更加简单。
优选地，所述采集条设于各列电池组顶部，采集该列最顶层电池组的单体电池电压，以及采集电池包内部温度值。电池包最顶层串联电池组均布置有采集条，由于每一列电池组上下相邻单体电池并联，所以只需采集最顶层电池组单体电池电压信息，即收集电池包所有单体电池电压信息，十分方便。
优选地，所述采集条设有引脚指针座和多个电压采集块，电压采集块均与引脚指针座电连接，引脚指针座对外与BMS电连接；所述电压采集块紧贴设置于各单体电池的正负极两端，每两个电压采集块配合检测一个单体电池电压。电压采集块设于采集条上，与电池组串联的单体电池两端对应，顺序排列，相互间隔距离匹配一个单体电池的距离。
优选地，所述采集条包括第一采集条和第二采集条，每列电池组均同时设有两种采集条；所述第二采集条还设有用于辅助检测单体电池电压的预留口，预留口与BMS配合使用。为了使电池包的排线更加简便，使用A、B两种采集条，将线路就近接到A、B两种采集条的引脚指针座，由引脚指针座传输至BMS。与第一采集条不同的是，第二采集条会多出一个预留口，其中，BMS包括有两个电池采集单元，预留口主要配合电池采集单元来采集端点单体电池的电池电压值。
优选地，所述采集条设有一个或以上温感接口，所述温感接口与各温度传感器相接。一个温感接口可同时与多个温度传感器相接。
优选地，所述电压采集块的连接线路中还设有保险丝。保险丝主要起充放电保护功能，当电池包内因单体电池损坏而发生电池内部单体电池间的开路时，采集条对应的电压采集块连接的保险丝会因电流增大会熔断，电路断开，保护电池包以及BMS组件的安全。
优选地，所述BMS与正负接口之间设有用于控制电路开关的继电器，所述继电器受控于上位机。继电器的作用是接收BMS的触发信号，控制电路开关的关闭或导通，控制电池充电停止或继续。
优选地，所述BMS与正负接口之间还设有分流器，所述分流器用于检测电池包电流值并将数据传输至BMS。分流器主要用于检测电池包的充电电流值，并将电流值数据经BMS传输至上位机。
优选地，所述电池包状态信息包括单体电池电压、电池包内部温度、电池包充放电电流、电池包SOC信息。其中，SOC信息指电池包剩余电量的百分比。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种电池包信息采集系统，设计更加简便的排线方式，简洁的信息采集与管理方式，并实现对电池包工作状态的实时监控。电池包由多层串联电池组构成，每层电池组间上下相邻的两个单体电池并联，在电池包最上层串联电池组布置采集条，能够十分方便地收集电池包内部温度和所有单体电池电压信息。另外，电池包内设置BMS与采集条相连，将采集到的电压、电流、温度值处理后，通过CAN线将电池包单体电压、总电压、温度、充放电电流、SOC信息、继电器状态信息发送到上位机，由上位机实时监控。
附图说明
图1是本发明整体连接关系图。
图2是本发明整体结构视图。
图3是本发明同一层电池组及其各单体电池串联图。
图4是本发明同一列电池组部分单体电池并联图。
图5是第一采集条结构主视图。
图6是第二采集条结构主视图。
图7是实施例中第一、第二采集条分布方式图。
其中，1电池包，2正负接口，3单体电池，4 BMS，5上位机，6采集条，61 第一采集条，62 第二采集条，63引脚指针座，64电压采集块，65预留口，66温感接口，67保险丝，7温度传感器，71温度传感器采集线，8继电器，9分流器。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例
如图1-2所示为本发明一种电池包信息采集系统的实施例，包括电池包1，电池包1正、负极两端分别接有正负接口2，电池包1包括若干电池组，电池组呈行列形式排布，电池组由节单体电池3串联组成，相邻行列中的单体电池3对齐排列；同层电池组顺序串联，同列电池组中上下相邻的单体电池3同步并联。本实施例共包括550节单体电池3，分为5层，11列，每层11组电池组S型串联，即由110节单体电池3串联而成，上下相邻两层对应的单体电池3并联，如图3-4所示。
具体地，本信息采集系统包括BMS 4、上位机5、若干采集条6和若干温度传感器7，BMS 4与采集条6、正负接口2、上位机5均单独电连接，如图1所示。采集条6设于电池包1最上层，用来采集电池包单体电池3电压以及电池包1温度值。温度传感器7均匀设于电池包1各电池组中，主要用于检测电池包1内部温度，通过采集条6连接到BMS 4，进而把数据传输至上位机5。具体地，温度传感器7探头设置在串联电池组的两个单体电池3之间，通过温度传感器采集线71引出，引线端为com口，与采集条6上的引脚指针座63连接，BMS 4的接收信息线束制作成com口状，直接可以跟采集条6的引脚连接，排线更加简单。
BMS 4对所辖电池进行监控管理，并将单体电池3电压、电池包1内部温度、电池包1充放电电流、电池包SOC信息等信息数据传输至上位机5，以供实时监控。
具体地，采集条6设有引脚指针座63、多个电压采集块64以及一个或以上温感接口66，温感接口66与各温度传感器7相接，电压采集块64均与引脚指针座63电连接，电压采集块64的连接线路中还设有电路保护的保险丝67，引脚指针座63对外与BMS 4电连接；电压采集块64紧贴设置于各单体电池3的正负极两端，每两个电压采集块64配合检测一个单体电池3电压。
如图5-6所示，本实施例采集条6分为第一、第二两种，第一、第二两种采集条61、62同时设于各列电池组顶层，本实施例第一、第二两种采集条的分布方式如图7所示，采集该列最顶层电池组的单体电池3电压，以及采集电池包1内部温度值，由于每一列电池组上下相邻单体电池3并联，所以只需采集最顶层电池组单体电池3电压信息，即收集电池包1所有单体电池3电压信息。
另外，与第一采集条61不同，第二采集条62还设有用于辅助检测单体电池3电压的预留口65。采集条6布置在电池包最上层的110节电池上，其中，BMS 4包括有两个电池采集单元，第一采集条61、第二采集条62均通过采集线束与电池采集单元连接。为了便于描述，同层单体电池按连接顺序标注1-110序号，如图3所示，其中1-60号电池电压连接到一个电池采集单元采集，61-110号电池电压连接到另一个电池采集单元采集。其中60号和110号电池分别是两个电池采集单元元采集的最后一个单体电池电压，需要对应的第二采集条62留有一个预留口65配合电池采集单元来采集其电池电压值，如图7所示，第一采集条61、第二采集条62的排布。
为了使电池包1的排线更加简便，使用第一、第二两种采集条61、62，采集条6上设计有温度和电压采集引脚，BMS 4可以很简便将引线与采集条6上的引脚连接，BMS 4的引脚指针座63为COM口状，使得电池单体电压、电池温度排线简洁方便。
具体地，BMS 4与正负接口2之间设有用于控制电路开关的继电器8，本实施例中继电器8安装在电池包1负极端，继电器8受控于上位机5。继电器8的作用是接收BMS 4的触发信号，控制电路开关的关闭或导通，控制电池充电停止或继续。如图1所示。
具体地，BMS 4与正负接口2之间还设有分流器9，本实施例中分流器9连接在电池包1正极端，分流器9用于检测电池包1电流值并将数据传输至BMS 4。
本实施例提供一种更加方便的电池包1单体电压、温度采集方式，设计更加简便的排线方式，并实现对电池包1工作状态的实时监控。电池包1由5层串联电池组构成，同时上下相邻两层对应的单体电池3并联。电池包1最上层串联电池组布置有采集条6，采集条6能够十分方便的收集电池包1所有单体电池3电压信息。温度传感器7探头设置在串联电池组的两个单体电池3之间，通过温度传感器采集线71引出，引线端为com口，与采集条6上的引脚指针座63连接，BMS 4的接收信息线束制作成com口状，直接可以跟采集条6的引脚连接，排线更加简单。BMS 4将采集到的电压、电流、温度值处理后，通过CAN线将电池包1单体电压、总电压、温度、充放电电流、SOC信息、继电器8状态信息发送到上位机5，由上位机5实时监控。
另外，分流器9连接在电池包1正极端，继电器8安装在电池包1负极端，继电器8和分流器9均与BMS 4连接，当电池包1在充放电过程中发生过充、过放、过流时，BMS 4会及时控制继电器8断开电路，终止电池包1充放电进程；当电池包1内因单体电池3损坏而发生电池内部单体电池3间的开路时，相应采集条6对应的保险丝67会因电流增大会熔断，此时BMS4也会控制继电器8断开，保护电池包1以及BMS 4组件的安全。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池包信息采集系统，包括电池包（1），所述电池包（1）正、负极两端分别接有正负接口（2），其特征在于：
所述电池包（1）包括若干电池组，所述电池组呈行列形式排布，电池组由若干单体电池（3）串联组成，相邻行列中的单体电池（3）对齐排列；同层电池组顺序串联，同列电池组中上下相邻的单体电池（3）同步并联；
信息采集系统包括BMS（4）、上位机（5）和若干采集条（6），所述BMS（4）与采集条（6）、正负接口（2）、上位机（5）均单独电连接；所述采集条（6）设于电池包（1）上并采集电池包（1）状态信息，所述BMS（4）对所辖电池进行监控管理并将数据传输至上位机（5），以供实时监控。
2.根据权利要求1所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：信息采集系统还包括若干温度传感器（7），所述温度传感器（7）分布于各电池组中，并与采集条（6）电连接。
3.根据权利要求2所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述采集条（6）设于各列电池组顶部，采集该列最顶层电池组的单体电池（3）电压，以及采集电池包（1）内部温度。
4.根据权利要求3所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述采集条（6）设有引脚指针座（63）和多个电压采集块（64），电压采集块（64）均与引脚指针座（63）电连接，引脚指针座（63）对外与BMS（4）电连接；所述电压采集块（64）紧贴设置于各单体电池（3）的正负极两端，每两个电压采集块（64）配合检测一个单体电池（3）电压。
5.根据权利要求4所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述采集条（6）包括第一采集条（61）和第二采集条（62），每列电池组均同时设有两种采集条；所述第二采集条（62）还设有用于辅助检测单体电池（3）电压的预留口（65），预留口（65）与BMS（4）配合使用。
6.根据权利要求3或5所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述采集条（6）设有一个或以上温感接口（66），所述温感接口（66）与各温度传感器（7）相接。
7.根据权利要求4或5所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述电压采集块（64）的连接线路中还设有保险丝（67）。
8.根据权利要求1所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述BMS（4）与正负接口（2）之间设有用于控制电路开关的继电器（8），所述继电器（8）受控于上位机（5）。
9.根据权利要求1或7所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述BMS（4）与正负接口（2）之间还设有分流器（9），所述分流器（9）用于检测电池包（1）电流值并将数据传输至BMS（4）。
10.根据权利要求1所述的一种电池包信息采集系统，其特征在于：所述电池包状态信息包括单体电池（3）电压、电池包（1）内部温度、电池包（1）充放电电流、电池包（1）SOC信息。
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CN110515006A (zh) * 2019-10-09 2019-11-29 山东元齐新动力科技有限公司 一种电池包、电池包的管理方法及车辆

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