CN116885305A - 一种智能调压的bms管理控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能调压的BMS管理控制系统，分别包括主控芯片、维护平台和云服务器，主控芯片通过无线通信方式与云服务器通信连接，云服务器通过无线通信方式与维护平台数据传输，主控芯片的数据端双向数据通信连接有电源管理平台，电源管理平台的数据端分别数据连接有故障保护模块、警示模块、采样模块、模式转换模块和环境监测模块，主控芯片通过电源管理平台以对电池组的工作状态进行实时监测和管理。本发明通过主控芯片、维护平台和云服务器的设置，使本系统能够高效完成电源的安全管理及控制作业，且本装置在对电池进行管理时，通过采样模块和环境监测模块的设置，能够对电池的工作模式进行匹配性限定和匹配性调节。
Description
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体地说，涉及一种智能调压的BMS管理控制系统。
背景技术
BMS电池管理系统的主要目的是保证电池系统的设计性能，并提供从安全性到耐久性和电源性能的功能，在安全性方面，即BMS管理系统可以保护电池单元或电池组免受损坏，防止安全事故，在耐久性方面，即电池以可靠和安全的方式工作区域内以延长电池的使用寿命。
现有技术中，公开号为CN115065131A的专利文件公开了一种储能产品电池BMS管理控制系统，包括主控制器，主控制器由管理系统电源模块进行供电，主控制器分别与电芯温度检测模块、电芯充电电流检测模块、电芯电压检测模块和主控制器供电电压检测电路连接，电芯温度检测模块包括温度传感器，温度传感器通过移位寄存器与主控制器连接，移位寄存器采用串行输入并行输出的移位寄存器进行模拟开关的通道选择，并进行电芯温度读取，使五个I/O采集三十颗电芯温度数据，上述发明通过主控制器模块主要功能在充电过程中，对每个电芯电流、电压、温度进行实时监测，若出现电流、电压、温度异常，可及时断开异常电芯并告警，但是上述BMS电池管理系统不便于依据电池工作参数进行电池工作模式的自动切换，且上述BMS电池管理系统不便于对电池工作状态进行远程实时管理和适时安全性及政策性限定，基于此，本发明提供了一种智能调压的BMS管理控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种智能调压的BMS管理控制系统，本发明通过主控芯片、维护平台和云服务器的设置，使本系统能够高效完成电源的安全管理及控制作业，且本装置在对电池进行管理时，通过采样模块和环境监测模块的设置，能够对电池的工作模式进行匹配性限定和匹配性调节。
（二）技术方案
本为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种智能调压的BMS管理控制系统所采用的技术方案是：分别包括主控芯片、维护平台和云服务器，所述主控芯片通过无线通信方式与云服务器通信连接，所述云服务器通过无线通信方式与维护平台数据传输，所述主控芯片的数据端双向数据通信连接有电源管理平台，所述电源管理平台的数据端分别数据连接有故障保护模块、警示模块、采样模块、模式转换模块和环境监测模块；
所述主控芯片通过电源管理平台以对电池组的工作状态进行实时监测和管理，电池组包括N个以并联方式连接的电芯单元；
所述采样模块和环境监测模块将所采集到的数据实时传输至电源管理平台，电源管理平台依据环境监测模块和采样模块采集到的数据，配置和匹配数据指令并向警示模块和模式转换模块输出中控配置指令；
所述云服务器对电源管理平台中配置的管理算法及管理阈值数据及警示模块的警示动作进行实时OTA更新；
所述模式转换模块包括预设于主控芯片中的多种电芯工作模式，模式转换模块依据主控芯片指令对电池组工作模式进行智能配置式切换；
所述故障保护模块依据主控芯片指令对电池组进行过压保护、欠压保护、充放电温度保护、BMS故障保护、电芯故障保护和自下电保护。
作为优选方案，所述云服务器对电源管理平台所上传的管理数据进行实时备份及云数据分析，云服务器对所收集到的数据进行报表和数据池生成，以持续优化电源管理算法，云服务器以OTA远程通信方式介入电源管理平台并向电源管理平台输出中控指令，以远程介入并改变电池组工作状态，云服务器同时依据电源管理平台所上传的数据对用电负载端进行应用场景规范、配电规范、调试维护保养和故障处理指导。
作为优选方案，所述采样模块通过采样电路和采集传感器实时采集单个电芯的电压、电流输出数据、单个电芯的温度数据及电池组的整体温湿度数据和电池组的电压、电流输出数据；
所述环境监测模块通过采样电路和采集传感器实时采集电池的GOS位置、电池三轴加速度值、电池搭载平台或电池组单位时间内的位移速度值、电池受压受撞强度值数据。
作为优选方案，所述模式转换模块分别包括预设于主控芯片中的自管理恒压放电模式、电源管理恒压放电模式、电池特性放电模式和自维护模式；
所述自管理恒压放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，主控器依据RS485通信讯号控制电芯升压后的恒压电压值、充电电压值及限流值；
所述电源管理恒压放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，电芯只可放电不可充电，该模式下，RS485通讯指令和电源管理平台配置电芯的恒压输出值，电芯以该配置恒压输出值输出恒压；
所述电池特性放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，电芯可充放电，锂电池组电池端与外部电源或负载设备母线端直通连接，该模式下，支持配置充放电限流，适用于统计充放电循环次数；
所述自维护模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，不可充放电，锂电池组电池端与外部电源母线或负载设备母线端断开，警示模块持续输出报警信号，以进行电池组和电芯的自维护。
作为优选方案，所述故障保护模块分别包括过压保护单元、欠压保护单元、充放电温度保护单元、BMS故障保护单元、电芯故障保护单元和自下电保护单元。
作为优选方案，所述过压保护单元，当电芯电压最大值大于指定电芯电压值时3.65V或电池组并联后的电压值大于指定电池组电压值时58.4V，主控芯片向警示模块传递过压保护信号，警示模块接收到该指过压保护信号，执行过压保护信号对应下的指定报警动作；
所述欠压保护单元，当电芯电压最小值小于指定电芯电压时值43.2V或电池组并联后的电压值小于指定电池组电压值 时2.7V，主控芯片向警示模块传递欠压保护信号，警示模块接收到该欠压保护信号后，执行该欠压保护信号对应下的指定报警动作；
所述充放电温度保护单元，当电芯于充放电状态下的最高温度高于设定高温温度反馈阈值时，主控芯片向警示模块传递充放电高温保护信号，警示模块接收到该充放电高温保护信号后，执行该充放电高温保护信号对应下的指定报警动作；
当电芯于充放电状态下的最低温度低于设定低温温度反馈阈值时，主控芯片向警示模块传递充放电低温保护信号，警示模块接收到该充放电低温保护信号后，执行该充放电低温保护信号对应下的指定报警动作。
作为优选方案，所述BMS故障保护单元，当采样模块或环境监测模块采样异常时，主控芯片向警示模块传递BMS故障信号，警示模块接收到该BMS故障信号后，执行该BMS故障信号对应下的指定报警动作；
所述电芯故障保护单元，当电芯电压最小值小于指定电芯电压时值或单位时间内电芯电压的波动幅度超过预设幅度时，主控芯片向警示模块传递电芯故障保护信号，警示模块接收到该电芯故障保护信号后，执行该电芯故障保护信号对应下的指定报警动作；
所述自下电保护单元，当电池组电压低于预设次要负载下电阈值时，警示模块对电池组所连接的次要负载进行下电处理，当电池组带能源低于预设整体负载下电阈值时，警示模块对整个电池组进行下电处理，次要负载下电阈值高于整体负载下电阈值。
作为优选方案，所述维护平台为电池生产方，所述维护平台通过区块链互助网络实时更新电池安全管理算法并将管理算法备份至政府数据库，所述维护平台接受政府指令以对安全管理算法进行安全性限定及修正。
作为优选方案，所述电源管理平台由外部电源供电。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种智能调压的BMS管理控制系统，具备以下有益效果
本发明通过主控芯片、维护平台和云服务器的设置，使本系统能够高效完成电源的安全管理及控制作业，且本装置在对电池进行管理时，通过采样模块和环境监测模块的设置，能够对电池的工作模式进行匹配性限定和匹配性调节，继而达到对电池工作状态的智能调压和智能调节效果，同时通过云服务器和维护平台的属性设置，便于对电池工作状态进行远程实时管理和适时安全性及政策性限定，从而有效提高电池工作时的安全管理实时性及安全响应度。
附图说明
图1为本发明一种智能调压的BMS管理控制系统的系统原理框图；
图2为本发明故障保护模块的系统原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明：
请参阅图1-2，本发明：一种智能调压的BMS管理控制系统，所采用的技术方案是：分别包括主控芯片、维护平台和云服务器，主控芯片通过4G和5G通信网络与云服务器通信连接，云服务器通过4G和5G通信网络与维护平台数据传输；
主控芯片的数据端双向数据通信连接有电源管理平台，电源管理平台由外部电源供电，外部电源供电电压和供电电流可依据实际情况进行配制；
电源管理平台的数据端分别数据连接有故障保护模块、警示模块、采样模块、模式转换模块和环境监测模块；
主控芯片通过电源管理平台以对电池组的工作状态进行实时监测和管理，电池组包括多个以并联方式连接的电芯单元；
采样模块通过采样电路和采集传感器实时采集单个电芯的电压、电流输出数据、单个电芯的温度数据及电池组的整体温湿度数据和电池组的电压、电流输出数据；
环境监测模块通过采样电路和采集传感器实时采集电池的GOS位置、电池三轴加速度值、电池搭载平台或电池组单位时间内的位移速度值、电池受压受撞强度值数据；
采样模块和环境监测模块将所采集到的数据实时传输至电源管理平台，电源管理平台依据环境监测模块和采样模块采集到的数据，配置和匹配数据指令并向警示模块和模式转换模块输出中控配置指令，继而以快速配制电池组的工作模式和警示模块的保护动作；
云服务器对电源管理平台中配置的管理算法及管理阈值数据及警示模块的警示动作进行实时OTA更新；
云服务器对电源管理平台所上传的管理数据进行实时备份及云数据分析，云服务器对所收集到的数据进行报表和数据池生成，以持续优化电源管理算法；
云服务器工作时固定搭配有数据库；
云服务器以OTA远程通信方式介入电源管理平台并向电源管理平台输出中控指令，以远程介入并改变电池组工作状态，云服务器同时依据电源管理平台所上传的数据对用电负载端进行应用场景规范、配电规范、调试维护保养和故障处理指导。
维护平台为电池生产方，维护平台通过区块链互助网络实时更新电池安全管理算法并将管理算法备份至政府数据库，维护平台接受政府指令以对安全管理算法进行安全性限定及修正；
通过上述控制逻辑及控制网络设置，以对电池工作时的安全性进行实时更新式管理和实时安全性限定；
模式转换模块包括预设于主控芯片中的多种电芯工作模式，模式转换模块依据主控芯片指令对电池组工作模式进行智能配置式切换；
模式转换模块分别包括预设于主控芯片中的自管理恒压放电模式、电源管理恒压放电模式、电池特性放电模式和自维护模式；
自管理恒压放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，主控器依据RS485通信讯号控制电芯升压后的恒压电压值、充电电压值及限流值，该模式适用于与现网铅酸电池和梯次电池混搭使用；
电源管理恒压放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，电芯只可放电不可充电，该模式下，RS485通讯指令和电源管理平台配置电芯的恒压输出值，电芯以该配置恒压输出值输出恒压，该模式适用于远距离传输或特定放电电压下使用；
电池特性放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，电芯可充放电，锂电池组电池端与外部电源或负载设备母线端直通连接，该模式下，支持配置充放电限流，适用于统计充放电循环次数；
自维护模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，不可充放电，锂电池组电池端与外部电源母线或负载设备母线端断开，警示模块持续输出报警信号，以进行电池组和电芯的自维护；
故障保护模块依据主控芯片指令对电池组进行过压保护、欠压保护、充放电温度保护、BMS故障保护、电芯故障保护和自下电保护。
故障保护模块分别包括过压保护单元、欠压保护单元、充放电温度保护单元、BMS故障保护单元、电芯故障保护单元和自下电保护单元。
过压保护单元，当电芯电压最大值大于指定电芯电压值时3.65V或电池组并联后的电压值大于指定电池组电压值58.4V时，主控芯片向警示模块传递过压保护信号，警示模块接收到该指过压保护信号，执行过压保护信号对应下的指定报警动作；
欠压保护单元，当电芯电压最小值小于指定电芯电压时值43.2V或电池组并联后的电压值小于指定电池组电压值2.7V时，主控芯片向警示模块传递欠压保护信号，警示模块接收到该欠压保护信号后，执行该欠压保护信号对应下的指定报警动作；
充放电温度保护单元，当电芯于充放电状态下的最高温度高于设定高温温度反馈阈值时，主控芯片向警示模块传递充放电高温保护信号，警示模块接收到该充放电高温保护信号后，执行该充放电高温保护信号对应下的指定报警动作；
当电芯于充放电状态下的最低温度低于设定低温温度反馈阈值时，主控芯片向警示模块传递充放电低温保护信号，警示模块接收到该充放电低温保护信号后，执行该充放电低温保护信号对应下的指定报警动作。
BMS故障保护单元，当采样模块或环境监测模块采样异常时，主控芯片向警示模块传递BMS故障信号，警示模块接收到该BMS故障信号后，执行该BMS故障信号对应下的指定报警动作；
电芯故障保护单元，当电芯电压最小值小于指定电芯电压时值或单位时间内电芯电压的波动幅度超过预设幅度时，主控芯片向警示模块传递电芯故障保护信号，警示模块接收到该电芯故障保护信号后，执行该电芯故障保护信号对应下的指定报警动作；
自下电保护单元，当电池组电压低于预设次要负载下电阈值时，警示模块对电池组所连接的次要负载进行下电处理，当电池组带能源低于预设整体负载下电阈值时，警示模块对整个电池组进行下电处理，次要负载下电阈值高于整体负载下电阈值。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (9)
1.一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：分别包括主控芯片、维护平台和云服务器，所述主控芯片通过无线通信方式与云服务器通信连接，所述云服务器通过无线通信方式与维护平台数据传输，所述主控芯片的数据端双向数据通信连接有电源管理平台，所述电源管理平台的数据端分别数据连接有故障保护模块、警示模块、采样模块、模式转换模块和环境监测模块；
所述主控芯片通过电源管理平台以对电池组的工作状态进行实时监测和管理，电池组包括N个以并联方式连接的电芯单元；
所述采样模块和环境监测模块将所采集到的数据实时传输至电源管理平台，电源管理平台依据环境监测模块和采样模块采集到的数据，配置和匹配数据指令并向警示模块和模式转换模块输出中控配置指令；
所述云服务器对电源管理平台中配置的管理算法及管理阈值数据及警示模块的警示动作进行实时OTA更新；
所述模式转换模块包括预设于主控芯片中的多种电芯工作模式，模式转换模块依据主控芯片指令对电池组工作模式进行智能配置式切换；
所述故障保护模块依据主控芯片指令对电池组进行过压保护、欠压保护、充放电温度保护、BMS故障保护、电芯故障保护和自下电保护。
2.根据权利要求1所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述云服务器对电源管理平台所上传的管理数据进行实时备份及云数据分析，云服务器对所收集到的数据进行报表和数据池生成，以持续优化电源管理算法，云服务器以OTA远程通信方式介入电源管理平台并向电源管理平台输出中控指令，以远程介入并改变电池组工作状态，云服务器同时依据电源管理平台所上传的数据对用电负载端进行应用场景规范、配电规范、调试维护保养和故障处理指导。
3.根据权利要求1所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述采样模块通过采样电路和采集传感器实时采集单个电芯的电压、电流输出数据、单个电芯的温度数据及电池组的整体温湿度数据和电池组的电压、电流输出数据；
所述环境监测模块通过采样电路和采集传感器实时采集电池的GOS位置、电池三轴加速度值、电池搭载平台或电池组单位时间内的位移速度值、电池受压受撞强度值数据。
4.根据权利要求1所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述模式转换模块分别包括预设于主控芯片中的自管理恒压放电模式、电源管理恒压放电模式、电池特性放电模式和自维护模式；
所述自管理恒压放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，主控器依据RS485通信讯号控制电芯升压后的恒压电压值、充电电压值及限流值；
所述电源管理恒压放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，电芯只可放电不可充电，该模式下，RS485通讯指令和电源管理平台配置电芯的恒压输出值，电芯以该配置恒压输出值输出恒压；
所述电池特性放电模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，电芯可充放电，锂电池组电池端与外部电源或负载设备母线端直通连接，该模式下，支持配置充放电限流，适用于统计充放电循环次数；
所述自维护模式，电池组通过RS485通讯方式和电源管理平台控制进入该模式，该模式下，不可充放电，锂电池组电池端与外部电源母线或负载设备母线端断开，警示模块持续输出报警信号，以进行电池组和电芯的自维护。
5.根据权利要求1所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述故障保护模块分别包括过压保护单元、欠压保护单元、充放电温度保护单元、BMS故障保护单元、电芯故障保护单元和自下电保护单元。
6.根据权利要求5所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述过压保护单元，当电芯电压最大值大于指定电芯电压值时3.65V或电池组并联后的电压值大于指定电池组电压值时58.4V，主控芯片向警示模块传递过压保护信号，警示模块接收到该指过压保护信号，执行过压保护信号对应下的指定报警动作；
所述欠压保护单元，当电芯电压最小值小于指定电芯电压时值43.2V或电池组并联后的电压值小于指定电池组电压值 时2.7V，主控芯片向警示模块传递欠压保护信号，警示模块接收到该欠压保护信号后，执行该欠压保护信号对应下的指定报警动作；
所述充放电温度保护单元，当电芯于充放电状态下的最高温度高于设定高温温度反馈阈值时，主控芯片向警示模块传递充放电高温保护信号，警示模块接收到该充放电高温保护信号后，执行该充放电高温保护信号对应下的指定报警动作；
当电芯于充放电状态下的最低温度低于设定低温温度反馈阈值时，主控芯片向警示模块传递充放电低温保护信号，警示模块接收到该充放电低温保护信号后，执行该充放电低温保护信号对应下的指定报警动作。
7.根据权利要求6所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述BMS故障保护单元，当采样模块或环境监测模块采样异常时，主控芯片向警示模块传递BMS故障信号，警示模块接收到该BMS故障信号后，执行该BMS故障信号对应下的指定报警动作；
所述电芯故障保护单元，当电芯电压最小值小于指定电芯电压时值或单位时间内电芯电压的波动幅度超过预设幅度时，主控芯片向警示模块传递电芯故障保护信号，警示模块接收到该电芯故障保护信号后，执行该电芯故障保护信号对应下的指定报警动作；
所述自下电保护单元，当电池组电压低于预设次要负载下电阈值时，警示模块对电池组所连接的次要负载进行下电处理，当电池组带能源低于预设整体负载下电阈值时，警示模块对整个电池组进行下电处理，次要负载下电阈值高于整体负载下电阈值。
8.根据权利要求1所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述维护平台为电池生产方，所述维护平台通过区块链互助网络实时更新电池安全管理算法并将管理算法备份至政府数据库，所述维护平台接受政府指令以对安全管理算法进行安全性限定及修正。
9.根据权利要求1所述的一种智能调压的BMS管理控制系统，其特征在于：所述电源管理平台由外部电源供电。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117423918A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-19 | 广东省特种设备检测研究院中山检测院 | 一种电源智能化管理方法及管理系统 |
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