CN115986232A - 一种基于bms电源管理系统锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于BMS电源管理系统锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域。该BMS电源管理系统，包括主控模块、锂离子电池组模块、总电流数据采集模块、云端大数据处理模块、运作状态分析单元、系统指令执行模块和信号复检单元，所述主控模块电性连接锂离子电池组模块，所述锂离子电池组模块的输出端分别电性连接总电流数据采集模块与多源数据信息整合单元的输入端。通过在锂离子电池组模块中设置单芯电流监测单元，能够对电池组模块内部的单个电池组独立的电流检测，同时通过额外设置一个总电流数据采集模块，以主线和副线的方式提供双路接线的能力，可以在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，提高了整个电池系统运作的容错率。

Description

一种基于BMS电源管理系统锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种基于BMS电源管理系统锂离子电池。

背景技术

BMS是一种针对电池进行多方面高效管理的系统，能够实时监管电池状态、管理车载动力电池、增强电池使用效率、防止电池出现过充过放以及提高电池的使用寿命，其主要由多个软硬件共同组成，包括传感器、中央处理器、执行模块等，通过遍布电池包的传感器可以获取电芯的状态信息，并将这些状态信息传递给中央处理器，由处理器对数据进行处理，并反馈信息给执行机构进行处理执行，调节电池的状态使其处在适宜的工作环境和安全环境当中，满足车辆的动力需求，同时还具有进行漏电检测、热管理、电池均衡管理、报警提醒、计算剩余容量、放电功率、报告电池劣化程度和剩余容量状态的功能。

BMS的核心功能是采集动力电池系统的电压、温度、电流、电阻等数据，然后分析数据状态和电池使用环境，对电池系统充放电以及运行过程进行监测和控制，随着新能源汽车对于续航里程提升以及锂离子电池便于维护的要求越来越高，常规锂电池组逐渐向着多组连接的模块化方向发展，而传统的BMS电池管理系统在实际应用中，主要以单线连接的方式对电池组进行监控与管理，当整个锂电池组中的单个电池产生问题时，容易产生监测精度不佳的问题，甚至造成故障误判的现象，对于由多个单电池构成的锂电池组整体，在精细化管控上存在着一定的缺点，同时在实际运作中，如果单个电池组发生故障，可能会对邻近电池组同步造成影响，同时会带来一定的发热问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于BMS电源管理系统锂离子电池，解决了对于由多个单电池构成的锂电池组整体，在多方面数据的监测及管控效果上精度不佳的问题，同时解决了单个电池发生故障时，可能会对邻近电池同步造成连带影响，以及多个电池叠加运行带来的发热问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种BMS电源管理系统，包括主控模块、锂离子电池组模块、总电流数据采集模块、云端大数据处理模块、运作状态分析单元、系统指令执行模块和信号复检单元，所述主控模块电性连接锂离子电池组模块，所述锂离子电池组模块的输出端分别电性连接总电流数据采集模块与多源数据信息整合单元的输入端，所述多源数据信息整合单元通过网络连接云端大数据处理模块，所述多源数据信息整合单元电性连接运作状态分析单元，所述运作状态分析单元电性连接系统指令执行模块，所述系统指令执行模块电性连接信号复检单元；

所述总电流数据采集模块包括主线电流监测单元、副线电流监测单元和电流数据对比单元，所述主线电流监测单元用于获取锂离子电池组模块的运行总电流数据，所述副线电流监测单元为备用监测线路，能够在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，所述电流数据对比单元能够对锂离子电池组模块中的单芯电流与总体电流进行对比分析以计算出差值。

优选的，所述主控模块包括车载显示单元、数据变化记录单元盒数据存储终端，所述车载显示单元用于转化电池的数据信息至车机屏幕上，所述数据变化记录单元用于存储电池运行过程中的数据变化信息，包括输出变量的信息和输入变量的信息，所述数据存储终端作为数据存储设备，用于存储电池的运行状态数据，所述数据发送终端电性连接锂离子电池组模块中的数据连接器。

优选的，所述电池状态监测模块包括单芯电压监测单元、单芯电流采集单元、绝缘电阻采集单元和运行温度监测单元，所述单芯电压监测单元能够对锂离子电池组中的单个锂离子电池进行电压检测，获取其运作数据，所述单芯电流采集单元用于对单个锂离子电池进行电流数据检测，所述绝缘电阻采集单元用于获取单个锂离子电池的绝缘电阻数据，得到锂离子电池防触电保护的最小电阻，所述运行温度监测单元用于获取锂离子电池组中多个区域的电池运行温度。

优选的，所述系统指令执行模块包括继电器终端和电池状态预警单元，所述继电器终端包括电机控制器和电流调节器，所述电机控制器用于控制新能源汽车驱动电机的运行，所述电流调节器用于控制电流的数值，所述电池状态预警单元包括网络连接终端和车载报警器，所述网络连接终端能够向外部数据中心传输电池状态数据，所述车载警报器用于向主控模块发送警报信息。

优选的，所述总电流数据采集模块通过多源数据信息整合单元连接云端大数据处理模块，所述多源数据信息整合单元用于将锂离子电池组模块的运行数据和总电流数据采集模块的数据进行整合，分多个时段发送至云端大数据处理模块与运作状态分析单元中，所述云端大数据处理模块包括信息收集终端、历史数据变化计算单元和网络连接器，所述信息收集终端用于接收多源数据信息整合单元的数据信息，所述历史数据变化计算单元能够分时段对锂离子电池组模块的运行数据进行对比计算，得到锂离子电池组的健康状态数值。

优选的，所述运作状态分析单元用于对锂离子电池组模块的运作数据进行分析计算，判断出当前锂离子电池组模块包括电压、容量、电流稳定性方面的健康数据。

优选的，所述信号复检单元电性连接主控模块，所述信号复检单元用于对系统指令执行模块发送的执行信号进行二次校验确保执行信号的时效性。

优选的，所述锂离子电池组模块包括锂离子电池、散热保护单元、数据连接器和电池状态监测模块，所述锂离子电池由多片锂离子电池板组成，所述散热保护单元用于对锂离子电池进行散热，所述数据连接器用于电池运行数据的收集与发送。

一种基于BMS电源管理系统锂离子电池，使用所述的一种BMS电源管理系统，包括外壳体，所述外壳体的前端固定连接有连接盒，所述连接盒的前端固定连接有对接板，所述对接板的两端均设置有连接头，所述连接盒的内部固定连接有电池状态监测器，所述电池状态监测器的后部连接有电流控制器，所述外壳体的后端固定连接有尾壳，所述尾壳的上下两侧均设置有通槽。

优选的，所述通槽的内部设置有贯流风机，所述尾壳的后端固定连接有尾板，所述外壳体的内部均布有若干片均热分隔板，所述均热分隔板之间设置有锂离子电池组，所述外壳体的内部后端固定连接有散热鳍片，所述散热鳍片的两侧等距连接有若干个热管，所述热管的两端与均热分隔板连接。

工作原理：本发明提供的一种基于BMS电源管理系统锂离子电池在实际运作过程中，可以通过对接板进行多组连接，也可以以单组的形式进行运作，整个锂电池以外壳体为主体，外壳体起到保护锂电池组的作用，在其内部均匀分布有若干个锂离子电池组，锂离子电池组为多个单锂离子电池组合构成，并且安装在多个均热分隔板之间，在锂离子电池组运作时，均热分隔板可以吸收锂离子电池组的热量，从而通过热管传导热量至散热鳍片中，再通过尾壳上下部设置的贯流风机，可以以直流的方式形成散热风道，将散热鳍片上的热量带出，从而为多个锂离子电池组提供主动散热的能力，降低锂离子电池组的发热强度，延长锂离子电池组的使用寿命，在连接盒的内部设置有电池状态监测器和电流控制器，电池状态监测器和电流控制器上设置有多个用于获取锂离子电池组的运作信息并进行电流控制，同时在本发明中，锂离子电池需要配合BMS电源管理系统进行配合启用，通过在锂离子电池组模块中设置单芯电流监测单元，能够对电池组模块内部的单个电池组独立的电流检测，检测数据更加准确，同时通过额外设置一个总电流数据采集模块，以主线和副线的方式提供双路接线的能力，可以在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，同时通过电流数据对比单元能够对锂离子电池组模块中的单芯电流与总体电流进行对比分析以计算出差值，通过设置绝缘电阻采集单元和运行温度监测单元，可以获取单个锂离子电池的绝缘电阻数据，并得到锂离子电池防触电保护的最小电阻，在本系统中，通过云端大数据处理模块可以接收多源数据信息整合单元的数据信息，通过设置历史数据变化计算单元能够分时段对锂离子电池组模块的运行数据进行对比计算，得到锂离子电池组的健康状态数值，并进行记录分析，以评估出锂离子电池组的预计使用寿命。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于BMS电源管理系统锂离子电池。具备以下有益效果：

1、本发明通过在锂离子电池组模块中设置单芯电流监测单元，能够对电池组模块内部的单个电池组独立的电流检测，检测数据更加准确，同时通过额外设置一个总电流数据采集模块，以主线和副线的方式提供双路接线的能力，可以在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，提高了整个电池系统运作的容错率，同时通过电流数据对比单元能够对锂离子电池组模块中的单芯电流与总体电流进行对比分析以计算出差值，便于后台进行数据分析，通过设置绝缘电阻采集单元和运行温度监测单元，可以获取单个锂离子电池的绝缘电阻数据，并得到锂离子电池防触电保护的最小电阻，以及电池的温度信息。

2、本发明通过设置云端大数据处理模块，可以接收多源数据信息整合单元的数据信息，历史数据变化计算单元能够分时段对锂离子电池组模块的运行数据进行对比计算，得到锂离子电池组的健康状态数值，并进行记录分析，以准确评估出锂离子电池组的预计使用寿命，同时也能保障新能源锂离子电池的运作安全性及效果。

3、本发明通过设置多个均热分隔板，将锂离子电池安装在其内部，并通过热管与散热鳍片进行组合，在锂离子电池组运作时，均热分隔板可以吸收锂离子电池组的热量，再通过热管传导热量至散热鳍片中，之后通过尾壳上下部设置的贯流风机，可以以直流的方式形成散热风道，将散热鳍片上的热量带出，从而为多个锂离子电池组提供主动散热的能力，降低锂离子电池组的发热强度，延长锂离子电池组的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的系统组成架构示意图；

图2为本发明的主控模块组成架构示意图；

图3为本发明的锂离子电池组模块组成架构示意图；

图4为本发明的总电流数据采集模块组成架构示意图；

图5为本发明的系统指令执行模块组成架构示意图；

图6为本发明的云端大数据处理模块组成架构示意图；

图7为本发明的锂离子电池立体图；

图8为本发明的锂离子电池的连接盒内部结构示意图；

图9为本发明的锂离子电池结构分解示意图；

图10为本发明的锂离子电池后侧仰视图。

其中，1、外壳体；2、连接盒；3、对接板；4、连接头；5、电池状态监测器；6、电流控制器；7、尾壳；8、通槽；9、贯流风机；10、尾板；11、均热分隔板；12、锂离子电池组；13、热管；14、散热鳍片。

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。

实施例：

如图1所示，本发明实施例提供一种BMS电源管理系统，包括主控模块、锂离子电池组模块、总电流数据采集模块、云端大数据处理模块、运作状态分析单元、系统指令执行模块和信号复检单元，主控模块电性连接锂离子电池组模块，锂离子电池组模块的输出端分别电性连接总电流数据采集模块与多源数据信息整合单元的输入端，多源数据信息整合单元通过网络连接云端大数据处理模块，多源数据信息整合单元电性连接运作状态分析单元，运作状态分析单元电性连接系统指令执行模块，系统指令执行模块电性连接信号复检单元；

参考图4所示，总电流数据采集模块包括主线电流监测单元、副线电流监测单元和电流数据对比单元，主线电流监测单元用于获取锂离子电池组模块的运行总电流数据，副线电流监测单元为备用监测线路，能够在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，电流数据对比单元能够对锂离子电池组模块中的单芯电流与总体电流进行对比分析以计算出差值；

通过在锂离子电池组模块中设置单芯电流监测单元，能够对电池组模块内部的单个电池组独立的电流检测，监测数据更加准确，同时通过额外设置一个总电流数据采集模块，以主线和副线的方式提供双路接线的能力，可以在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，提高了整个电池系统运作的容错率；

通过电流数据对比单元能够对锂离子电池组模块中的单芯电流与总体电流进行对比分析以计算出差值，便于后台进行数据分析，通过设置绝缘电阻采集单元和运行温度监测单元，可以获取单个锂离子电池的绝缘电阻数据，并得到锂离子电池防触电保护的最小电阻，以及电池的温度信息。

参考图2所示，主控模块包括车载显示单元、数据变化记录单元盒数据存储终端，车载显示单元用于转化电池的数据信息至车机屏幕上，数据变化记录单元用于存储电池运行过程中的数据变化信息，包括输出变量的信息和输入变量的信息，数据存储终端作为数据存储设备，用于存储电池的运行状态数据，数据发送终端电性连接锂离子电池组模块中的数据连接器。

参考图3所示，电池状态监测模块包括单芯电压监测单元、单芯电流采集单元、绝缘电阻采集单元和运行温度监测单元，单芯电压监测单元能够对锂离子电池组中的单个锂离子电池进行电压检测，获取其运作数据，单芯电流采集单元用于对单个锂离子电池进行电流数据检测，绝缘电阻采集单元用于获取单个锂离子电池的绝缘电阻数据，在本实施例中，采集绝缘电阻的数据主要通过双桥检测的方式，在锂离子电池组的正负两端都添加有一个继电器，可以减少两端的采集倍数，算出准确数值，得到锂离子电池防触电保护的最小电阻，运行温度监测单元用于获取锂离子电池组中多个区域的电池运行温度，在本系统中，通过准确获取锂离子电池的电流，在SOC的计算、电池均衡策略中能够起到作用。

参考图5所示，系统指令执行模块包括继电器终端和电池状态预警单元，继电器终端包括电机控制器和电流调节器，电机控制器用于控制新能源汽车驱动电机的运行，电流调节器用于控制电流的数值，电池状态预警单元包括网络连接终端和车载报警器，网络连接终端能够向外部数据中心传输电池状态数据，车载警报器用于向主控模块发送警报信息，能够在电池运作产生问题时发送警报信息。

参考图4所示，总电流数据采集模块通过多源数据信息整合单元连接云端大数据处理模块，多源数据信息整合单元用于将锂离子电池组模块的运行数据和总电流数据采集模块的数据进行整合，分多个时段发送至云端大数据处理模块与运作状态分析单元中，云端大数据处理模块包括信息收集终端、历史数据变化计算单元和网络连接器，信息收集终端用于接收多源数据信息整合单元的数据信息，历史数据变化计算单元能够分时段对锂离子电池组模块的运行数据进行对比计算，得到锂离子电池组的健康状态数值，并进行记录分析，以准确评估出锂离子电池组的预计使用寿命，同时也能保障新能源锂离子电池的运作安全性及效果。

参考图1所示，运作状态分析单元用于对锂离子电池组模块的运作数据进行分析计算，判断出当前锂离子电池组模块包括电压、容量、电流稳定性方面的健康数据，信号复检单元电性连接主控模块，信号复检单元用于对系统指令执行模块发送的执行信号进行二次校验确保执行信号的时效性。

参考图3所示，锂离子电池组模块包括锂离子电池、散热保护单元、数据连接器和电池状态监测模块，锂离子电池由多片锂离子电池板组合而成，散热保护单元用于对锂离子电池进行散热，数据连接器用于电池运行数据的收集与发送。

参考图7-10所示，在本实施例中，还提供了一种基于BMS电源管理系统锂离子电池，使用本实施例中所提供的一种BMS电源管理系统，包括外壳体1，外壳体1的前端固定连接有连接盒2，连接盒2的前端固定连接有对接板3，对接板3的两端均设置有连接头4，连接盒2的内部固定连接有电池状态监测器5，电池状态监测器5的后部连接有电流控制器6，外壳体1的后端固定连接有尾壳7，尾壳7的上下两侧均设置有通槽8，通槽8的内部设置有贯流风机9，尾壳7的后端固定连接有尾板10，外壳体1的内部均布有若干片均热分隔板11，均热分隔板11之间设置有锂离子电池组12，外壳体1的内部后端固定连接有散热鳍片14，散热鳍片14的两侧等距连接有若干个热管13，热管13的两端与均热分隔板11连接。

在实际运作过程中，该基于BMS电源管理系统锂离子电池可以通过对接板3进行多组连接，也可以以单组的形式进行运作，整个锂电池以外壳体1为主体，外壳体1起到保护锂电池组的作用，在其内部均匀分布有若干个锂离子电池组12，锂离子电池组12为多个单锂离子电池组合构成，并且安装在多个均热分隔板11之间，在锂离子电池组12运作时，均热分隔板11可以吸收锂离子电池组12的热量，从而通过热管13传导热量至散热鳍片14中，再通过尾壳7上下部设置的贯流风机9，可以以直流的方式形成散热风道，将散热鳍片14上的热量带出，从而为多个锂离子电池组12提供主动散热的能力，降低锂离子电池组12的发热强度，延长锂离子电池组12的使用寿命，在连接盒2的内部设置有电池状态监测器5和电流控制器6，电池状态监测器5和电流控制器6上设置有多个用于获取锂离子电池组12的运作信息并进行电流控制。

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)

1.一种BMS电源管理系统，包括主控模块、锂离子电池组模块、总电流数据采集模块、云端大数据处理模块、运作状态分析单元、系统指令执行模块和信号复检单元，其特征在于：所述主控模块电性连接锂离子电池组模块，所述锂离子电池组模块的输出端分别电性连接总电流数据采集模块与多源数据信息整合单元的输入端，所述多源数据信息整合单元通过网络连接云端大数据处理模块，所述多源数据信息整合单元电性连接运作状态分析单元，所述运作状态分析单元电性连接系统指令执行模块，所述系统指令执行模块电性连接信号复检单元；

所述总电流数据采集模块包括主线电流监测单元、副线电流监测单元和电流数据对比单元，所述主线电流监测单元用于获取锂离子电池组模块的运行总电流数据，所述副线电流监测单元为备用监测线路，能够在主线电流监测单元故障时提供正常的电流监测功能，所述电流数据对比单元能够对锂离子电池组模块中的单芯电流与总体电流进行对比分析以计算出差值。

2.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述主控模块包括车载显示单元、数据变化记录单元盒数据存储终端，所述车载显示单元用于转化电池的数据信息至车机屏幕上，所述数据变化记录单元用于存储电池运行过程中的数据变化信息，包括输出变量的信息和输入变量的信息，所述数据存储终端作为数据存储设备，用于存储电池的运行状态数据，所述数据发送终端电性连接锂离子电池组模块中的数据连接器。

3.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述电池状态监测模块包括单芯电压监测单元、单芯电流采集单元、绝缘电阻采集单元和运行温度监测单元，所述单芯电压监测单元能够对锂离子电池组中的单个锂离子电池进行电压检测，获取其运作数据，所述单芯电流采集单元用于对单个锂离子电池进行电流数据检测，所述绝缘电阻采集单元用于获取单个锂离子电池的绝缘电阻数据，得到锂离子电池防触电保护的最小电阻，所述运行温度监测单元用于获取锂离子电池组中多个区域的电池运行温度。

4.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述系统指令执行模块包括继电器终端和电池状态预警单元，所述继电器终端包括电机控制器和电流调节器，所述电机控制器用于控制新能源汽车驱动电机的运行，所述电流调节器用于控制电流的数值，所述电池状态预警单元包括网络连接终端和车载报警器，所述网络连接终端能够向外部数据中心传输电池状态数据，所述车载警报器用于向主控模块发送警报信息。

5.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述总电流数据采集模块通过多源数据信息整合单元连接云端大数据处理模块，所述多源数据信息整合单元用于将锂离子电池组模块的运行数据和总电流数据采集模块的数据进行整合，分多个时段发送至云端大数据处理模块与运作状态分析单元中，所述云端大数据处理模块包括信息收集终端、历史数据变化计算单元和网络连接器，所述信息收集终端用于接收多源数据信息整合单元的数据信息，所述历史数据变化计算单元能够分时段对锂离子电池组模块的运行数据进行对比计算，得到锂离子电池组的健康状态数值。

6.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述运作状态分析单元用于对锂离子电池组模块的运作数据进行分析计算，判断出当前锂离子电池组模块包括电压、容量、电流稳定性方面的健康数据。

7.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述信号复检单元电性连接主控模块，所述信号复检单元用于对系统指令执行模块发送的执行信号进行二次校验确保执行信号的时效性。

8.根据权利要求1所述的一种BMS电源管理系统，其特征在于：所述锂离子电池组模块包括锂离子电池、散热保护单元、数据连接器和电池状态监测模块，所述锂离子电池由多片锂离子电池板组成，所述散热保护单元用于对锂离子电池进行散热，所述数据连接器用于电池运行数据的收集与发送。

9.一种基于BMS电源管理系统锂离子电池，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述的一种BMS电源管理系统，包括外壳体(1)，所述外壳体(1)的前端固定连接有连接盒(2)，所述连接盒(2)的前端固定连接有对接板(3)，所述对接板(3)的两端均设置有连接头(4)，所述连接盒(2)的内部固定连接有电池状态监测器(5)，所述电池状态监测器(5)的后部连接有电流控制器(6)，所述外壳体(1)的后端固定连接有尾壳(7)，所述尾壳(7)的上下两侧均设置有通槽(8)。

10.根据权利要求9所述的一种基于BMS电源管理系统锂离子电池，其特征在于：所述通槽(8)的内部设置有贯流风机(9)，所述尾壳(7)的后端固定连接有尾板(10)，所述外壳体(1)的内部均布有若干片均热分隔板(11)，所述均热分隔板(11)之间设置有锂离子电池组(12)，所述外壳体(1)的内部后端固定连接有散热鳍片(14)，所述散热鳍片(14)的两侧等距连接有若干个热管(13)，所述热管(13)的两端与均热分隔板(11)连接。

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