CN113612284A - 电池管理系统 - Google Patents

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CN113612284A CN202110914254.4A CN202110914254A CN113612284A CN 113612284 A CN113612284 A CN 113612284A CN 202110914254 A CN202110914254 A CN 202110914254A CN 113612284 A CN113612284 A CN 113612284A
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Abstract

本申请提供一种电池管理系统，用以控制电池组充放电，所述电池管理系统包括：至少两电池组，所述电池组包括若干电芯及电池管理模块，若干所述电芯串联连接，所述电池管理模块电连接至所述电芯，用于监测获取对应的电池组中电芯的状态数据，所述电池管理模块还储存有电池编码，所述电池编码用于辨识对应的电池组类型；管理单元，所述管理单元电连接至所述电池管理模块，用于获取对应的电池组的所述电池编码及所述电芯状态数据，并根据所述电池编码及所述电芯状态数据确定各所述电池组的类型及对应的电池组状态。本申请提供的电池管理系统实施简单，可实现不同电池组的并联使用。

Description

电池管理系统
技术领域
本申请涉及电池领域，更具体地涉及一种电池管理系统。
背景技术
随着储能技术的发展，电池组的种类越来越多，如磷酸铁锂电池组、三元锂电池组等。这些不同种类的电池组具有不同的放电特性及充电特性。当将不同类型的电池组直接并联使用时，容易导致电池组内的电芯过充或过放，进而产生安全问题。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电池管理系统，用以对不同类型的电池组进行控制。
一种电池管理系统，用以控制电池组充放电，所述电池管理系统包括：
至少两电池组，所述电池组包括若干电芯及电池管理模块，若干所述电芯串联连接，所述电池管理模块电连接至所述电芯，用于监测获取对应的电池组中电芯的状态数据，所述电池管理模块还储存有电池编码，所述电池编码用于辨识对应的电池组类型；
管理单元，所述管理单元电连接至所述电池管理模块，用于获取对应的电池组的所述电池编码及所述电芯状态数据，并根据所述电池编码及所述电芯状态数据确定各所述电池组的类型及对应的电池组状态。
本发明通过设置管理单元，且所述管理单元与电池组的电池管理模块电连接，以获取各所述电池组的电池编码，从而确定各所述电池组的电池类型。所述管理单元通过所述电池管理模块获取各所述电池组的电芯状态数据，并根据各所述电池组的电池类型，确定各所述电池组的阈值数据，从而可监测预测各所述电池组的安全状态。进一步地，本发明还通过设置开关单元，以实现对每一所述电池组的单独控制，从而实现所述电池组单独使用或不同电池组并联使用。
附图说明
图1为本申请一实施例中电池管理系统的结构框图。
图2为本申请另一实施例中电池管理系统的结构框图。
图3为图2所示电池管理系统连接负载时的示意图。
图4为图2所示电池管理系统连接电源时的示意图。
主要元件符号说明
电池管理系统 100
电池组 10
第一电池组 101
第二电池组 102
电池管理模块 11
电芯 12、12a、12b
第一电压上限 A1
第一电压下限 B1
第一总电压上限 C1
第一总电压下限 D1
第二电压上限 A2
第二电压下限 B2
第二总电压上限 C2
第二总电压下限 D2
管理单元 20
获取模块 21
分析模块 22
控制模块 23
无线通信模块 24
开关单元 30
开关 31
报警单元 50
负载 200
电源 300
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
请参阅图1，本申请一实施例提供一种电池管理系统100，用以控制电池充放电。其中，所述电池管理系统100包括至少两电池组10及管理单元20。
所述电池组10包括电池管理模块11及若干电芯12。每一所述电池组10内的若干电芯互相串联连接。
所述电池管理模块11电连接至所述电芯12，用于监测并获取对应的电池组10内的电芯12的状态数据。例如，所述电池管理模块11可获取每一电芯12的电压、电流、温度、及对应的电池组10的总电压等电芯状态数据。
可以理解，在一实施例中，所述电池管理模块11可为对应的所述电池组10的电池管理系统(Battery Management System，BMS)。如此，所述电池管理模块11可进行数据的存储与读取。
可以理解，所述电池管理模块11还储存有电池编码。所述电池编码为预设的设备标识码，用于辨识对应的电池组的类型。
在本实施例中，所述管理单元20与所述电池管理模块11通信连接，用以与所述电池管理模块11进行数据通信，以获取所述电池编码及所述电芯12的电芯状态数据，进而确定各所述电池组10的类型及对应的电芯状态。例如，所述管理单元20与所述电池管理模块11可通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)进行数据通信。如此，各所述电池管理模块11可通过向所述管理单元20上传包括所述电池编码的CAN报文，以使得所述管理单元20通过所述CAN报文确定对应的电池组10的电池类型。
可以理解，CAN总线以报文为单位进行数据传送。在一些实施例中，所述电池编码可为35A报文，且35A报文为八位二进制编码。
例如，当所述电池编码的第一个字节为0时，即报文为00000000时，则对应的电池组为磷酸铁锂电池组。当所述电池编码的第一个字节为1时，即报文为00000001时，则对应的电池组为三元锂电池组。当所述电池编码的第一个字节为2时，即报文为00000010时，则对应的电池组为铅酸电池组。当所述电池编码的第一个字节为3时，即报文为00000011时，则对应的电池组为镍氢电池组。
可以理解，所述电芯12为一种可储存释放电能的电化学装置，用于在充电时储存电能，及在放电时释放电能给其他用电设备。
在本实施例中，每一所述电池组10内的电芯12的类型相同，且每一所述电池组10内的若干所述电芯12串联连接。
可以理解，所述电池管理系统100中的电池组10可为相同类型的电池组10，亦可为不同类型的电池组10。例如，所述电池管理系统100中的电池组可均为三元锂电池组，或所述电池管理系统100可包括磷酸铁锂电池组及三元锂电池组。
请一并参考图2，图2为本申请另一实施例中电池管理系统100的另一示意图。如图2所示，所述电池管理系统100还包括开关单元30。所述开关单元30电连接于所述管理单元20与各所述电池组10之间。所述管理单元20通过所述开关单元30分别单独控制各所述电池组10。
具体的，所述开关单元30包括若干开关31。所述开关31与所述电池组10一一对应连接，构成若干电池单元40。若干所述电池单元40并联连接。
可以理解，如上所述，所述管理单元20电连接至各所述开关31。如此，所述管理单元20可根据各所述电池组10的状态，分别控制对应的所述开关31断开或闭合，从而联合控制若干所述电池组10更有效率地进行充放电。
可以理解，所述电池管理系统100未上电前，各所述开关31均为断开状态。当所述电池管理系统100上电后，所述管理单元20依次控制所述开关31导通及断开，从而依次获取与所述开关31对应的电池组10的电芯状态数据及电池编码。如此，防止各所述电池组10出现高压短接，降低安全风险。
请继续参考图2，在本实施例中，所述管理单元20包括获取模块21、分析模块22及控制模块23。
所述获取模块21通过开关单元30电连接至所述电池管理模块11，用于获取所述电池编码及电芯状态数据。
所述分析模块22与获取模块21电连接，用于接收所述电池编码及电芯状态数据，并根据所述电池编码及所述电芯状态数据确定各所述电池组10的电池组类型及判断各所述电池组10是否处于安全状态。
可以理解，所述分析模块22内预设有每一电池类型对应的阈值数据及电芯模型数据库。所述分析模块22获取到所述电池编码及电芯状态数据后，可绘制对应的电池组10内的每一电芯12的电压数据曲线、温度数据曲线、电流数据曲线，及每一所述电池组10的总电压数据曲线，并根据对应的阈值数据及模型数据库判断对应的电池组10是否处于安全状态。
所述控制模块23与所述分析模块22电连接，用于根据各所述电池组10的状态，控制所述开关31的断开或闭合，以控制对应的所述电池组10停止充电或停止放电。
下面详细介绍所述管理单元20的工作原理。
首先，所述获取模块21从各所述电池管理模块11获取各所述电池组10的所述电池编码及所述电芯状态数据。所述获取模块21将获取到的所述电池编码及所述电芯状态数据传送至所述分析模块22。所述分析模块22根据获取到的所述电池编码，确定对应的所述电池组10的电池类型及对应的阈值数据及电芯模型数据库。所述分析模块22还根据获取的所述电芯状态数据，分别绘制各所述电池组10内的每一所述电芯12的电压数据曲线、温度数据曲线、电流数据曲线，及每一所述电池组10的总电压数据曲线。所述分析模块22将所述电压数据曲线、温度数据曲线、电流数据曲线及总电压数据曲线与预设的所述电芯模型数据库及所述阈值数据进行对比，以监测及预测各所述电池组10的状态。当所述分析模块22监测到存在所述电池组10内的电芯12的数据存在异常，所述控制模块23控制对应的所述开关31断开，以控制对应的所述电池组10停止充电或停止放电。
可以理解，在一实施例中，所述分析模块22可以为云端数据分析单元。如此，如图2所示，在本实施例中，所述管理单元20还包括无线通信模块24。所述获取模块21获取到所述电池编码及电芯状态数据后，可通过所述无线通信模块24将获取到的电芯状态数据上传到所述分析模块22，以通过所述分析模块22监测预测各所述电池组10的状态。所述分析模块22还通过所述无线通信模块24将监测结果发送至所述控制模块23。如此，所述控制模块23根据所述监测结果，控制与各所述电池组10对应的所述开关31的断开与闭合。
可以理解，请再次参阅图2，所述电池管理系统100还包括报警单元50。所述报警单元50电连接至所述管理单元20的控制模块23。所述报警单元50用以在所述控制模块23接收到异常的电芯状态数据时，在所述控制模块23的控制下进行报警。
下面以所述电池组10包括两个电池组，即第一电池组101及第二电池组102为例，说明所述电池管理系统100的工作过程。
其中，所述第一电池组101为三元锂电池组，且所述第一电池组101内的电芯12a的数量为96个，各电芯12a互相串联。所述第一电池组101中的电芯12a的电压上限记为第一电压上限A1，电压下限记为第一电压下限B1。由于所述第一电池组101内的各电芯12a互相串联，故所述第一电池组101的总电压的上限值(以下简称第一总电压上限C1)大致为所述第一电压上限A1与所述第一电池组101中的电芯12a的数量的乘积。所述第一电池组101的总电压的下限值(以下简称第一总电压下限D1)大致为所述第一电压下限B1与所述第一电池组101中的电芯12a的数量的乘积。即C1＝A1*96，D1＝B1*96。
所述第二电池组102为磷酸铁锂电池组，且所述第二电池组102内的电芯12b的数量为108个，各电芯12b互相串联。所述第二电池组中的电芯12b的电压上限记为第二电压上限A2，电压下限记为第二电压下限B2。由于所述第二电池组102内的各电芯12b互相串联，故所述第二电池组102的总电压的上限值(以下简称第二总电压上限C2)大致为所述第二电压上限A2与所述第二电池组102中电芯12b的数量的乘积，所述第二电池组102的总电压的下限值(以下简称第二总电压下限D2)大致为所述第二电压下限B2与所述第二电池组102中的电芯12b的数量的乘积。即C2＝A2*108，D2＝B2*108。
其中，所述第一电压上限A1大于所述第二电压上限A2。所述第一电压下限B1大于所述第二电压下限B2。如此，所述第一总电压上限C1大于所述第二总电压上限C2。所述第一总电压下限D1大于所述第二总电压下限D2。
在一实施例中，第一电压上限A1为4.2V，第一电压下限B1为3V，第一总电压上限C1为403.2V，第一总电压下限D1为288V。第二电压上限A2为3.65V，第二电压下限B2为2.28V，第二总电压上限C2为394.2V，第二总电压下限D2为246V。
所述管理单元20的获取模块21通过每一所述电池组10中的电池管理模块11获取所述第一电池组101及所述第二电池组102的电池编码及电芯状态数据。
当所述第一电池组101的总电压与所述第二电池组102的总电压的压差满足预设阈值(例如5V)，且所述第一电池组101的总电压在所述第一电池组101的第一总电压的上限C1与所述第一电池组101的总电压下限D1的区间内，所述第一电池组101内的电芯12a的电压在第一电压上限A1与第一电压下限B1的区间内；所述第二电池组102的总电压在所述第二电池组102的第二总电压的上限C2与所述第二电池组102的第二总电压下限D2的区间内，所述第二电池组102内的电芯12b的电压在第二电压上限A2与第二电压下限B2的区间内，可将所述第一电池组101与所述第二电池组102并联使用，进行充电或放电。即当所述第一电池组101与所述第二电池组102的总电压的压差满足所述预设阈值，说明所述第一电池组101与所述第二电池组102的总电压的压差在安全阈值内时，所述管理单元20的控制模块23控制与所述第一电池组101对应的开关31闭合，且控制与所述第二电池组102对应的开关31闭合，以使所述第一电池组101与所述第二电池组102并联使用。
可以理解，所述管理单元20可以通过所述开关单元30单独控制所述第一电池组101或所述第二电池组102进行充电或放电，以使所述第一电池组101及所述第二电池组102达到上述并联使用的条件。
请继续参阅图3，可以理解，当所述第一电池组101及所述第二电池组102并联后给一负载200供电时，相较于第一电池组101或第二电池组102单独使用，可为所述负载200提供更高的功率。
可以理解，当所述第一电池组101中的电芯12a放电达到所述第一电压下限B1，或所述第一电池组101放电达到所述第一总电压下限D1，所述控制模块23控制与所述第一电池组101对应的开关31断开，从而终止所述第一电池组101的放电。
可以理解，当所述第二电池组102中的电芯12b放电达到所述第二电压下限B2，或所述第二电池组102放电达到所述第二总电压下限D2，所述控制模块23控制与所述第二电池组102对应的开关31断开，从而终止所述第二电池组102的放电。
请继续参阅图4，可以理解，当所述第一电池组101及所述第二电池组102并联后连接至一电源300充电，且当所述第一电池组101中的电芯12a充电达到所述第一电压上限A1，或所述第一电池组101充电达到所述第一总电压上限C1，所述控制模块23控制与所述第一电池组101对应的开关31断开，从而终止所述第一电池组101的充电。
可以理解，当所述第二电池组102中的电芯12b充电达到所述第一电压上限A1，或所述第二电池组102充电达到所述第二总电压上限C2，所述控制模块23控制与所述第二电池组102对应的开关31断开，从而终止所述第二电池组102的充电。
可以理解，在其他实施例中，当所述电池管理系统100内的第一电池组101与第二电池组102为相同类型的电池组，例如均为三元锂电池组，且所述第一电池组101的总电压与所述第二电池组102的总电压的压差满足所述预设阈值，所述第一电池组101的总电压、及所述第二电池组102的总电压均在所述第一总电压上限C1与所述第一总电压下限D1的区间内；所述第一电池组101内的电芯12a的电压、及所述第二电池组102内的电芯12b的电压在第一电压上限A1与第一电压下限B1的区间内时，可将所述第一电池组101与所述第二电池组102并联使用，进行充电或放电。
可以理解，在其他实施例中，当所述电池管理系统100内的第一电池组101与第二电池组102为相同类型的电池组，例如均为三元锂电池组，且所述第一电池组101或所述第二电池组102放电达到所述第一总电压下限D1时，所述控制模块23控制对应的开关31断开，从而终止对应的电池组10的放电。
可以理解，在其他实施例中，当所述电池管理系统100内的第一电池组101与第二电池组102为相同类型的电池组，例如均为三元锂电池组，且所述第一电池组101中的电芯12a或所述第二电池组102中的电芯12b放电达到所述第一电压下限B1时，所述控制模块23控制对应的开关31断开，从而终止对应的电池组10的放电。
可以理解，在其他施例中，当所述电池管理系统100内的第一电池组101与第二电池组102为相同类型的电池组，例如均为三元锂电池组，且所述第一电池组101或所述第二电池组102充电达到所述第一总电压上限C1时，所述控制模块23控制对应的开关31断开，从而终止对应的电池组10的充电。
可以理解，在其他实施例中，当所述电池管理系统100内的第一电池组101与第二电池组102为相同类型的电池组，例如均为三元锂电池组，且所述第一电池组101中的电芯12a或所述第二电池组102中的电芯12b充电达到所述第一电压上限A1时，所述控制模块23控制对应的开关31断开，从而终止对应的电池组10的充电。
可以理解，本发明通过设置管理单元20，且所述管理单元20与电池组10的电池管理模块11电连接，以获取各所述电池组10的电池编码，从而确定各所述电池组10的电池类型。所述管理单元20通过所述电池管理模块11获取各所述电池组10的电芯状态数据，并根据各所述电池组10的电池类型，确定各所述电池组10的上限值和下限值，从而可监测预测各所述电池组10的安全状态。进一步地，本发明还通过设置开关单元30，以实现对每一所述电池组10的单独控制，从而实现所述电池组10单独使用或不同电池组10并联使用。
需要强调的是，以上仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本申请的范围内。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，用以控制电池组充放电，其特征在于，所述电池管理系统包括：
至少两电池组，所述电池组包括若干电芯及电池管理模块，若干所述电芯串联连接，所述电池管理模块电连接至所述电芯，用于监测获取对应的电池组中电芯的状态数据，所述电池管理模块还储存有电池编码，所述电池编码用于辨识对应的电池组类型；
管理单元，所述管理单元电连接至所述电池管理模块，用于获取对应的电池组的所述电池编码及所述电芯状态数据，并根据所述电池编码及所述电芯状态数据确定各所述电池组的类型及对应的电池组状态。
2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述电池管理系统还包括开关单元，所述开关单元包括若干开关，所述开关与所述电池组一一对应连接，并与所述电池组构成电池单元，若干所述电池单元并联连接；所述管理单元还电连接至各所述开关，用于根据所述电池组的状态，控制对应的开关断开或闭合。
3.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：每一所述电池组内的电芯的类型相同，且每一所述电池组内的所述电芯串联连接。
4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：各所述电池组为相同类型的电池组，或各所述电池组为不同类型的电池组。
5.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于：所述电芯状态数据包括每一电芯的电压、电流、温度、及对应的电池组的总电压。
6.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：所述管理单元包括获取模块、分析模块及控制模块，所述获取模块通过所述开关单元电连接至所述电池管理模块，用于获取所述电池编码及所述电芯状态数据，所述分析模块与所述获取模块电连接，用于接收所述电池编码及所述电芯状态数据，并根据所述电池编码及所述电芯状态数据确定各所述电池组的电池组类型及判断各所述电池组是否处于安全状态，所述控制模块与所述分析模块电连接，用于根据各所述电池组的状态，控制所述开关的断开或闭合。
7.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：所述分析模块预设有每一电池类型对应的阈值数据及电芯模型数据库，所述分析模块根据获取到的所述电池编码确定对应的所述电池组的电池类型，对应的阈值数据及电芯模型数据库，所述分析模块还根据获取的所述电芯状态数据，分别绘制各所述电池组内的每一所述电芯的电压数据曲线、温度数据曲线、电流数据曲线，及每一所述电池组的总电压数据曲线，所述分析模块将所述电压数据曲线、温度数据曲线、电流数据曲线及总电压数据曲线与预设的所述电芯模型数据库及所述阈值数据进行对比，以监测及预测各所述电池组的状态。
8.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：所述分析模块为云端数据分析单元，所述电池管理系统还包括无线通信模块，所述获取模块通过所述无线通信模块将获取到的电芯状态数据上传到所述分析模块，以通过所述分析模块监测预测各所述电池组的状态，所述分析模块还通过所述无线通信模块将监测结果发送至所述控制模块，所述控制模块根据所述监测结果，控制与各所述电池组对应的所述开关的断开与闭合。
9.如权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于：所述管理单元还包括报警单元，所述报警单元电连接至所述控制模块，所述报警单元用以在所述控制模块接收到异常的电池电芯状态数据时，在所述控制模块的控制下进行报警。
10.如权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于：当至少两所述电池组的总电压的压差满足预设阈值时，所述管理单元控制与所述电池组对应的开关闭合。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023203366A1 (en) * 2022-04-22 2023-10-26 Daca-I Powertrain Engineering S.R.L. Method of managing batteries for electric propulsion systems

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