CN205160115U - 电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池管理系统，该电池管理系统包括：与输入输出母线相连的动力电池、多个电池管理单元、电压转换模块和电池监控单元，动力电池包括多个电池组，多个电池管理单元一一对应地与多个电池组相连，以对相应的电池组进行监测和管理，电压转换模块与输入输出母线相连，电池监控单元分别与电压转换模块和多个电池管理单元相连，电池监控单元为多个电池管理单元供电，并与多个电池管理单元相互通信，以对动力电池进行监测和管理。本实用新型的电池管理系统能够保证各个电池组电量相一致，进而减少均衡电路的开启，降低能耗，提高动力电池的使用寿命。

Description

电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及后备电源领域，具体涉及一种电池管理系统。

背景技术

相关技术中，电池监控单元通过多个电池管理单元对多个电池组进行管理和控制。如图1所示，每个电池管理单元都是通过它所管理的电池组来供电。虽然各个电池管理单元的电路一致，但由于器件本身可能存在差异，每个电池组内电芯的内阻也可能存在差异，这将使得每个电池管理单元的实际功耗存在差异。进而可能导致多个电池组在串联使用时，电量出现不均衡的问题。为了保证电池组电量均衡，一般需要开启均衡电路，这样会使能耗增加，同时也可能缩短电池组的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种电池管理系统，该系统能够保证各个电池组电量相一致，进而减少均衡电路的开启，降低能耗，提高动力电池的使用寿命。

本实用新型的电池管理系统包括：与输入输出母线相连的动力电池，所述动力电池包括多个电池组；多个电池管理单元，所述多个电池管理单元一一对应地与所述多个电池组相连，以对相应的电池组进行监测和管理；电压转换模块，所述电压转换模块与所述输入输出母线相连；电池监控单元，所述电池监控单元分别与所述电压转换模块和所述多个电池管理单元相连，所述电池监控单元为所述多个电池管理单元供电，并与所述多个电池管理单元相互通信，以对所述动力电池进行监测和管理。

本实用新型的电池管理系统，能够保证各个电池组电量相一致，进而减少均衡电路的开启，降低能耗，提高动力电池的使用寿命。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是相关技术中电池管理系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型一个实施例的电池管理系统的结构示意图；

图3是根据本实用新型一个实施例的电池监控单元中开关电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的电池管理系统。

图2为本实用新型一个实施例的电池管理系统的结构示意图。

如图2所示，该电池管理系统包括：与输入输出母线相连的动力电池10、多个电池管理单元20、电压转换模块30和电池监控单元40。其中，动力电池10包括多个电池组，多个电池管理单元20一一对应地与多个电池组相连，以对相应的电池组进行监测和管理，电压转换模块30与输入输出母线相连，电池监控单元40分别与电压转换模块30和多个电池管理单元20相连，电池监控单元40为多个电池管理单元20供电，并与多个电池管理单元20相互通信，以对动力电池进行监测和管理。

需要说明的是，在本实用新型的实施例中，输入输出母线包括图2中所示的正母线和负母线。其中，正母线与动力电池正极连接，负母线与动力电池负极连接。

具体地，动力电池10为多个电池组串联而成，可以是5个、7个、10个等电池组串联，每个电池组的输出电压可以是48V。如图2所示，在市电存在时，由电源系统向负载供电，多个电池组处于浮充状态；当市电停电时，由多个电池组向负载供电。

优选地，每个电池组配备一个电池管理单元，如图2所示，电池管理单元可以由电源单元、通信模块、微处理器、电压温度采集模块等组成。其中，电源单元可将外部供给电源电压(如24V)变换为电池管理单元中电路所需的各种电压，通信模块可将采集到的电压和温度数据上传给电池监控单元40，还可以接收电池监控单元40发来的控制命令，电压温度采集模块用于检测电池组内各个电芯的电压和温度。

在本实用新型的实施例中，如图2所示，电池管理系统还包括：低压蓄电池50和充放电控制模块60，其中，低压蓄电池50与电池监控单元40相连，以在输入输出母线断电后为电池监控单元40供电，充放电控制模块60用于控制动力电池10充电和放电，充放电控制模块60设置在动力电池10和输入输出母线之间，充放电控制模块60由电池监控单元40控制。

其中，充放电控制模块60包括：第一开关61和第二开关62(图2中的RLY1和RLY2)，第一开关61的一端与输入输出母线相连，第一开关61的另一端与第二开关62的一端相连，第二开关62的另一端与动力电池10相连；以及第一二极管63和第二二极管64(图2中的D1和D2)，第一二极管63的阳极与输入输出母线相连，第一二极管63的阴极与第二二极管64的阴极相连，第二二极管64的阳极与动力电池10相连，第一二极管63的阴极与第一开关61的另一端相连。优选地，第一开关61和第二开关62可以是继电器，便于调节控制，且安全可靠。

具体地，正常工作时，第一开关61和第二开关62都处于闭合状态，动力电池10正常充电和放电。当单节电芯过充时，第二开关62断开，动力电池10不再充电，但仍然可以放电，当检测到动力电池10放电时，闭合第二开关62，使电流通过第一开关61和第二开关62放电，而不是流经第二二极管64放电(二极管压降较大，损耗很大)。当单节电芯过放时，断开第一开关61，动力电池10不再放电，但仍然可以充电，当检测到动力电池10充电时，闭合第一开关61，使电流通过第一开关61和第二开关62充电，而不是流经第一二极管63充电。

在本实用新型的实施例中，该电池管理系统还包括：采集模块70，采集模块70用于采集动力电池10的总电流和总电压，采集模块70位于充电控制模块60和动力电池10之间，采集模块70与电池监控单元40相连，以将采集到的动力电池10的总电流和总电压发送给电池监控单元40，以便电池监控单元40对动力电池10进行监测和管理。

其中，电池监控单元40包括：电源模块41、开关电路42和监控电路43，电源模块41与电压转换模块30和低压蓄电池50相连，电源模块41通过开关电路42与多个电池管理单元20相连，以通过开关电路42为多个电池管理单元20供电，监控电路43分别与电源模块41和多个电池管理单元20相连，以对动力电池10进行监测和管理。

具体地，监控电路43接收多个电池管理单元20发送的电压和温度数据，并根据上述数据对多个电池管理单元20分别发出控制命令，同时监控电路43还可以接收采集模块70发来的系统电压电流信息，并根据该信息以及多个电池管理单元20发送的电压温度数据控制充放电控制模块60中的第一开关61和第二开关62动作，以实现对整个电池系统的监视和控制。电源模块41的输入端接电压转换模块30的输出端，从电压转换模块30中取电(比如24V直流电)，并通过开关电路42给多个电池管理单元20供电。

优选地，开关电路42可以采用图3所示的光耦隔离开关电路，该电路具有良好的电绝缘能力、抗干扰能力和很强的共模抑制能力。如图3所示，从输入端引入24V电压，通过输出端供给多个电池管理单元20。具体地，正常工作时，控制端为低电平，光耦U1导通，24V电压经电阻R2、R3分压后，使场效应管Q1的G、S间有一个电压，Q1导通，24V电压传给多个电池管理单元20。当系统调试或系统出现异常时时，可以将控制端置于高电平，此时开关电路42不向多个电池管理单元20供电。

在本实用新型的实施例中，电压转换模块30可以从系统的母线中直接取电，通过DC/DC降压得到电池管理系统所需电压，如24V，供给电池监控单元40的电源模块41，再由电池监控单元40配给多个电池管理模块20。

电压转换模块30还可以在输出端并接一个低压蓄电池50，其电压可以是24V，当动力电池10放电结束，断开与系统的连接时，仍可以保证电池监控单元40正常运行，以及可以与上层管理单元(如动环系统)进行通信，报告系统情况。

本实用新型实施例的电池管理系统，通过电压转换模块直接从母线中取电，再通过电池监控单元供给多个电池管理单元，从而能够保证各个电池组电量相一致，进而减少均衡电路的开启，降低能耗，提高动力电池的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

与输入输出母线相连的动力电池，所述动力电池包括多个电池组；

多个电池管理单元，所述多个电池管理单元一一对应地与所述多个电池组相连，以对相应的电池组进行监测和管理；

电压转换模块，所述电压转换模块与所述输入输出母线相连；

电池监控单元，所述电池监控单元分别与所述电压转换模块和所述多个电池管理单元相连，所述电池监控单元为所述多个电池管理单元供电，并与所述多个电池管理单元相互通信，以对所述动力电池进行监测和管理。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

低压蓄电池，所述低压蓄电池与所述电池监控单元相连，以在所述输入输出母线断电后为所述电池监控单元供电。

3.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

充放电控制模块，所述充放电控制模块用于控制所述动力电池充电和放电，所述充放电控制模块设置在所述动力电池和所述输入输出母线之间，所述充放电控制模块由所述电池监控单元控制。

4.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，所述充放电控制模块包括：

第一开关和第二开关，所述第一开关的一端与所述输入输出母线相连，所述第一开关的另一端与所述第二开关的一端相连，所述第二开关的另一端与所述动力电池相连；

第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极与所述输入输出母线相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极相连，所述第二二极管的阳极与所述动力电池相连，所述第一二极管的阴极与所述第一开关的另一端相连。

5.根据权利要求3所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

采集模块，所述采集模块用于采集所述动力电池的总电流和总电压，所述采集模块位于所述充放电控制模块和所述动力电池之间，所述采集模块与所述电池监控单元相连，以将采集到的所述动力电池的总电流和总电压发送给所述电池监控单元，以便所述电池监控单元对所述动力电池进行监测和管理。

6.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池监控单元包括：

电源模块，所述电源模块与所述电压转换模块和所述低压蓄电池相连；

开关电路，所述电源模块通过所述开关电路与所述多个电池管理单元相连，以通过所述开关电路为所述多个电池管理单元供电；

监控电路，所述监控电路分别与所述电源模块和所述多个电池管理单元相连，以对所述动力电池进行监测和管理。

7.根据权利要求6所述的电池管理系统，其特征在于，所述开关电路为光耦隔离开关电路。