CN210074089U

CN210074089U - 电池管理系统

Info

Publication number: CN210074089U
Application number: CN201921168259.1U
Authority: CN
Inventors: 张思文; 郑河星
Original assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Svolt Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2029-07-24

Abstract

本实用新型提供一种电池管理系统，包括：服务器、至少一个数据采集单元和与每个所述数据采集单元对应的控制器，其中，每个所述数据采集单元与对应的控制器电连接，所述数据采集单元用于采集电池模块的电池模块信息，并将所述电池模块信息发送给所述控制器，所述控制器用于将所述电池模块信息转发给所述服务器；所述服务器分别与每个控制器电连接，所述服务器用于对所述电池模块信息进行分析，并将分析结果发送给所述控制器；所述控制器还用于根据所述分析结果对所述电池模块进行控制。本实用新型提供的电池管理系统，可以提高对大量电池模块信息处理的能力。

Description

电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种电池管理系统。

背景技术

随着倡导“低碳”能源的提出，以电池作为动力来源的设备越来受到关注，而储能电池管理系统(Business Management System，BMS)作为电池系统的核心部件，是对电池进行管理的系统，因此，通过电池管理系统的管理来提高电池的寿命和安全等性能也是目前主要研究的主题。

现有技术中，如图1所示，大规模的储能BMS系统通常包括由三层架构组成，底层电芯监控控制器(Cell Supervision Controller，CSC)模块、中层从节点电池控制单元(Slave Battery Controller Unit，SBCU)和上层主节点电池控制单元(Master BatteryController Unit，MBCU)，其中，底层CSC模块负责电池模块信息采集，中层SBCU控制器负责对一个电池柜中几十个CSC 模块的信息处理及控制，最上层MBCU总控制器负责对多个电池柜的信息进行分析与控制。因此，一套储能BMS系统通常由几百个CSC模块，几十个 SBCU控制器和一个MBCU总控制器组成。底层CSC模块通过采集电池模块的电池模块信息，进而中层SBCU控制器将会对采集的电池模块信息进行处理和控制，而上层的MBCU总控制器将会对多个SBCU控制器的电池模块信息进行分析与控制。

但是，由于SBCU控制器和MBCU总控制器在对大量数据进行处理的过程中，会涉及到复杂的算法，而SBCU控制器和MBCU总控制器无法满足大量电池模块信息的处理能力。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种电池管理系统，可以提高对电池模块信息的处理能力。

本实用新型实施例提供一种电池管理系统，包括：服务器、至少一个数据采集单元和与每个所述数据采集单元对应的控制器，其中，

每个所述数据采集单元与对应的控制器电连接，所述数据采集单元用于采集电池模块的电池模块信息，并将所述电池模块信息发送给所述控制器，所述控制器用于将所述电池模块信息转发给所述服务器；

所述服务器分别与每个控制器电连接，所述服务器用于对所述电池模块信息进行分析，并将分析结果发送给所述控制器；所述控制器还用于根据所述分析结果对所述电池模块进行控制。

可选的，每个所述数据采集单元包括N个串联连接的电芯监控控制器 CSC模块，所述N个串联连接的CSC模块与所述数据采集单元对应的控制器电连接，N为大于或等于2的正整数。

可选的，所述每个数据采集单元还包括N个电池模块，所述N个电池模块串联连接，所述N个电池模块与所述N个CSC模块一一对应连接。

可选的，所述服务器包括本地服务器和远程服务器。

可选的，所述控制器为从节点电池控制单元SBCU。

可选的，还包括至少一个继电器，所述至少一个继电器分别与至少一个控制器一一对应连接，所述至少一个继电器分别与至少一个数据采集单元一一对应连接；

所述控制器还用于根据所述分析结果，通过所述继电器对所述电池模块进行高压上下电控制。

可选的，所述服务器为本地服务器，所述服务器通过总线或以太网分别与每个所述控制器连接。

可选的，所述服务器为远程服务器，所述服务器通过通信网络分别与每个所述控制器连接。

可选的，所述总线包括CAN总线和/或RS485总线。

可选的，所述电池模块信息包括：电池模块的温度和电池模块电压。

本实用新型提供的一种电池管理系统，该系统包括：服务器、至少一个数据采集单元和与每个所述数据采集单元对应的控制器，其中，每个所述数据采集单元与对应的控制器电连接，所述数据采集单元用于采集电池模块的电池模块信息，并将所述电池模块信息发送给所述控制器，所述控制器用于将所述电池模块信息转发给所述服务器；所述服务器分别与每个控制器电连接，所述服务器用于对所述电池模块信息进行分析，并将分析结果发送给所述控制器；所述控制器还用于根据所述分析结果对所述电池模块进行控制。由于本实用新型提供的电池管理系统中包括有服务器，该服务器可以对电池模块信息进行复杂的计算处理，以满足对大量电池模块信息处理的能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种电池管理系统的结构示意图；

图2本实用新型根据一示例性实施例示出的一种电池管理系统的结构示意图；

图3本实用新型根据另一示例性实施例示出的一种电池管理系统的结构示意图；

图4是本实用新型根据一示例性实施例示出的电池管理系统的功能模块示意图。

附图标记说明：

100：电池管理系统；

11：数据采集单元；

111：CSC模块；

112：电池模块；

12：控制器；

13：服务器；

14：继电器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”及“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型提供的电池管理系统可以应用于以电能为动力能源的设备中。现有技术中电池管理系统中主要通过本地的嵌入式板卡对采集到的电池模块信息进行分析处理，由于本地的嵌入式板卡的电池模块信息处理能力和存储能力有限，并不能很好的满足对大量的电池模块信息的处理能力。

考虑到上述技术问题，本实用新型提出了一种电池管理系统，该系统包括：服务器、至少一个数据采集单元和与每个所述数据采集单元对应的控制器，其中，每个所述数据采集单元与对应的控制器电连接，所述数据采集单元用于采集电池模块的电池模块信息，并将所述电池模块信息发送给所述控制器，所述控制器用于将所述电池模块信息转发给所述服务器；所述服务器分别与每个控制器电连接，所述服务器用于对所述电池模块信息进行分析，并将分析结果发送给所述控制器；所述控制器还用于根据所述分析结果对所述电池模块进行控制。由于本实用新型提供的电池管理系统中包括有服务器，该服务器可以对电池模块信息进行复杂的计算处理，以满足对大量电池模块信息处理的能力。

下面以具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1是现有技术中一种电池管理系统的结构示意图；图2本实用新型根据一示例性实施例示出的一种电池管理系统的结构示意图；图3本实用新型根据另一示例性实施例示出的一种电池管理系统的结构示意图。

如图2-图3所示，该电池管理系统100包括服务器13、至少一个数据采集单元11和与每个所述数据采集单元11对应的控制器12，其中，每个所述数据采集单元11与对应的控制器12电连接，所述数据采集单元11用于采集电池模块112的电池模块信息，并将所述电池模块信息发送给所述控制器 13，所述控制器12用于将所述电池模块信息转发给所述服务器13；所述服务器13分别与每个控制器12电连接，所述服务器13用于对所述电池模块信息进行分析，并将分析结果发送给所述控制器12；所述控制器12还用于根据所述分析结果对所述电池模块112进行控制。

在本实施例中，电池管理系统100包括至少一个数据采集单元11和至少一个控制器12，其中，控制器12与数据采集单元11的数量相同，且数据采集单元11与控制器12为一一对应的关系，数据采集单元11用于采集电池模块112的电池模块信息，并将采集到的电池模块信息发送至对应的控制器12。其中，电池模块信息包括电池模块温度和电池模块电压，电池模块温度可以通过温度传感器获得，具体获取电池模块112的温度的方式，本实用新型并不做任何限制，电池模块112的电压可以通过CSC模块获得，当然也可以通过其他方式获取。

进一步的，至少一个数据采集单元11中的每个数据采集单元11包括N 个CSC模块111，CSC模块111可以为数据采集板，该N个CSC模块111 为串联连接，其中，N为大于或等于2的正整数，可以为3、5或10等，但是CSC模块111的个数需要与电池模块112的个数相同，以便CSC模块111 可以采集与之对应的电池模块112的电池模块信息，具体的，CSC模块111 用于采集电池模块112的电池模块112的温度以及电池模块112的电芯电压。

为了使得数据采集单元11中的CSC模块111对电池模块112的电池模块信息的采集，每个数据采集单元11还包括N个电池模块112，该N个电池模块112与N个CSC模块111一一对应连接。如图3所示，N个电池模块 112串联连接，且每个电池模块112与对应的CSC模块111连接，以便于CSC 模块111采集对应的电池模块112的电池模块信息，其中，N为大于或等于2的正整数。

值得一提的是，数据采集单元11中的CSC模块111还可以根据采集到的电池模块信息，对电池模块112进行均衡控制。示例的，当采集到电池模块112中的一个电池芯的温度过高，可以通过开启风扇或者空调以降温，同时降低该电池芯的充放电功率，提高电池模块112中的其他电芯的充放电功率，以使电池模块112处于稳定的温度状态，这样可以提高电池模块112的寿命。

在本实施例中，数据采集单元11通过CSC模块111采集的电池模块信息发送至与之对应的控制器12，控制器12在接收到电池模块信息后，将电池模块信息转发至服务器13，经服务器13对电池模块信息分析后，得到分析结果，服务器13会将分析结果反馈给控制器12，此时，控制器12还用于根据接收到的分析结果，对电池模块112进行控制。所以，控制器12不仅用于将电池模块信息转发至服务器13，还用于根据分析结果，对电池模块112 进行控制，其中，控制器12可以为SBCU控制器。

在本实施例中，控制器12还用于采集N个串联电池模块112的电压和电流，并将采集到的N个串联电池模块112的高压和电流与数据采集单元11 采集到的电池模块信息一并发送至服务器13。

在本实施例中，数据采集单元11用于采集电池模块112的电池模块信息，并将电池模块信息发送至控制器12，进而控制器12将数据采集单元11采集到的电池模块信息以及控制器12采集到的N个串联电池模块112的高压和电流一并转发至服务器13。因此，数据采集单元11和控制器12分别执行采集和转发的操作，并不需要对采集的电池模块信息进行处理，这样可以避免现有技术中CSC采集板和SBCU控制器的使用功能局限性，也即本实用新型提供的电池管理系统100中的数据采集单元11和控制器12具有通用性，进一步的降低了电池管理系统100的开发成本。

在控制器12将电池模块信息发送至服务器13后，服务器13将会对接收到的电池模块信息进行分析，以获得分析结果。其中，在本实施例中服务器 13可以为远程服务器，当然也可以为本地服务器。当服务器13为本地服务器时，至少一个控制器12与服务器13之间可以通过总线或以太网进行连接，以使每个控制器12与服务器13进行通信。其中，总线可以但不局限于CAN 总线和/或RS485总线，对于总线的类型并不做任何限定。当然，在服务器 13为本地服务器时，也可以通过以太网与每一个控制器12进行通信。当服务器13为远程服务器时，至少一个控制器12与远程服务器13之间通过通信网络进行通信。例如，通信网络可以为第三代移动通信技术3G网络、第四代移动通信技术4G网络或无线保真WIFI网络，具体采用的通信网络类型并不做任何限定。

另外，在本实施例中，可以将数据采集单元11和控制器12作为本地BMS 系统，远程服务器为对电池模块信息进行处理和分析的系统后端平台。当服务器13为远程服务器时，远程服务器可以通过通信网络，同时接收处于不同地区的本地BMS系统中每个控制器12发送的电池模块信息，并可以对不同地区的本地BMS系统中的电池模块信息进行处理与分析。也即一个远程服务器可以同时监控多个本地BMS系统，这样可以实现软件的复用，不需要考虑不同嵌入式处理器算法移植和软硬件重新开发和测试的问题，大大节省了开发周期。

具体的，服务器13在接收到电池模块信息后，对电池模块信息进行处理和分析的过程，下面进行详细的描述。

图4是本实用新型根据一示例性实施例示出的电池管理系统的功能模块示意图。如图4所示，可以按照功能将电池管理系统100分为数据采集层以及服务器13中的数据预处理层、数据存储层、算法分析层和应用层。首先，数据采集层中包含有数据采集单元11采集到的电池模块信息，例如，电池模块112中电芯的温度、电芯的电压，以及控制器12采集到的电池模块112的高压和电流等信息，控制器12将数据采集层采集到的电池模块信息和控制器 12采集到的电池模块112的高压和电流等信息发送至服务器13的数据预处理层，进而数据预处理层对接收到的电池模块信息进行预处理，预处理可以包括对电池模块信息的过滤和整理，例如，在多次采集到的同一电芯的温度 25℃、26℃、27℃、35℃、24℃、23℃和26℃中，很明显的，35℃较其他的温度信息相差较大，此时，可以将35℃作为无效信息，数据预处理层将该信息删除。另外，数据预处理层还对采集的电池模块信息进行类别整理，例如，可以将采集到的电池模块信息分为参数数据和故障数据等。

在数据预处理层对电池模块信息进行过滤和整理后，进一步的将预处理后的电池模块信息传输给数据存储层，数据存储层用于将预处理后的电池模块信息进行分类存储。例如，将参数数据存储在参数数据文件中，将故障数据存储在故障存储数据库中，当然，还可以将分类存储后的电池模块信息一并存储在数据库中，将电池模块信息中的数据以存储在数据库中，这样方便查找历史的数据。进一步的，服务器中的数据存储模块可以同时存储多个本地BMS系统的电池模块信息，以满足电池模块信息的存储功能。

为了更精确的对电池模块信息的分析，本实施例提供的服务器13中还包括了算法分析层，在算法分析层中包括有多种算法，例如，对电池模块信息的剩余电量算法、剩余能量算法、功率预测算法和健康评估算法等。服务器 13通过算法分析层中的各种算法，可以获得电池模块信息的分析结果，以便根据电池模块信息的分析结果对电池模块112进行控制。同时，算法分析层还可以将分析结果传输至数据存储层进行存储，这样使得在数据存储层中的数据库存储有大量的历史数据。而基于大量的电池模块信息，一方面，可以对算法分析层中的算法进行智能学习，进而可以不断的优化算法分析层中的各种算法；另一方面，数据库中的大量电池模块信息还可以为智能诊断和维护服务提供依据，以节省系统维修成本。

进一步的，服务器13中还包括有应用层，服务器13通过应用层调用算法分析层中的算法对电池模块信息进行不同的算法进行分析。另外，应用层还可以实现电池模块112的绝缘电阻计算、用户管理、均衡管理、故障诊断以及热管理等。其中，服务器13可以通过应用层对用户的管理，例如，当服务器13同时监控多个不同地区的本地BMS系统时，可以通过应用层对不同的用户进行管理。均衡管理可以为对一个本地BMS系统中的多个控制器12 的管理，例如，若在多个控制器12发送的电池模块信息中存在差异较大时，可以通过应用层的均衡管理向控制器12反馈信息，以使控制器12对电池模块112的控制。故障诊断为服务器13通过应用层根据算法分析层获得的电池模块112健康分析结果，对电池模块112进行故障的诊断。

在本实施例中，通过将各种复杂的算法放在服务器13中实现，一方面，提高了算法的控制智能化和算法的精确度，另一方面，也解决了现有技术使用本地嵌入式处理器时的运算能力有限的问题。

在服务器13获得到电池模块信息的分析结果后，服务器13通过应用层向控制器12反馈分析结果，以使控制器12根据分析结果，对电池模块112 进行控制。

为了可以更为准确的控制电池模块112，本实用新型实施例提供的电池管理系统100中还包括有至少一个继电器14，如图3所示，至少一个继电器 14分别与至少一个控制器12一一对应连接，且至少一个继电器14还分别与至少一个数据采集单元11一一对应连接，控制器12在接收到服务器13反馈的分析结果，根据分析结果，并通过继电器14对电池模块112进行高压上下电控制。

在本实施例中，将服务器13作为本地BMS系统的后端平台，简化了本地BMS系统的功能，提高本地BMS系统中的数据采集单元11和控制器12 的通用性，同时，通过管控多个分布在不同地区的本地BMS系统，又可以提高智能诊断和维护的便利性。

本实用新型提供的一种电池管理系统100，该系统包括：服务器13、至少一个数据采集单元11和与每个所述数据采集单元11对应的控制器12和，其中，每个所述数据采集单元11与对应的控制器12电连接，所述数据采集单元11用于采集电池模块112的电池模块信息，并将所述电池模块信息发送给所述控制器12，所述控制器12用于将所述电池模块信息转发给所述服务器13；所述服务器13分别与每个控制器12电连接，所述服务器13用于对所述电池模块信息进行分析，并将分析结果发送给所述控制器12；所述控制器12还用于根据所述分析结果对所述电池模块112进行控制。由于本实用新型提供的电池管理系统100中包括有服务器13，该服务器13可以对电池模块信息进行复杂的计算处理，以满足对大量电池模块信息处理的能力。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解本实施例使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：服务器、至少一个数据采集单元和与每个所述数据采集单元对应的控制器，其中，

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个所述数据采集单元包括N个串联连接的电芯监控控制器CSC模块，所述N个串联连接的CSC模块与所述数据采集单元对应的控制器电连接，N为大于或等于2的正整数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述每个数据采集单元还包括N个电池模块，所述N个电池模块串联连接，所述N个电池模块与所述N个CSC模块一一对应连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述服务器包括本地服务器和远程服务器。

5.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器为从节点电池控制单元SBCU。

6.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，还包括至少一个继电器，所述至少一个继电器分别与至少一个控制器一一对应连接，所述至少一个继电器分别与至少一个数据采集单元一一对应连接；

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述服务器为本地服务器，所述服务器通过总线或以太网分别与每个所述控制器连接。

8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述服务器为远程服务器，所述服务器通过通信网络分别与每个所述控制器连接。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述总线包括CAN总线和/或RS485总线。

10.根据权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述电池模块信息包括：电池模块温度和电池模块电压。