CN208738867U - 一种多支路并联电池系统的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多支路并联电池系统的控制系统，所述的多支路并联电池系统由多路电池支路并联构成，每一路电池支路由若干单体电池或电池模块串联组成，所述的控制系统包括系统主控模块和若干从控模块，所述的从控模块与每一路电池支路上的若干单体电池或电池模块一一对应连接，从控模块通过CAN总线和与系统主控模块连接，所述的每一路电池支路分别对应设置一个电流采集模块，电流采集模块通过CAN总线与系统主控模块连接。本实用新型简化了系统的整体结构，降低了系统的成本，增强了系统的整体协调能力。该方案中增强了主控的中枢管理能力和控制能力，加强了系统主控对每一个并联系统的管理和控制，便于实现每个并联系统间的协调能力。

Description

一种多支路并联电池系统的控制系统

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种多支路并联电池系统的控制系统。

背景技术

大容量电池系统一般采用先并后串或先串后并的方式达到系统要求的容量。先并联后串联的电池系统好处是显而易见，首先电池采样通道数量可以得到有效的控制，比如Tesla的某动力电池系统虽然由7千多节18650电池组成，而电压采样也只要96通道，降低了BMS的成本和复杂程度。先串联后并联的电池系统，即先对单体电池串联形成电池组(也称电池支路)，多电池支路再并联形成电池系统。各电池支路在并联时或产生环流影响，会出现各支路分配电流不一致引起的SOC、温升、寿命不同步的问题。

但是，先并联后串联的电池系统无法满足各种应用场景。首先，在实际产品中电池受到生产设备、工艺、体积、安全等制约以及易维修程度考量等方面都使得电池无法做到无穷尽的并联；其次，电芯容量越大，其一致性要求越高，不一致对电池寿命衰减也越严重，而且大容量电池的过多直接并联会使得电池模块通过安全性测试的概率降低；再次，从通用性方面考虑，目前基于电池标准化箱体的设计在可靠性、开发周期、使用效率上都有着显著的优势；以及为满足系统的特殊需求情况，如需满足电池系统快速充电要求，如提高系统可靠性在某些领域应用时要求支持跛行模式，即部分电池支路无法工作也必须确保整个电池系统工作。

多电池支路再并联的电池系统(也称多支路并联电池系统或多支路系统)中电池管理系统一般采用三级架构，也有采用两级半架构的方式。由于多支路系统具有多支路的特点，可形成了多种运行模式，一般可分为三种：正常运行模式(所有电池支路统一无故障运行)、跛行模式(可至少支持其中一路电池支路独立运行)、紧急断电模式(所有电池支路脱离)。多支路系统控制策略对系统稳定可靠运行意义重大，也是很大的挑战。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足之处，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种结构简单，成本低的多支路并联电池系统的控制系统。

本实用新型提供的技术方案为：

一种多支路并联电池系统的控制系统，所述的多支路并联电池系统由多路电池支路并联构成，每一路电池支路由若干单体电池或电池模块串联组成，所述的控制系统包括系统主控模块和若干从控模块，所述的从控模块与每一路电池支路上的若干单体电池或电池模块一一对应连接，从控模块通过CAN总线和与系统主控模块连接，所述的每一路电池支路分别对应设置一个电流采集模块(CSM)，电流采集模块(CSM)通过CAN总线与系统主控模块连接。

优选地，所述的从控模块包括电压采集模块和温度采集模块；电压采集模块和温度采集模块分别通过CAN总线与系统主控模块连接。

优选地，所述的每一路电池支路中分别对应设有一个继电器K，继电器K通过CAN总线与系统主控模块连接。

优选地，所述的系统主控模块还分别与系统总控制器、充电机连接。

优选地，还包括一高压控制模块，所述的高压控制模块分别与多支路并联电池系统和系统主控模块连接。

优选地所述的并联电池系统回路中还设有一个总电流采集模块(CSMn)，所述的总电流采集模块(CSMn)通过CAN总线与系统主控模块连接。

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如有益效果：

1、本实用新型简化了系统的整体结构，降低了系统的成本，增强了系统的整体协调能力。该方案中增强了主控的中枢管理能力和控制能力，加强了系统主控对每一个并联系统的管理和控制，便于实现每个并联系统间的协调能力。

2、本实用新型中电压采集和温度采集采用从控模块，实现对每一路电池支路的管理。电流采集模块(CSM)实现高精度的电流采集功能，并通过CAN总线的方式与系统主控相连，提高了精度、可靠性和灵活性。

3、本实用新型依据电池电压、电池的SOC状态、以及系统运行工况等调整各路电池支路的投运状态，控制电池环流，保证电池安全、保证系统能量的最大化使用。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，本实施例涉及一种多支路并联电池系统的控制系统，所述的多支路并联电池系统由多路电池支路并联构成，每一路电池支路由若干单体电池或电池模块串联组成，所述的控制系统包括系统主控模块和若干从控模块，所述的从控模块与每一路电池支路上的若干单体电池或电池模块一一对应连接，从控模块通过CAN总线和与系统主控模块连接，所述的每一路电池支路分别对应设置一个电流采集模块CSM，电流采集模块CSM通过CAN总线与系统主控模块连接。

所述的从控模块包括电压采集模块和温度采集模块；电压采集模块和温度采集模块分别通过CAN总线与系统主控模块连接。整个电池系统还连接一个高压控制模块，整个系统回路中设有一个总电流采集模块CSMn，总电流采集模块CSMn通过CAN总线与系统主控模块连接；每一路电池支路中还分别对应设有一个继电器K，继电器K通过CAN总线与系统主控模块连接。

本实施例中采用的系统主控模块采用基于MPC5646C的单片机,电压采集模块(从控模块)采用杭州高特电子设备股份有限公司提供的BMM-1222电压采集均衡模块，电流采集模块和总电流采集模块采用杭州高特电子设备股份有限公司提供的CSM电流采集模块，继电器采用浙江宏轴新能源科技有限公司提供的HFZ16V-250/900-12-SHSL4-1继电器，高压控制模块采用杭州高特电子设备股份有限公司提供的型号为HCM的高压控制器。

本套灵活的多支路并联电池系统架构，可以方便的实现各种工况下的控制，也可以根据控制策略完成多支路并联电池系统的控制。充电时，系统主控模块监控每一路电池支路的信息，每一路电池支路充满时都可以断开充电而不影响其他电池支路的充电。放电时，可以让先放空的某一路电池支路断开系统来保护电池不被过放，同时不影响其他电池支路的继续运行，从而保证多支路系统运行。另外，为避免各路电池支路在并联时产生的环流问题，系统主控模块监控每一路电池支路的总电压，保证各电池支路在并联进多支路系统时，其电池支路电压小于一定的范围，比如与多支路系统总压差在5V以内才允许并联，避免过大的环流对电池系统造成损害。所以多支路系统在投入运行放电的过程中，先让电压最高的电池支路放电，当满足并联条件时逐步并入多支路系统。如果某一路电池支路异常，可以断开该路电池支路，而不影响多支路系统的运行，不过系统主控模块可以通过限制最大功率等措施保证多支路系统的安全可靠运行。

所有模块均采用可靠成熟的设计方案，经过了严格的测试和实际运行检验，保证了产品的可靠性，另外模块设计时充分考虑了轻量化和小型化的设计。系统主控模块是整个系统的中枢系统和控制中心，汇集从控模块和电流采集模块的信息，实现对每一路电池支路的控制和协调。另外主控还具有与充电机和系统总控制器的通信功能，以及其他控制功能、信息存储功能等。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种多支路并联电池系统的控制系统，所述的多支路并联电池系统由多路电池支路并联构成，每一路电池支路由若干单体电池或电池模块串联组成，其特征在于：所述的控制系统包括系统主控模块和若干从控模块，所述的从控模块与每一路电池支路上的若干单体电池或电池模块一一对应连接，从控模块通过CAN总线和与系统主控模块连接，所述的每一路电池支路分别对应设置一个电流采集模块，电流采集模块通过CAN总线与系统主控模块连接。

2.根据权利要求1所述的多支路并联电池系统的控制系统，其特征在于，所述的从控模块包括电压采集模块和温度采集模块；电压采集模块和温度采集模块分别通过CAN总线与系统主控模块连接。

3.根据权利要求1所述的多支路并联电池系统的控制系统，其特征在于，所述的每一路电池支路中分别对应设有一个继电器K，继电器K通过CAN总线与系统主控模块连接。

4.根据权利要求1所述的多支路并联电池系统的控制系统，其特征在于，所述的系统主控模块还分别与系统总控制器、充电机连接。

5.根据权利要求1所述的多支路并联电池系统的控制系统，其特征在于，还包括一高压控制模块，所述的高压控制模块分别与多支路并联电池系统和系统主控模块连接。

6.根据权利要求1所述的多支路并联电池系统的控制系统，其特征在于，所述的并联电池系统回路中还设有一个总电流采集模块，所述的总电流采集模块通过CAN总线与系统主控模块连接。