CN115693607A - Bms电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了BMS电池管理系统，属于电池管理系统技术领域，该BMS电池管理系统，包括接入风力发电装置、太阳能发电装置的本地电池组，及与其通信连接的远程控制端，所述本地电池组包括：环境检测模块，用于检测电池的温度分布状况、形变状况、气体泄漏状况；反馈自适应调控模块，用于根据所述环境检测模块检测的数值进行本地电池组的工作状态调控；充放电管理模块，用于对本地电池组中的单体电池进行充放电性能检测和管理，并接收所述环境检测模块的测量值和应急信号。通过形变测量单元，还设置有热成像单元和气体检测单元进行电池的精细化管理，避免电池异常工况导致电池气体泄漏、爆炸燃烧等。

Description

BMS电池管理系统

技术领域

本发明属于电池管理系统技术领域，具体涉及BMS电池管理系统。

背景技术

智慧水务是通过新一代信息技术与水务技术的深度融合，充分发掘数据价值和逻辑关系，实现水务业务系统的控制智能化、数据资源化、管理精确化、决策智慧化，保障水务设施安全运行，使水务业务运营更高效、管理更科学和服务更优质，通过物联网对管网中的设备进行统一的开度调控。

储能蓄电池是整个控制系统的重要组成部分，BMS电池管理系统是风光互补型的水务测控系统的电能管理核心。

如CN107150602A提出的BMS电池管理系统，通过云服务器存储有电池组的标准参数值范围，控制装置中的数据处理模块将接收到的当前温度、电流、湿度以及振动频率数据进行分析后，将其分析结构以曲线图的形式在显示屏上显示，同时，通过电量显示模块在显示屏上显示出电池组的当前剩余电量以及已经使用电量，而且将分析结构发送给移动终端，移动终端中的电池APP实时或者定时接收该分析结构，并将其与从云服务器接收的标准值范围进行比对分析，根据分析结构发出调控指令，数据处理模块再次接收调控指令并发送给电源控制模块，电源控制模块根据接收到的调控指令控制冷却系统中的散热装置以及除湿装置进行散热或除湿。常见检测系统集中通过对电池进行温度的管理探测，然而，锂电池往往在发生冒烟、燃烧甚至爆炸之前，其壳体会发生明显的膨胀形变，锂电池膨胀远早于气体溢出现象，对于处于偏远无人地区的水务系统而言，对电池系统的状态检测和反馈调控更为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供BMS电池管理系统，以解决上述背景技术中提出现有的BMS电池管理系统在使用过程中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：BMS电池管理系统，包括接入风力发电装置、太阳能发电装置的本地电池组，及与其通信连接的远程控制端，所述本地电池组包括：

环境检测模块，用于检测电池的温度分布状况、形变状况、气体泄漏状况；

反馈自适应调控模块，用于根据所述环境检测模块检测的数值进行本地电池组的工作状态调控；

充放电管理模块，用于对本地电池组中的单体电池进行充放电性能检测和管理，并接收所述环境检测模块的测量值和应急信号、所述反馈自适应调控模块输出的反馈信号，进一步通过通讯接口发送到远程控制端；

所述环境检测模块包括：

形变测量单元，用于检测电池形变，并将形变量传递到反馈自适应调控模块中的休眠控制模块，所述形变测量单元包括激光测量装置，所述形变测量单元检测的形变量超过预定数值，则通过所述休眠控制模块控制本地电池组或单体电池进入休眠或是断电；

热成像单元，用于对本地电池组进行温度检测，并通过温度调控装置对本地电池组的温度进行反馈控制，进一步通过所述充放电管理模块发送信号传递到远程控制端。

优选的，所述环境检测模块还包括气体检测单元，用于检测本地电池组所处的环境的气体泄漏或是烟雾散出状况，进行灭火，同步将泄漏信号传递到消防装置及远程控制端。

优选的，所述远程控制端包括通过所述通讯接口与本地电池组信号连接的主控系统，所述主控系统用于获取本地电池组的工作状态进行远程监控，所述主控系统还通过显示模块显示本地电池组显示的各项监控数值。

优选的，所述热成像单元用于获取本地电池组的温度分布状况，并判断本地电池组是否有温度异常点，若存在温度异常点则将温度分布状况数据通过通讯接口发送到所述主控系统，通过显示模块显示成红外图像，视觉检测模块进行温度值判别，获取处于本地电池组正常温度工作范围外的异常位置，将异常位置通过所述主控系统传递到所述温度调控装置。

优选的，所述温度调控装置设置有若干组，每组单独对本地电池组的单体电池进行升温或降温，所述视觉检测模块还按照每组所述温度调控装置的控制范围对所述红外图像进行区域划分，对应区域出现温度异常位置则控制该组的所述温度调控装置进行升温或降温。

优选的，所述反馈自适应调控模块还包括信号需求模块，所述信号需求模块用于在所述温度调控装置或消防装置启用时，将启用信号通过所述充放电管理模块反馈到远程控制端，还在启用后的预定时间间隔后调用环境检测模块的环境数值，当所述热成像单元判断本地电池组整体温度正常或气体检测单元检测正常，所述信号需求模块则控制所述温度调控装置或所述消防装置关闭。

优选的，所述信号需求模块于所述温度调控装置启用后的预定时间间隔后调用所述热成像单元的数据，若本地电池组仍存在异常点，则通过远程控制端获取温度异常位置，所述信号需求模块通过休眠控制模块控制对应的单体电池休眠或断电。

优选的，所述形变测量单元中可选的设置有压力测量装置。

优选的，所述充放电管理模块包括充放电策略单元，用于分配接收通过风力、太阳能发电充电的电池，以及放电的单体电池，所述充放电管理模块还包括充放电检测单元，用于检测充放电过程中的电压、电流。

优选的，所述主控系统还将数值上传至云端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

形变测量单元形变量传递到反馈自适应调控模块中的休眠控制模块，形变测量单元检测的形变量超过预定数值，则通过所述休眠控制模块控制本地电池组或单体电池进入休眠或是断电，避免电池膨胀导致挤压边框变形、或是进一步的导致电池气体泄漏、爆炸燃烧等。

除形变测量单元外，还设置有热成像单元和气体检测单元，对不同工况时的电池进行反馈调整，这里的热成像单元能够获取电池的温度分布状况，并在远程控制端进行分析控制对应位置的温度调控装置进行温度调整，或是使其休眠、断电，实现对电池的精细化管理，节约能源。

进一步的配合设置信号需求模块，对环境检测模块进行数据获取，作为温度调控装置或消防装置调用后的反馈，控制温度调控装置或消防装置启闭。

气体检测单元用于应急处理，避免热失控等电池异常工况引起的爆炸、起火，避免装置在无人偏远地区引发火灾，导致整个水务系统损坏，或是山林火灾，减轻财产损失。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的充放电管理模块示意图；

图3为本发明的环境检测模块示意图；

图4为本发明的反馈自适应调整模块示意图；

图5为本发明的形变测量单元示意图。

图中：1、充放电管理模块；11、充放电策略单元；12、充放电检测单元；2、环境检测模块；21、形变测量单元；211、激光测量装置；212、压力测量装置；22、气体检测单元；23、热成像单元；3、反馈自适应调控模块；31、信号需求模块；32、休眠控制模块；33、温度调控装置；34、消防装置；4、通讯接口；5、介入控制模块；6、主控系统；7、显示模块；8、视觉检测模块；9、云端。

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1-5，本发明提供一种技术方案：BMS电池管理系统，包括接入风力发电装置、太阳能发电装置的本地电池组，及与其通信连接的远程控制端，本地电池组包括：

环境检测模块2，用于检测电池的温度分布状况、形变状况、气体泄漏状况；

反馈自适应调控模块3，用于根据环境检测模块2检测的数值进行本地电池组的工作状态调控；

充放电管理模块1，用于对本地电池组中的单体电池进行充放电性能检测和管理，并接收环境检测模块2的测量值和应急信号、反馈自适应调控模块3输出的反馈信号，进一步通过通讯接口4发送到远程控制端；

环境检测模块2包括：

形变测量单元21，用于检测电池形变，并将形变量传递到反馈自适应调控模块3中的休眠控制模块32，形变测量单元21包括激光测量装置211，形变测量单元21检测的形变量超过预定数值，则通过休眠控制模块32控制本地电池组或单体电池进入休眠或是断电；

热成像单元23，用于对本地电池组进行温度检测，并通过温度调控装置33对本地电池组的温度进行反馈控制，进一步通过充放电管理模块1发送信号传递到远程控制端。

远程控制端可选的连接有若干个本地电池组，以进行集中管理监控。

本案中提出的本地电池组指的是同一电池组。

这里的激光测量装置211为激光测距仪，其根据实际操作状况设置，可在本地电池组的某一面设置有激光测距仪，激光测距仪发射的激光朝向该面(激光为沿该面的法线方向)，用以测量其余本体电池组的距离，距离的变化量可视为该检测点的形变量，这里激光测距仪可设置一个或若干个进行定点测量，或是设置一个且能够沿与该面平行的一面在二维方向移动进行多点测量。

进一步的，若进行多点测量，可将多点测量数据整合，在主控系统6中建立对应本体电池组的三维模型，通过数学模型分析判断本体电池组中单体电池的形变状况，对单体电池进行单独控制。

在另一种实施方式中，激光测距仪发射的激光与该面平行，来检测本地电池组的电池膨胀，电池膨胀前激光测距仪发射的激光能够从发射端平行发射到另一端，若电池膨胀，则该面凸出阻止激光线，这里可根据预先测量电池膨胀系数设置激光测距仪位置，电池膨胀凸出超出激光线则认定本体电池组异常膨胀，使其进行休眠。

可供参考的，可调用CN113826264A中提出的电池膨胀测量技术。

具体的，环境检测模块2还包括气体检测单元22，用于检测本地电池组所处的环境的气体泄漏或是烟雾散出状况，进行灭火，同步将泄漏信号传递到消防装置34及远程控制端。

本实施例中，气体检测单元22可以为烟雾报警器，这里的消防装置34可以为通过水进行灭火的装置，避免在偏远无人的地区发生火灾，造成，对应的这里使用的温度调控装置33设置为通过水作为媒介进行降温或升温，更进一步的作为运用在偏远地区的水利装置，温度调控装置33可利用地源热泵进行温度交换。

具体的，远程控制端包括通过通讯接口4与本地电池组信号连接的主控系统6，主控系统6用于获取本地电池组的工作状态进行远程监控，主控系统6还通过显示模块7显示本地电池组显示的各项监控数值。

本实施例中，这里的通讯接口4可以通过线缆进行有线通讯，或是进行无线通信。

具体的，热成像单元23用于获取本地电池组的温度分布状况，并判断本地电池组是否有温度异常点，若存在温度异常点则将温度分布状况数据通过通讯接口4发送到主控系统6，通过显示模块7显示成红外图像，视觉检测模块8进行温度值判别，获取处于本地电池组正常温度工作范围外的异常位置，将异常位置通过主控系统6传递到温度调控装置33。

本实施例中，热成像单元23为红外成像装置，可设置成对本地电池组某一面进行拍摄，使所有的单体电池处于监控范围内，并对单体电池的位置进行区域划分，还可以将若干个相邻的单体电池划分在同一区域进行视觉判定。

本地电池组的正常工作温度范围为-20摄氏度～70摄氏度。

具体的，温度调控装置33设置有若干组，每组单独对本地电池组的单体电池进行升温或降温，视觉检测模块8还按照每组温度调控装置33的控制范围对红外图像进行区域划分，对应区域出现温度异常位置则控制该组的温度调控装置33进行升温或降温。

具体的，反馈自适应调控模块3还包括信号需求模块31，信号需求模块31用于在温度调控装置33或消防装置34启用时，将启用信号通过充放电管理模块1反馈到远程控制端，还在启用后的预定时间间隔后调用环境检测模块2的环境数值，当热成像单元23判断本地电池组整体温度正常或气体检测单元22检测正常，信号需求模块31则控制温度调控装置33或消防装置34关闭。

具体的，信号需求模块31于温度调控装置33启用后的预定时间间隔后调用热成像单元23的数据，若本地电池组仍存在异常点，则通过远程控制端获取温度异常位置，信号需求模块31通过休眠控制模块32控制对应的单体电池休眠或断电。

本实施例中，信号需求模块31通过休眠控制模块32控制对应的单体电池休眠或断电后，信号需求模块31再控制温度调控装置33运行一段时间后，再次调用热成像单元23若仍为异常，则上报到远程控制端。

具体的，形变测量单元21中可选的设置有压力测量装置212。

压力测量装置212设置于本体电池组的框架上，压力测量装置212在一种实施方式中为压力传感器，压力传感器的测量数值作为辅助测量数值，便于追溯记录本地电池组的形变变化。

具体的，充放电管理模块1包括充放电策略单元11，用于分配接收通过风力、太阳能发电充电的电池，以及放电的单体电池，充放电管理模块1还包括充放电检测单元12，用于检测充放电过程中的电压、电流。

本实施例中，充放电管理模块1还兼具有信号传递的作用，通过通讯接口4将信号传递到远程控制端，充放电策略单元11与充放电检测单元12连接，通过充放电检测单元12可以时刻监控各单块电池的使用状态及寿命，充放电策略单元11并具备充放电多重保护、短路保护、电池均衡、低功耗输出等功能。

具体的，主控系统6还将数值上传至云端9。

本实施例中，主控系统6还能够将数据存储到云端9，便于操作者通过移动端如手机APP访问监控数据。

这里的远程控制端的数据优先级要高于本地电池组的控制信号，另外这里还连接有介入控制模块5，介入控制模块5中预设有应急策略，当充放电管理模块1向远程控制端发送信号，并在预定时间内未获取反馈控制信号，则介入控制模块5调用其中的应急策略，代替远程控制端进行应急控制。

工作原理：形变测量单元21将形变量传递到反馈自适应调控模块3中的休眠控制模块32，形变测量单元21包括激光测量装置211，形变测量单元21检测的形变量超过预定数值，则通过休眠控制模块32控制本地电池组或单体电池进入休眠或是断电；热成像单元23获取本地电池组的温度分布状况，并判断本地电池组是否有温度异常点，若存在温度异常点则将温度分布状况数据通过通讯接口4发送到主控系统6，通过显示模块7显示成红外图像，视觉检测模块8进行温度值判别，获取处于本地电池组正常温度工作范围外的异常位置，将异常位置通过主控系统6传递到温度调控装置33，对应区域出现温度异常位置则控制该组的温度调控装置33进行升温或降温，信号需求模块31在温度调控装置33或消防装置34启用时，将启用信号通过充放电管理模块1反馈到远程控制端，还在启用后的预定时间间隔后调用环境检测模块2的环境数值，当热成像单元23判断本地电池组整体温度正常或气体检测单元22检测正常，信号需求模块31则控制温度调控装置33或消防装置34关闭，信号需求模块31于温度调控装置33启用后的预定时间间隔后调用热成像单元23的数据，若本地电池组仍存在异常点，则通过远程控制端获取温度异常位置，信号需求模块31通过休眠控制模块32控制对应的单体电池休眠或断电，信号需求模块31通过休眠控制模块32控制对应的单体电池休眠或断电后，信号需求模块31再控制温度调控装置33运行一段时间后，再次调用热成像单元23若仍为异常，则上报到远程控制端。

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 (10)

1.BMS电池管理系统，其特征在于：包括接入风力发电装置、太阳能发电装置的本地电池组，及与其通信连接的远程控制端，所述本地电池组包括：

环境检测模块，用于检测电池的温度分布状况、形变状况、气体泄漏状况；

反馈自适应调控模块，用于根据所述环境检测模块检测的数值进行本地电池组的工作状态调控；

充放电管理模块，用于对本地电池组中的单体电池进行充放电性能检测和管理，并接收所述环境检测模块的测量值和应急信号、所述反馈自适应调控模块输出的反馈信号，进一步通过通讯接口发送到远程控制端；

所述环境检测模块包括：

形变测量单元，用于检测电池形变，并将形变量传递到反馈自适应调控模块中的休眠控制模块，所述形变测量单元包括激光测量装置，所述形变测量单元检测的形变量超过预定数值，则通过所述休眠控制模块控制本地电池组或单体电池进入休眠或是断电；

热成像单元，用于对本地电池组进行温度检测，并通过温度调控装置对本地电池组的温度进行反馈控制，进一步通过所述充放电管理模块发送信号传递到远程控制端。

2.根据权利要求1所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述环境检测模块还包括气体检测单元，用于检测本地电池组所处的环境的气体泄漏或是烟雾散出状况，进行灭火，同步将泄漏信号传递到消防装置及远程控制端。

3.根据权利要求1所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述远程控制端包括通过所述通讯接口与本地电池组信号连接的主控系统，所述主控系统用于获取本地电池组的工作状态进行远程监控，所述主控系统还通过显示模块显示本地电池组显示的各项监控数值。

4.根据权利要求3所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述热成像单元用于获取本地电池组的温度分布状况，并判断本地电池组是否有温度异常点，若存在温度异常点则将温度分布状况数据通过通讯接口发送到所述主控系统，通过显示模块显示成红外图像，视觉检测模块进行温度值判别，获取处于本地电池组正常温度工作范围外的异常位置，将异常位置通过所述主控系统传递到所述温度调控装置。

5.根据权利要求4所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述温度调控装置设置有若干组，每组单独对本地电池组的单体电池进行升温或降温，所述视觉检测模块还按照每组所述温度调控装置的控制范围对所述红外图像进行区域划分，对应区域出现温度异常位置则控制该组的所述温度调控装置进行升温或降温。

6.根据权利要求1所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述反馈自适应调控模块还包括信号需求模块，所述信号需求模块用于在所述温度调控装置或消防装置启用时，将启用信号通过所述充放电管理模块反馈到远程控制端，还在启用后的预定时间间隔后调用环境检测模块的环境数值，当所述热成像单元判断本地电池组整体温度正常或气体检测单元检测正常，所述信号需求模块则控制所述温度调控装置或所述消防装置关闭。

7.根据权利要求6所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述信号需求模块于所述温度调控装置启用后的预定时间间隔后调用所述热成像单元的数据，若本地电池组仍存在异常点，则通过远程控制端获取温度异常位置，所述信号需求模块通过休眠控制模块控制对应的单体电池休眠或断电。

8.根据权利要求1所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述形变测量单元中可选的设置有压力测量装置。

9.根据权利要求1所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述充放电管理模块包括充放电策略单元，用于分配接收通过风力、太阳能发电充电的电池，以及放电的单体电池，所述充放电管理模块还包括充放电检测单元，用于检测充放电过程中的电压、电流。

10.根据权利要求3所述的BMS电池管理系统，其特征在于：所述主控系统还将数值上传至云端。

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