CN210839016U - 一种多路并联用的锂电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多路并联用的锂电池系统，其可保持多路间电压一致，解决环流或大电流冲击等问题，延长电池使用寿命；其包括BMS及多个支路模块，支路模块之间并联连接，每个支路模块均包括由单体电芯串联而成的锂电池模组，其还包括并联连接的均衡模块、充电模块、放电模块，且分别与BMS相连接；多个支路模块并联后的总正端与BMS及均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点一端均相连接，总负端与BMS及均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点另一端均相连接；支路模块还包括熔断器、支路电流传感器、支路继电器，熔断器、锂电池模组、支路电流传感器、支路继电器依次串联连接，且支路电流传感器、支路继电器均与BMS连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池技术领域，具体为一种多路并联用的锂电池系统。
背景技术
随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流，作为一种能量存储装置的锂电池组通常包括单体电芯或模块、电子部件、电池箱及与其他外部系统的接口；在实际应用中，整个锂电池组通常由若干个锂电池模块组成，锂电池模块是单体电池在物理结构和电路上连接起来的构成电池包或系统的最小分组，可作为一个单元替换。
而随着用电量需求的增大，单体电池容量增加又存在局限性，所以往往需要多个单体并联来满足容量需求，目前，传统的电池成组方式，往往采取先进行多个单体的并联，再进行串联的连接方式，也就是常说的先并后串，这样的方式，虽然电池管理系统的控制难度和成本可得到有效控制，但有个致命的缺点，就是无法监控到每个单体。更好的方式是先串后并。但是，锂电池的一致性却很难很好的保证，加之成组后整组的内阻和自耗电难免略有差异，所以在使用过程中并联在一起的多路电池之间可能会出现电压不一致，就会出现环流或大电流冲击等问题，从而导致失效情况发生，甚至恶性事故，也会大大降低电池使用寿命。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种多路并联用的锂电池系统，其可保持多路间电压一致，解决环流或大电流冲击等问题，延长电池使用寿命。
其技术方案是这样的：一种多路并联用的锂电池系统，其包括BMS及多个支路模块，所述支路模块之间并联连接，每个所述支路模块均包括由单体电芯串联而成的锂电池模组，其特征在于：其还包括均衡模块，用于均衡系统压差；
充电模块，用于系统进行充电操作；
放电模块，用于系统进行放电操作；
所述均衡模块、放电模块、充电模块之间并联连接，且分别与所述BMS相连接；多个所述支路模块并联后的总正端与所述BMS及所述均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点一端均相连接，总负端与所述BMS及所述均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点另一端均相连接；
所述支路模块还包括熔断器、支路电流传感器、支路继电器，所述熔断器、锂电池模组、支路电流传感器、支路继电器依次串联连接，且所述支路电流传感器、支路继电器均与所述BMS连接。
其进一步特征在于：
所述均衡模块包括串联连接的均衡继电器、均衡负载，所述均衡继电器、均衡负载均与所述BMS相连接，所述均衡继电器与所述总正端相连接，所述均衡负载与所述总负端相连接；
所述充电模块包括串联连接的充电继电器、充电设备，所述充电继电器、充电设备均与所述BMS相连接，所述充电继电器与所述总正端相连接，所述充电设备与所述总负端相连接；
所述放电模块包括串联连接的放电继电器、负载设备，所述放电继电器、负载设备均与所述BMS相连接，所述放电继电器与所述总正端相连接，所述负载设备与所述总负端相连接。
本实用新型的有益效果是，整个多路并联用的锂电池系统通过多个支路模块并联构成，且并联连接有均衡模块、放电模块、充电模块，则在BMS采集每路的静态总电压后，进行模式判断，可根据相应的情况进行均衡或是放电或是充电模式操作，从而可保持各支路间电压的一致性，有效解决环流或大电流冲击等问题，防止失效情况发生，延长电池使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的一种多路并联用的锂电池系统，其包括BMS及2个支路模块，本实施例中采用2路支路并联为例，在实际应用中，不局限于两路，2个支路模块之间并联连接，每个支路模块均包括由单体电芯串联而成的锂电池模组，其还包括均衡模块，用于均衡系统压差；
充电模块，用于系统进行充电操作；
放电模块，用于系统进行放电操作；
均衡模块、放电模块、充电模块之间并联连接，且分别与BMS相连接；2个支路模块并联后的总正端与BMS及均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点一端均相连接，实现BMS实时采集系统总压；总负端与BMS及均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点另一端均相连接，实现BMS进行负极总压检测；
支路模块还包括熔断器、支路电流传感器、支路继电器，熔断器、锂电池模组、支路电流传感器、支路继电器依次串联连接，且支路电流传感器、支路继电器均与BMS连接。
其中，支路电流传感器负责实时采集各支路的支路电流并上报给BMS；BMS可直接采集各支路静态总电压及系统总压；支路继电器的吸合和断开由BMS来控制，实现该支路的连接导通和断开。
均衡模块包括串联连接的均衡继电器、均衡负载，均衡继电器、均衡负载均与BMS相连接，均衡继电器与总正端相连接，均衡负载与总负端相连接，从而构成放电均衡回路。
充电模块包括串联连接的充电继电器、充电设备，充电继电器、充电设备均与BMS相连接，充电继电器与总正端相连接，充电设备与总负端相连接，从而构成充电回路。
放电模块包括串联连接的放电继电器、负载设备，放电继电器、负载设备均与BMS相连接，放电继电器与总正端相连接，负载设备与总负端相连接，从而构成放电回路。
如图2所示，一种多路并联用的锂电池系统的控制方法，其包括以下步骤：
S1、BMS上电自检，随后分别采集每条支路的静态总电压，进行模式判断；
S2、进行模式判断时，若各支路的静态总电压压差在设定的均衡阈值内，如小于1V，则多路并联用的锂电池系统进入正常模式，此时，闭合各支路模块上的支路继电器，然后根据放电还是充电需求，分别吸合相应充电继电器或是放电继电器，进行正常的放电或充电操作；
进行模式判断时，若各支路的支路静态总电压压差超过均衡阈值，但小于安全阈值，如大于1V，小于5V，则多路并联用的锂电池系统进入均衡过程，均衡过程根据多路并联用的锂电池系统当前是放电过程还是充电过程，将分别运行预热模式或均衡充电模式：
S2.1、预热模式下，根据步骤S1中采集到的各支路的静态总电压，BMS控制闭合最高支路静态总电压的支路的支路继电器，再闭合均衡继电器，则均衡负载工作，BMS实时采集该支路的动态总电压，当达到一定的阈值后，均衡负载停止工作，并断开均衡继电器，此时再次确认各支路的静态总电压之间的压差是否在均衡阈值内，进行模式判断，如果在均衡阈值内，则开始正常放电，如果不在均衡阈值内，则重复步骤S2.1中操作；
S2.2、均衡充电模式下，BMS控制充电设备进行降功率处理，本实施例中采用了2路支路并联，则降一半功率；若是3路支路并联，则降三分之一的功率，以此类推；
然后根据步骤S1中采集到的各支路的静态总电压，闭合除最高的支路总电压以外的其他支路的支路继电器，再闭合充电继电器，以对多路并联用的锂电池系统进行充电，则在多路并联用的锂电池系统总压达到一定的阈值后，充电设备停止充电，并断开充电继电器，此时再次确认各支路的静态总电压之间的压差是否在均衡阈值内，进行模式判断，如果在均衡阈值内，则开始满功率充电，如果不在均衡阈值内，则重复步骤S2.2中操作；
进行模式判断时，若各支路的支路静态总电压之间的压差超过设定的安全阈值，如大于5V，此时，如果是在充电状态下，则会进入均衡充电模式，结束均衡充电模式后再做模式判断；如果是在放电状态下，多路并联用的锂电池系统进入备用模式，则在备用模式下，多路并联用的锂电池系统对存在故障的支路进行断路屏蔽，降功率运行，并发出告警。虽然此时，多路并联用的锂电池系统功率被降低，但是整个系统还是可以运行的。此时，BMS实时采集该存在故障的支路的动态总电压，当达到均衡阈值时，会提醒并询问用户是否尝试恢复正常模式，如果用户选择恢复，则提醒用户在安全的状态下重启系统，然后重新进行模式判断。如果用户不理会，则无操作。
若经过2次均衡充电模式操作，或者备用模式到正常模式的恢复操作次数超过2次，多路并联用的锂电池系统仍旧无法进入正常模式，即说明某一支路出现故障，多路并联用的锂电池系统进入备用模式，则在备用模式下，多路并联用的锂电池系统对存在故障的支路进行断路屏蔽，发出告警的同时降功率运行；
在任意的模式下，各支路的支路电流传感器均实时采集电流值传至BMS，如果电流异常，BMS将告警，切断对应的支路或是整个多路并联用的锂电池系统。
Claims (4)
1.一种多路并联用的锂电池系统，其包括BMS及多个支路模块，所述支路模块之间并联连接，每个所述支路模块均包括由单体电芯串联而成的锂电池模组，其特征在于：其还包括均衡模块，用于均衡系统压差；
充电模块，用于系统进行充电操作；
放电模块，用于系统进行放电操作；
所述均衡模块、放电模块、充电模块之间并联连接，且分别与所述BMS相连接；多个所述支路模块并联后的总正端与所述BMS及所述均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点一端均相连接，总负端与所述BMS及所述均衡模块、放电模块、充电模块并联后的节点另一端均相连接；
所述支路模块还包括熔断器、支路电流传感器、支路继电器，所述熔断器、锂电池模组、支路电流传感器、支路继电器依次串联连接，且所述支路电流传感器、支路继电器均与所述BMS连接。
2.根据权利要求1所述的一种多路并联用的锂电池系统，其特征在于：所述均衡模块包括串联连接的均衡继电器、均衡负载，所述均衡继电器、均衡负载均与所述BMS相连接，所述均衡继电器与所述总正端相连接，所述均衡负载与所述总负端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种多路并联用的锂电池系统，其特征在于：所述充电模块包括串联连接的充电继电器、充电设备，所述充电继电器、充电设备均与所述BMS相连接，所述充电继电器与所述总正端相连接，所述充电设备与所述总负端相连接。
4.根据权利要求1所述的一种多路并联用的锂电池系统，其特征在于：所述放电模块包括串联连接的放电继电器、负载设备，所述放电继电器、负载设备均与所述BMS相连接，所述放电继电器与所述总正端相连接，所述负载设备与所述总负端相连接。
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| CN110854965A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-02-28 | 苏州德博新能源有限公司 | 一种多路并联用的锂电池系统及其控制方法 |
| CN112109589A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-22 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种电池故障处理方法、装置、车辆及存储介质 |
| CN112510324A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-03-16 | 安徽和鼎机电设备有限公司 | 一种叉车锂电池组并联拓扑结构及充放电控制方法 |
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