CN203707817U - 一种可多串或多并的电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可多串或多并的电池管理系统，包括复数个电池管理模块和一中心管理模块；即本实用新型在现有的电池管理模块中加入了反接保护单元和隔离监控及受控单元。反接保护单元可保护电池模块管理单元在接入反向电压的时候可正常保护不损坏；特别是在电池管理模块串联使用时，隔离监控及受控单元采用一种无延时的电池包状态监控及受控机制，使得中心管理模块可快速的获取所有连接的电池管理模块的状态。本实用新型通过串联电池管理模块组成的管理系统可实现更高的电池组电压，或通过并联电池管理模块组成的管理系统可实现更高的电池组容量；使得产品实现周期短，产品稳定可靠，成本低。

Description

一种可多串或多并的电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池管理系统技术领域，特别涉及一种可多串或多并的电池管理系统。

背景技术

目前的电池管理系统一般需要针对不同的电压及容量重新开发管理系统。这样每次重新开发系统，价格比较高，且高压管理系统的器件资源少、开发难度大。对于每一款不同电压不同容量的市场需求，企业都需要重新投入研发、工艺等资源，这样产品实现周期较长，产品稳定可靠性也无法得到保证。另外，目前电池管理系统中的电池管理模块都包含有电池组、数据采集及均衡管理单元、控制及保护单元、显示及告警单元；该数据采集及均衡管理单元负责采集电池组中的电流或电压数据；控制及保护单元负责保护电池组的正常工作；显示及告警单元负责在电池组不正常工作时，进行告警，显示错误信息。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种可多串或多并的电池管理系统，使得对于市场需求的不同电压不同容量，本实用新型都可以任意的组合电池管理模块来实现，这样产品实现周期短，产品稳定可靠，成本低。

本实用新型是这样实现的：一种可多串或多并的电池管理系统，包括复数个电池管理模块和一中心管理模块；所述复数个电池管理模块能进行任意的并联或任意串联后与所述中心管理模块连接；

所述电池管理模块包括电池组、数据采集及均衡管理单元、控制及保护单元、显示及告警单元、隔离监控及受控单元、以及反接保护单元；所述数据采集及均衡管理单元、反接保护单元均与所述电池组两端连接；所述电池组上串联有第一开关器件、第二开关器件，所述数据采集及均衡管理单元与所述控制及保护单元连接；所述控制及保护单元设于所述第一开关器件和第二开关器件上；所述控制及保护单元与显示及告警单元连接；显示及告警单元与中心管理模块连接；所述隔离监控及受控单元分别与所述控制及保护单元、中心管理模块连接。

进一步地，所述反接保护单元为二极管，所述二极管的负极与所述电池组的正极连接，二极管的正极与所述电池组的负极连接。

进一步地，所述反接保护单元包括运算放大器和第三开关器件；所述运算放大器的负极接电池组的正极，运算放大器的正极接电池组的负极，运算放大器的头接第三开关器件，所述第三开关器件串联于电池组的正极和负极。

进一步地，所述第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件均为MOSFET管、IGBT管、继电器或SCR电力调整器。

进一步地，所述隔离监控及受控单元包括有用于隔离保护状态信号的隔离器一、用于隔离通讯信号的隔离器二以及用于隔离受控信号的隔离器三；所述隔离器一、隔离器二、隔离器三均与所述控制及保护单元和中心管理模块连接。

进一步地，所述中心管理模块包括一MCU、显示单元以及通讯单元；所述显示单元、通讯单元均与所述MCU连接。

本实用新型的优点在于：本实用新型在现有的电池管理模块中加入了反接保护单元和隔离监控及受控单元；反接保护单元可保护电池管理模块在接入反向电压的时候可正常保护不损坏；特别是在电池管理模块串联使用时，隔离监控及受控单元采用一种无延时的电池包状态监控及受控机制，使得中心管理模块可快速的获取所有连接的电池管理模块的状态。本实用新型通过串联电池管理模块组成的管理系统可实现更高的电池组电压，或通过并联电池管理模块组成的管理系统可实现更高的电池组容量；这样使得对于市场需求的不同电压不同容量，本实用新型都可以任意的组合电池管理模块来实现，这样产品实现周期短，产品稳定可靠，成本低。

附图说明

图1是本实用新型中电池管理模块的结构示意图。

图2是本实用新型中各个电池管理模块并联后与中心管理模块连接的示意图。

图3是本实用新型中各个电池管理模块串联后与中心管理模块连接的示意图。

图4是本实用新型中第一种实施例的反接保护单元的示意图。

图5是本实用新型中第二种实施例的反接保护单元的示意图。

图6是本实用新型中隔离监控及受控单元的结构示意图。

图7是本实用新型中中心管理模块的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图3所示，一种可多串或多并的电池管理系统，包括复数个电池管理模块和一中心管理模块；所述复数个电池管理模块能进行任意的并联（参见图2）或任意串联后（参见图3）与所述中心管理模块连接；

所述电池管理模块包括电池组、数据采集及均衡管理单元、控制及保护单元、显示及告警单元、隔离监控及受控单元、以及反接保护单元；所述数据采集及均衡管理单元、反接保护单元均与所述电池组两端连接；所述电池组上串联有第一开关器件、第二开关器件，所述数据采集及均衡管理单元与所述控制及保护单元连接；所述控制及保护单元设于所述第一开关器件和第二开关器件上；所述控制及保护单元与显示及告警单元连接；显示及告警单元与中心管理模块连接；所述隔离监控及受控单元分别与所述控制及保护单元、中心管理模块连接。

参见图4，是本实用新型中第一种实施例的反接保护单元的示意图。其中，所述反接保护单元为二极管，所述二极管的负极与所述电池组的正极连接，二极管的正极与所述电池组的负极连接。该二极管反向接入电压后，二极管导通，从而保护电池管理模块。由于二极管导通是有压降，因此当反向电流较大时，器件会有较大的发热量，若没有良好的散热措施配合，可能会损坏器件，而使反接保护功能失效。

参见图5，是本实用新型中第二种实施例的反接保护单元的示意图。其中，所述反接保护单元包括运算放大器和第三开关器件；所述运算放大器的负极接电池组的正极，运算放大器的正极接电池组的负极，运算放大器的头接第三开关器件，所述第三开关器件串联于电池组的正极和负极。所述第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件均为MOSFET管、IGBT管、继电器或SCR电力调整器。该反接单元主要是用反向电压检测电路，通过运算放大器或比较器组成反向电压检测电路，当检测到反向电压时，发出信号驱动开关器件闭合，该类开关器件会有更低的导通电压，同时也会有更低的发热量，因此会有更可靠的反接保护性能。

参见图6，是本实用新型中隔离监控及受控单元的结构示意图。所述隔离监控及受控单元包括有用于隔离保护状态信号的隔离器一、用于隔离通讯信号的隔离器二以及用于隔离受控信号的隔离器三；所述隔离器一、隔离器二、隔离器三均与所述控制及保护单元和中心管理模块连接。该隔离监控及受控单元总共传输3类信号：保护状态信号，通讯信号，受控信号组成。信号与外部连接都需要使用隔离器隔离，隔离器可用光耦、隔离芯片、变压器、隔离电容、微波等实现。该信号连接至中心管理模块供监控与控制。其中，中心管理模块通过通讯信号获得电池包的详细信息，如电压、电流、温度等，通过保护状态信号无延时的获得所连接的电池包的运行状态。当电池包运行正常时，保护状态信号输出高电平，任意电池管理模块异常时输出低电平，此时保护状态信号总线会被下拉成低电平，图7的中心管理模块中的MCU检测到异常后，通过隔离受控信号发出低电平，所有的电池管理模块可无延时地收到信号，并马上进行BMS保护。同理，当所有的电池管理模块正常后，保护状态信号总线会输出高电平，中心管理模块MCU在检测到系统正常后，通过隔离受控信号发出高电平，所有的电池管理模块可无延时地收到信号，并马上进行BMS的恢复。使得整个串联或并联的电池管理系统协同工作。

参见图7，是本实用新型中中心管理模块的结构示意图。所述中心管理模块包括一MCU、显示单元以及通讯单元；所述显示单元、通讯单元均与所述MCU连接。该中心管理模块除了接受处理隔离监控信号及控制信号外，还可整合所有连接的电池管理模块的信息，并通过LCD或LED等人机交互界面显示，以方面维护人员监控电池管理系统的实时状态。同时具有通信单元，可连接至外部主机监控电池管理系统状态。

这里需要说明的是：

隔离监控及受控单元采用一种无延时的电池包状态监控及受控机制，使得中心管理模块可快速的获取所有连接的电池管理模块的状态，同时也可使电池管理模块快速接收由中心管理模块发出的控制信号。电池管理模块解析信号后，马上进行相应的保护。反接保护单元可保护电池模块管理单元在接入反向电压的时候可正常保护不损坏。特别是在电池管理模块串联使用时，若某一个模块发生异常保护，那么剩余的可正常工作的电池管理模块会与负载串联形成反向电压叠加到保护的电池管理模块上，此时反向保护单元可保护该电池管理模块不损坏。

中心管理模块通过隔离监控及受控单元可获取所有的电池模块管理系统的状态，并能组合成的电池组状态，若异常则也是通过该单元下发控制信号，将所有电池模块管理系统全部进行保护。模块恢复正常后，中心管理模块也可通过该单元进行对电池管理模块进行统一的恢复。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种可多串或多并的电池管理系统，其特征在在于：包括复数个电池管理模块和一中心管理模块；所述复数个电池管理模块能进行任意的并联或任意串联后与所述中心管理模块连接；

所述电池管理模块包括电池组、数据采集及均衡管理单元、控制及保护单元、显示及告警单元、隔离监控及受控单元、以及反接保护单元；所述数据采集及均衡管理单元、反接保护单元均与所述电池组两端连接；所述电池组上串联有第一开关器件、第二开关器件，所述数据采集及均衡管理单元与所述控制及保护单元连接；所述控制及保护单元设于所述第一开关器件和第二开关器件上；所述控制及保护单元与显示及告警单元连接；显示及告警单元与中心管理模块连接；所述隔离监控及受控单元分别与所述控制及保护单元、中心管理模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种可多串或多并的电池管理系统，其特征在在于：所述反接保护单元为二极管，所述二极管的负极与所述电池组的正极连接，二极管的正极与所述电池组的负极连接。

3.根据权利要求1所述的一种可多串或多并的电池管理系统，其特征在在于：所述反接保护单元包括运算放大器和第三开关器件；所述运算放大器的负极接电池组的正极，运算放大器的正极接电池组的负极，运算放大器的头接第三开关器件，所述第三开关器件串联于电池组的正极和负极。

4.根据权利要求3所述的一种可多串或多并的电池管理系统，其特征在在于：所述第一开关器件、第二开关器件和第三开关器件均为MOSFET管、IGBT管、继电器或SCR电力调整器。

5.根据权利要求1所述的一种可多串或多并的电池管理系统，其特征在在于：所述隔离监控及受控单元包括有用于隔离保护状态信号的隔离器一、用于隔离通讯信号的隔离器二以及用于隔离受控信号的隔离器三；所述隔离器一、隔离器二、隔离器三均与所述控制及保护单元和中心管理模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种可多串或多并的电池管理系统，其特征在在于：所述中心管理模块包括一MCU、显示单元以及通讯单元；所述显示单元、通讯单元均与所述MCU连接。