CN207819494U - 一种分布式bms电池主动均衡管理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了分布式BMS电池主动均衡管理系统，涉及电池管理技术领域，通过单体电池上的分布式均衡保护板采集电池的电压、电流和温度等数据，中央微处理器通过总线连接至均衡保护板，构成网络通讯，单独控制每个电池的充电状态以及放电状态，针对性对单体电池进行大电流高速充电，实现电池组均衡，时刻保持电池组的最佳一致性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池管理技术领域，特别是涉及一种分布式BMS电池主动均衡管理系统。
背景技术
随着新型能源的发展，如太阳能、风能，新能源汽车等一系列的电能储存的应用，对电池储存管理以及电池均衡有着更高的要求，比如电力驱动的轿车，有上百个电池串联而成。长时间的充电放电导致电芯不一致性不断积累，时间越长单体电池直接的差异就越大，在此时电池组中如果有一个电池充满，传统的电池管理系统会将整体电池组停止充电，导致其他电池并未能充满。如果有一个电池放电完毕将整体停止放电，其他电池的电量并未放完，大大降低电池组容量。因此必须对电池组进行主动均衡，传统的被动均衡采用电阻放热将高容量电池，多出的电量释放，电池组使用效率低，浪费电能。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种分布式BMS电池主动均衡管理系统，可以解决现有技术中存在的电源管理问题，轻松实现100A以上的高速大电流均衡。
本实用新型提供了一种分布式BMS电池主动均衡管理系统，该系统包括控制部分和执行部分，所述控制部分包括电源转换电路和中央控制电路，所述电源转换电路中的切换电路在外接的充电电源与电池组之间进行切换，将切换连接的电源分别传输至所述电源转换电路和中央控制电路，所述电源转换电路将输入的电源进行整流后输出至所述执行部分，所述中央控制电路采集输入电源的电压和电流，接收所述执行部分发送的数据进行处理后将控制信号发送至所述执行部分；
所述执行部分包括多个执行单元，每个执行单元均与一个电池连接，所述执行单元包括隔离DC-DC电路、电流检测电路、电压检测电路、温度检测电路和处理器，所述处理器采集电池的电压、电流和温度，将这些参数发送至所述中央控制电路进行综合分析，做出处理将指令发送至所述执行部分的处理器，所述隔离DC-DC电路利用所述控制部分的电源转换电路输出的电流对电池进行充电，所述处理器控制所述隔离DC-DC电路的工作状态。
较佳地，外接充电电源的正极和负极作为一组触点，电池组的正极和负极作为另一组触点，切换电路的两个切换端分别在两组触点之间切换，以将电池组在充电均衡和放电均衡之间切换。
较佳地，所述电源转换电路还包括PFC+DC-DC电路，所述PFC+DC-DC电路的正极输入端通过电流检测电路连接在切换电路的正极切换端，负极输入端连接在切换电路的负极切换端，充电主电源输出端和工作电源端均与所述执行部分连接，所述工作电源端也连接至中央微处理器的电源端；
所述中央微处理器的切换控制端连接在切换控制芯片的控制端，所述切换控制芯片控制所述切换电路的切换状态，所述中央微处理器的电压检测端连接在切换电路的正极切换端，总线通讯发送端和总线通讯接收端均连接至所述执行部分。
较佳地，所述隔离DC-DC电路的充电输入端与所述PFC+DC-DC电路的充电主电源输出端连接，开关控制输入端与所述处理器的控制输出端连接，正极充电输出端与电池的正极连接，负极充电输出端通过电流检测电路连接在电池的负极；
所述处理器的电源端通过隔离CPU供电电路连接在所述PFC+DC-DC电路的工作电源端，总线通讯发送端和总线通讯接收端分别通过隔离总线通讯电路与所述中央微处理器的总线通讯接收端和总线通讯发送端连接，电压检测端与电池的正极连接，电流检测端连接在电流检测电路的输出端，温度检测端连接在电池温度检测电路上。
较佳地，所述PFC+DC-DC电路传输至所述隔离DC-DC电路的充电主电源采用高压传输，减小线路上的电能损耗，所述中央微处理器和处理器之间采用通用隔离总线进行信息传输。
本实用新型实施例中的分布式BMS电池主动均衡管理系统，通过单体电池上的分布式均衡保护板采集电池的电压、电流和温度等数据，中央微处理器通过总线连接至均衡保护板，构成网络通讯，单独控制每个电池的充电状态以及放电状态，针对性对单体电池进行大电流高速充电，实现电池组均衡，时刻保持电池组的最佳一致性。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的分布式BMS电池主动均衡管理系统的控制部分电路连接图；
图2为本实用新型实施例提供的分布式BMS电池主动均衡管理系统的执行部分电路连接图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
参照图1和图2，本实用新型实施例中提供了一种分布式BMS电池主动均衡管理系统，该系统包括控制部分和执行部分，所述控制部分包括电源转换电路和中央控制电路。所述电源转换电路包括切换电路和PFC+DC-DC(功率因数校正+直流电压转换电路)电路，本实施例中所述切换电路为一个继电器K，充电电源的正极和负极作为一组触点，电池组的正极和负极作为另一组触点，切换电路的两个切换端分别在两组触点之间切换，以将电池组在充电和放电之间切换。
所述PFC+DC-DC电路的正极输入端通过电流检测电路连接在切换电路的正极切换端，负极输入端连接在切换电路的负极切换端，PFC+DC-DC电路的保护电路端以及温度检测端均与所述中央控制电路中的中央微处理器连接，充电主电源输出端和工作电源端均与所述执行部分连接。其中工作电源端输出+5V直流电源，提供所述执行部分中的器件的工作电源。同时所述工作电源端也连接至中央微处理器的电源端。
所述中央微处理器的电流检测端连接在所述电流检测电路的输出端，切换电路控制端连接在切换电路的控制端，电压检测端连接在切换电路的正极切换端，显示输出端连接在显示屏上，以对人机对话界面进行控制，降温控制端连接在安装在电池组中的散热装置，控制散热装置的工作状态以调节电池组内部的温度，总线通讯发送端和总线通讯接收端均连接至所述执行部分。
所述执行部分包括多个执行单元，每个执行单元与一个所述电池组中的电池连接，以采集每个电池的状态数据将其发送给所述中央微处理器，以及接收所述中央微处理器的控制命令控制每个电池的充放电状态。
每个所述执行单元包括处理器和隔离DC-DC电路，隔离DC-DC电路的充电输入端与所述PFC+DC-DC电路的充电主电源输出端连接，开关控制输入端与所述处理器的控制输出端连接，正极充电输出端与电池的正极连接，负极充电输出端通过电流检测电路连接在电池的负极。
处理器的电源端通过隔离CPU供电电路连接在所述PFC+DC-DC电路的工作电源端，总线通讯发送端和总线通讯接收端分别通过隔离总线通讯电路与所述中央微处理器的总线通讯接收端和总线通讯发送端连接，电压检测端与电池的正极连接，电流检测端连接在电流检测电路的输出端，温度检测端连接在电池温度检测电路上。
本实施例中电池组的每个电池上均安装一个均衡保护板，与每个电池连接的执行单元即布置在该均衡保护板上，均衡保护板使用纯铜端子跨接在电池两端，降低大电流的损耗。所述PFC+DC-DC电路传输至所述隔离DC-DC电路的充电主电源采用高压传输，减小线路上的电能损耗。所述中央微处理器和处理器之间的信息传输采用通用隔离总线，例如CAN总线或Flexray等，每个所述处理器均具有唯一的硬件码，用以所述中央微处理器进行区分。
充电均衡时，中央微处理器将切换电路切换至外接的充电电源，经过所述PFC+DC-DC电路将电压稳定后输出到每个均衡保护板，分别对每个电池进行充电。均衡保护板监测电池的电压、温度和电流，处理器通过总线发送给中央微处理器做记录，中央微处理器对接收到的所有数据进行综合分析，如果所有电池的参数都正常则不需要做均衡，根据参数预计时间通知均衡保护板进入集体休眠状态。中央微处理器进入休眠状态的时间比均衡保护板时间提前，时间到达后中央微处理器唤醒，进而唤醒均衡保护板进行数据采集，中央微处理器对接收到所有数据进行处理。如果充电时某些电池已经充满，而某些电池的参数低于已充满电池的参数设定的阈值(例如10％)，所述中央微处理器将已充满电池的充电DC-DC电源切断，而未充满的电池继续充电，直到所有电池都充满为止。
放电均衡时，如果其中一块电池的参数低于其他电池的参数所设定的阈值(比如10％)，中央微处理器开启充电主电源，并通过总线对与硬件码对应的处理器进行通知，使处理器单独开启隔离DC-DC电路进行均衡充电，其他无须均衡的电池的均衡保护板进入休眠状态，如果所有电池的参数都低于最低保护参数，则中央微处理器控制均衡保护板进入休眠而不进行均衡，并关闭充电主电源。
中央微处理器检测到外接的充电电源时唤醒，唤醒所有均衡保护板进行充电，当均衡保护板充满达到了预先参数则停止充电，处理器通过总线对中央微处理器发送数据，中央微处理器接到数据后进行记录通知均衡保护板进入休眠状态，收集所有完毕后，充电完成。当中央微处理器长时间记录后，对每个电池进行分类，对于参数频繁低于其它的电池的电池，对其监测频率增加，对于比较好的电池则监测频率减小。
综上所述，本实用新型实施例提供的分布式BMS电池主动均衡管理系统，通过单体电池上的分布式均衡保护板采集电池的电压、电流和温度等数据，中央微处理器通过总线连接至均衡保护板，构成网络通讯，单独控制每个电池的充电状态以及放电状态，针对性对单体电池进行大电流高速充电，实现电池组均衡，时刻保持电池组的最佳一致性。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种分布式BMS电池主动均衡管理系统，其特征在于，该系统包括控制部分和执行部分，所述控制部分包括电源转换电路和中央控制电路，所述电源转换电路中的切换电路在外接的充电电源与电池组之间进行切换，将切换连接的电源分别传输至所述电源转换电路和中央控制电路，所述电源转换电路将输入的电源进行整流后输出至所述执行部分，所述中央控制电路采集输入电源的电压和电流，接收所述执行部分发送的数据进行处理后将控制信号发送至所述执行部分；
所述执行部分包括多个执行单元，每个执行单元均与一个电池连接，所述执行单元包括隔离DC-DC电路、电流检测电路、电压检测电路、温度检测电路和处理器，所述处理器采集电池的电压、电流和温度，将这些参数发送至所述中央控制电路进行综合分析，做出处理将指令发送至所述执行部分的处理器，所述隔离DC-DC电路利用所述控制部分的电源转换电路输出的电流对电池进行充电，所述处理器控制所述隔离DC-DC电路的工作状态。
2.如权利要求1所述的分布式BMS电池主动均衡管理系统，其特征在于，外接充电电源的正极和负极作为一组触点，电池组的正极和负极作为另一组触点，切换电路的两个切换端分别在两组触点之间切换，以将电池组在充电均衡和放电均衡之间切换。
3.如权利要求2所述的分布式BMS电池主动均衡管理系统，其特征在于，所述电源转换电路还包括PFC+DC-DC电路，所述PFC+DC-DC电路的正极输入端通过电流检测电路连接在切换电路的正极切换端，负极输入端连接在切换电路的负极切换端，充电主电源输出端和工作电源端均与所述执行部分连接，所述工作电源端也连接至中央微处理器的电源端；
所述中央微处理器的切换控制端连接在切换控制芯片的控制端，所述切换控制芯片控制所述切换电路的切换状态，所述中央微处理器的电压检测端连接在切换电路的正极切换端，总线通讯发送端和总线通讯接收端均连接至所述执行部分。
4.如权利要求3所述的分布式BMS电池主动均衡管理系统，其特征在于，所述隔离DC-DC电路的充电输入端与所述PFC+DC-DC电路的充电主电源输出端连接，开关控制输入端与所述处理器的控制输出端连接，正极充电输出端与电池的正极连接，负极充电输出端通过电流检测电路连接在电池的负极；
所述处理器的电源端通过隔离CPU供电电路连接在所述PFC+DC-DC电路的工作电源端，总线通讯发送端和总线通讯接收端分别通过隔离总线通讯电路与所述中央微处理器的总线通讯接收端和总线通讯发送端连接，电压检测端与电池的正极连接，电流检测端连接在电流检测电路的输出端，温度检测端连接在电池温度检测电路上。
5.如权利要求3所述的分布式BMS电池主动均衡管理系统，其特征在于，所述PFC+DC-DC电路传输至所述隔离DC-DC电路的充电主电源采用高压传输，减小线路上的电能损耗，所述中央微处理器和处理器之间采用通用隔离总线进行信息传输。
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