CN202142842U - 一种多节电池监控电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多节电池监控电路。该电路包括若干个用于电池电压和温度精确测量及保护的从控模块、一个主控模块。从控模块是含有MCU的智能模块，包括两路实现电池电压、温度检测的采集单元、一个MCU，每个采集单元最多可以采集8节电池电压及3个箱体温度，通过12C串行通讯的方式与从控模块的MCU通讯，MCU负责接收并处理采集单元的数据。从控模块和主控模块之间通过CAN总线通讯的方式进行数据传递和指令传送。以从控模块为基本单元，每个从控模块最多采集16节单体电池电压和6个电池箱体温度，从控模块与主控模块之间通过CAN总线通讯，每个从控模块作为一个独立的CAN网络节点，可随意增减，可扩展性强，容易实现从控模块的级联和数量较多的电池监控。

Description

一种多节电池监控电路

技术领域

本实用新型涉及一种多节电池监控电路，特别涉及新能源汽车用动力锂离子电池的电压精确测量、温度监测和电池组监控的电路。 

背景技术

为了满足不同电压、功率、能量等级等各方面的需要，单体电池通常需要多节串联成组使用，如电动自行车、电动汽车、储能系统等。由于原材料、加工工艺等原因使同样规格型号甚至同一批次的不同单体电池存在一定的差异，或者叫不一致性，不一致的单体电池在串联使用后很容易出现更大的差异，如放电时有部分电池提前达到放电电压下限，充电时有部分电池提前达到充电电压上限，如果不进行电压监控，很容易因过充过放导致电池性能下降甚至是彻底损坏无法修复。所以电池在使用过程中的监控对于提高使用质量、延长使用寿命是至关重要的。现有方案多为将电池电压通过运算放大器等分立元件搭建的电路转变为差分信号，然后输入给单片机进行AD(Analog to Digital)转换，将电池电压的模拟信号转变为数字信号供单片机处理。或者是通过多路模拟开关等方式轮流采集电池电压，上述方案可以实现电池电压的采集，但随着电池串联节数的增多，电压越来越高，分立元件数量增多，元件本身匹配度不好，信号采集精度下降，同时由于节点多元件数量多，可靠性降低，难以实现自动化生产、测试。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种多节电池监控电路，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。 

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现： 

一种多节电池监控电路，包括从控模块和主控模块，所述从控模块为 带有MCU的智能模块，其特征在于，所述从控模块与主控模块之间通过CAN总线的方式进行通讯，实现数据交换和指令传输。 

其中，所述从控模块，包括：两路电池电压、温度检测的采集单元和一个MCU，所述采集单元与MCU之间通过I²C串行总线进行通讯。 

其中，所述采集单元，每个采集单元有8个电池电压检测通道和3个温度检测点。 

其中，所述主控模块，包括电池组总电流检测模块。 

其中，所述两路采集单元，每个采集单元具有不同的地址，MCU通过不同的地址来识别两路采集单元。 

其中，所述的多节电池监控电路，还包括充电控制继电器和放电控制继电器，通过控制充放电控制继电器的通断来控制充放电主回路的通断。 

本实用新型的有益效果： 

本实用新型提出的多节电池监控电路，主从模块结构清晰，便于级联，电池数量可根据实际需要增减，电池电压采集精度高，不受电池串联数量影响。各个从控模块在主控模块的监控之下运行，一旦有某个单体电池电压过高、过低或者是电池组总的充放电电流过大、温度过高等异常情况发生时，主控模块可以立即切断充放电回路，使电池组停止充电或者放电，达到保护电池的目的。 

附图说明

图1为本实用新型提供的从控模块示意图。 

图2为本实用新型提供的由多个从控模块组成的系统连接示意图。 

图3为本实用新型提供的动力电池充放电控制回路示意图。 

附图标记： 

1为MCU，11为采集单元1，12为采集单元2，13为电池1-8节，14为温度点1、2、3，15为电池9-16节，16为温度点4、5、6。 

2为主控模块、21为从控模块1，22为从控模块2，23为从控模块N，24为电池1-16节，25为电池17-32节，26为电池16(N-1)+1-16N节。 

3为动力电池组-3、电流检测模块-31、放电控制继电器(J1)-32、充 电控制继电器(J2)-33、用电设备-34和充电机35。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。 

一种多节电池监控电路，包括主控模块和从控模块；从控模块为带有MCU的智能模块，从控模块与主控模块之间通过CAN总线的方式进行通讯，实现数据交换和指令传输。 

如图1所示，从控模块，每个从控模块2中有两个采集单元，采集单元111、采集单元212和一个MCU1，每个从控模块最多可以检测16个单体电池的电压数据和箱体中三个不同位置的当前温度，采集单元111采集1-8节电池的电压13和三个温度点1、2、314、采集单元212采集9-16节电池电压15和三个温度点4、5、616，采集单元111和采集单元212与MCU1之间通过I²C(Inter-Integrated Circuit)串行总线通讯，每个采集单元被分配了不同的地址，单片机通过I²C总线以固定周期读取对应地址下的电压数据和温度数据，经换算处理后定期向主控模块2发送。 

如图2所示，整个监控电路主要由1个主控模块和N个从控模块及其它辅助线束组成，主控模块2和从控模块121、从控模块222等之间以CAN总线方式进行数据交换和指令传送，每个从控模块在CAN网络中以一个独立的节点存在，每个从控模块的MCU1在编程时按照预先制定好的CAN总线协议分配不同的识别代码ID，从控模块121采集电池1-16节24的电压、从控模块222采集电池17-32节25的电压、从控模块N 23采集电池16(N-1)+1-16N节26的电压，从控模块121、从控模块222、从控模块N 23定期向主控模块2发送自身检测的所有电压数据和温度数据。主控模块2接收到CAN信息后通过不同的ID识别不同的从控模块，从而对应到不同的电池，主控模块根据当前各个从控模块的信息，达到监控整个系统运行状态的目的。 

如图3所示，放电控制继电器(J1)32、充电控制继电器(J2)33、电流检测模块31主要是检测当前动力电池组的总电流。当主控模块2监测 到某一节或多节电池出现异常，根据当前的充放电状态，控制充放电回路，比如当前状态为放电，当监测到电池温度过高、单体电池电压过低、放电电流过大等可能影响电池性能或寿命的情况发生时，主控模块2控制放电继电器J1 32断开，切断动力电池组3和用电设备34的放电回路，待原因查明故障排除后方可继续工作；同理，若当前状态为充电，当监测到电池温度过高、单体电池电压过高、充电电流过大等可能影响电池性能或寿命的情况发生时，主控模块2控制充电继电器J233断开，切断充电机35和动力电池组3的充电回路，待原因查明问题解决后方可继续工作。通过上述充放电控制回路继电器的控制，可以在电池处于危险或异常状态时及时关闭工作主回路，保证电池不会因过充、过放、过温、过流等非正常情况而降低寿命或损坏，从而可以提高电池的使用效率、延长电池寿命，节省因反复维修、更换等带来的开支。 

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。 

Claims (6)

1.一种多节电池监控电路，包括从控模块和主控模块，所述从控模块为带有MCU的智能模块，其特征在于，所述从控模块与主控模块之间通过CAN总线的方式进行通讯，实现数据交换和指令传输。 

2.根据权利要求1所述的多节电池监控电路，其特征在于，所述从控模块，包括：两路电池电压、温度检测的采集单元和一个MCU，所述采集单元与MCU之间通过I2C串行总线进行通讯。 

3.根据权利要求2所述的多节电池监控电路，其特征在于，所述采集单元，每个采集单元有8个电池电压检测通道和3个温度检测点。 

4.根据权利要求1所述的多节电池监控电路，其特征在于，所述主控模块，包括电池组总电流检测模块。 

5.根据权利要求2所述的多节电池监控电路，其特征在于，所述两路采集单元，每个采集单元具有不同的地址，MCU通过不同的地址来识别两路采集单元。 

6.根据权利要求1所述的多节电池监控电路，其特征在于，所述的多节电池监控电路，还包括充电控制继电器和放电控制继电器，通过控制充放电控制继电器的通断来控制充放电主回路的通断。 

Images