CN202917603U - 一种动力电池模块 - Google Patents

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田晓辉
徐林
武剑锋
田雨晨
李杨
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Abstract

本实用新型涉及一种动力电池模块，属于电动车动力电源技术领域。该动力电池模块包括电池箱壳体和设置在壳体内的电池组、电池管理系统和显示器，电池组由N个单体电池构成，电池管理系统包括N个从控器和一个主控器，每个从控器采集端与电池组中相应的单体电池上的接线端子相连，N个从控器通过CAN总线与主控器相连，主控器的输出端与显示器相连。本实用新型通过从控器对电池组单体电池的电压、电流以及温度进行采集，并对电池组进行主动均衡，最后通过CAN总线把信息传递给主控器，主控器通过CAN总线把这些信息传输到显示器显示，实现与驾驶员的交互，同时通过CAN通讯协议，实现对整个系统的充放电控制。

Description

一种动力电池模块
技术领域
本实用新型涉及一种动力电池模块，属于电动车动力电源技术领域。
背景技术
由于我国在哥本哈根会议上对世界做出了节能减排的承诺，之后的政策对新能源领域大力扶持，节能环保的绿色能源系统也就成为了我国政策扶植的重点。而锂离子电池因技术不断发展，在安全性、循环寿命、高能量、高功率及环境适应性不断得到突破，应运而生的成为了新一代动力电池，可广泛应用到车辆、基站及储能等领域。为了给电动公交车、电动场馆车、电动工程车等行驶及作业所需动力，满足其交通运输及工程作业的实际使用需求，高安全性、高稳定性的动力电源系统，便成为了重中之重。目前，国内外已有公司致力于锂离子动力电源系统的研发，如专利201020684449.1，研发了一种不间断UPS电源，但该电源没有与整车系统匹配的装置，不适于应用于电动车系统；专利201020279464.8，研发了录井仪紧急状态下UPS电源断电控制器，该控制器适用于石油钻井等行业，不适用于电动车领域；专利201020615055.0，研制了一种不间断电源电池，该电源电池主要是为了实现电池的软启动，对电源系统的充放电以及整车控制策略并未涉及。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种动力电池模块，以解决目前电动车领域动力电池模块充放电过程中出现的问题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种动力电池电源模块，该动力电池模块包括电池箱壳体和设置在壳体内的电池组、电池管理系统和显示器，电池组由N个单体电池构成，电池管理系统包括N个从控器和一个主控器，每个从控器采集端与电池组中相应的单体电池上的接线端子相连，N个从控器通过CAN总线与主控器相连，主控器的输出端与显示器相连。
所述的动力电池电源模块还包括车载电力综合管理系统，该车载电力综合管理系统包括预充电电路和执行电路，预充电电路包括接触器和预充电电阻，接触器的控制端与主控器相连，电池组通过该预充电电路与充电机相连，执行电路包括接触器和熔断器，用于对电源系统进行充放电过程中的过流、过压和短路保护。
所述的动力电池电源模块还包括热管理系统，用于放置在动力电池箱内部，该热管理系统包括热敏电阻块和散热风扇，热敏电阻块和散热风扇的控制端都与主控制器的输出端相连。
所述的主控制器的输出端上连接有报警系统。
所述的散热风扇为轴流式散热风扇。
所述的电池组中的单体电池是通过先并后串连接在一起。
所述的电池组中的单体电池内阻间差异为<Rpx±0.1mΩ，Rpx为该电池组单体电池的内阻，平均内阻单体容量差异为 (Cmax-Cmin)/Cpx×100%<4%，Cmax为该电池组单体电池容量最大值，Cmin为该电池堆单体电池容量最小值，Cpx为该电池组单体电池容量平均值。 
所述的但动力电池箱壳体间的绝缘电阻设置为20MΩ。
本实用新型的有益效果是: 本实用新型采用高精度的电池管理系统通过从控器对电池组单体电池的电压、电流以及温度进行采集，实时检测电池组的单体电压、总电流和温度参数，以及对电池组进行主动均衡，最后通过CAN总线把信息传递给主控器，主控器通过CAN总线把这些信息传输到显示器显示，实现与驾驶员的交互，同时通过CAN通讯协议，实现对整个系统的充放电控制。 
附图说明
图1是本实用新型的动力电池电源模块的系统框图；
图2是本实用新型的动力电池电源模块的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。
为了给电动公交车、电动场馆车或者电动工程车等提供行驶及作业所需动力，满足其交通运输和工程作业的实际使用需求，本实用新型以高性能、低成本的解决方案为出发点，应用模块化思想设计了可以快速更换的电池模组，并设计及选用了安全性高的车载电力综合管理系统以及控制精度高的电池管理系统，整个动力电池模块的工作状态可以通过显示器进行输出，实现与驾驶员的交互，同时通过CAN通讯协议，实现对整个系统的充放电控制。
如图1所示，本实用新型的动力电池模块包括电池组、电池管理系统、显示器、车载电力综合管理系统和热管理系统，电池组由N个大容量180Ah的单体电池通过先并后串的连接方式构成，每个单体内阻间差异为<Rpx±0.1mΩ，Rpx为该电池组单体电池的内阻的平均值，单体容量差异为 (Cmax-Cmin)/Cpx×100%<4%，Cmax为该电池组单体电池容量最大值，Cmin为该电池堆单体电池容量最小值，Cpx为该电池组单体电池容量平均值，如图2所示，电池管理系统包括N个从控器和一个主控器，N个从控器分别安装在N个单体电池上，每个从控器都包括有电压采集器、电流采集器和温度采集器，分别用于采集各个单体电池的电压、电流和温度，其中电压采集器采用高速嵌入式单片机MEGA8L，10位AD采集精度，差分输入对单体电池电压实时监控采集，单体电池电压测量精度为全量程误差±0.5%，电池组总电压采集精度为全量程误差±0.3%，电流采集采用单片机MC9S08DZ60，采集精度为全量程误差±0.5%，温度采集器为电路板设计采用电池组温度测量，范围为-40~60℃，精度为典型条件±0.5%，最大±3%，SOC计量的精度误差为±6%，车载电力综合管理系统包括预充电电路和执行电路，预充电电路包含一个EV200接触器、一个LEV100接触器和一个预充电电阻，LEV100接触器与预充电电阻串联后与EV200接触器并联，执行电路包括接触器和熔断器，用于对电源系统进行充放电过程中的过流、过压和短路保护。电池热管理系统包括PTC热敏电阻块和YHWF-8025H的轴流式散热风扇，放置在电池箱体内部，且该动力电池模块中的电气元件间隙及其爬电距离设置在25mm以上，并将元器件壳体间的绝缘电阻设置为20MΩ，有效的防止电气元器件与导电元件之间的产生电弧，以提高电池模块的安全性。
其工作原理如下：电池管理系统（Battery Management System，以下简称BMS）通过从控器对电池组串联单体电池的电压、电流以及温度的采集，实时检测电池组的单体电压、总电流、温度参数，以及对电池组进行主动均衡，最后通过CAN总线把信息传递给主控器，主控器通过CAN总线把这些信息传输到显示器显示，用户可通过显示器或键盘实时查看电池组信息,同时，当电池信息异常时，BMS可进行报警。当BMS从控器采集的温度低于设定值时，BMS主控器通过控制PTC热敏电阻块进行加热，风扇根据并行通风的散热方式进行辅助散热，达到电池组模块均匀受热，改善电池成组一致性的目的；当BMS采集的温度高于设定值时，BMS通过控制继电器使散热风扇进行散热。充电开始时通过控制接触器LEV100对预充电电阻充电，以防止的电源启动时的脉冲电流，从而保护电池系统内的元器件，当动力电源模块进行放电时，EV200接触器断开，LEV100接触器闭合给电阻进行充电，以避免放电瞬间产生的大电流对负载的损害。

Claims (9)

1.一种动力电池模块，其特征在于：该动力电池模块包括电池箱壳体和设置在壳体内的电池组、电池管理系统和显示器，电池组由N个单体电池构成，电池管理系统包括N个从控器和一个主控器，每个从控器采集端与电池组中相应的单体电池上的接线端子相连，N个从控器通过CAN总线与主控器相连，主控器的输出端与显示器相连。
2.根据权利要求1所述的动力电池模块，其特征在于：所述的动力电池模块还包括车载电力综合管理系统，该车载电力综合管理系统包括预充电电路和执行电路，预充电电路包括接触器和预充电电阻，接触器的控制端与主控器相连，电池组通过该预充电电路与充电机相连，执行电路包括接触器和熔断器。
3.根据权利要求1或2所述的动力电池模块，其特征在于：所述的动力电池模块还包括热管理系统，用于放置在动力电池箱内部，该热管理系统包括热敏电阻块和散热风扇，热敏电阻块和散热风扇的控制端都与主控制器的输出端相连。
4.根据权利要求3所述的动力电池模块，其特征在于：所述的主控制器的输出端上连接有报警系统。
5.根据权利要求3所述的动力电池模块，其特征在于：所述的散热风扇为轴流式散热风扇。
6.根据权利要求3所述的动力电池模块，其特征在于：所述的电池组中的单体电池是通过先并后串连接在一起。
7.根据权利要求3所述的动力电池模块，其特征在于：所述的电池组中的单体电池内阻间差异为<Rpx±0.1mΩ，Rpx为该电池组单体电池的内阻，平均内阻单体容量差异为 (Cmax-Cmin)/Cpx×100%<4%，Cmax为该电池组单体电池容量最大值，Cmin为该电池堆单体电池容量最小值，Cpx为该电池组单体电池容量平均值。
8.根据权利要求3所述的动力电池模块，其特征在于：所述的动力电池箱壳体间的绝缘电阻设置为20MΩ。
9.根据权利要求3所述的动力电池模块，其特征在于：所述的电池箱体中散热风扇的进风口处设置有过滤网，用于防止灰尘进入电池箱内部。
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