CN211980819U - 电池管理系统与组合电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种电池管理系统与组合电池，其中，电池管理系统，应用于组合电池，所述组合电池包括电池模组，所述电池管理系统包括：放电开关、充电开关以及用于加热所述电池模组的加热元件，所述加热元件包括第一加热元件与第二加热元件中的至少一项；其中，所述放电开关与所述充电开关串联，所述第一加热元件与所述放电开关并联，所述第二加热元件与所述充电开关并联。本实用新型实施例降低了在电池模组内部设置加热结构的需求，有助于减小电池模组体积，提高电池模组的能量密度。

Description

电池管理系统与组合电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统与组合电池。

背景技术

当前，电池模组已经较为广泛地应用在储能、电动汽车等领域中。众所周知，许多类型的电池模组在低温环境下充放电性能较差。为保证在低温环境下的充放电性能，通常会为电池模组配设加热结构。

现有技术中，加热结构通常为加热膜、加热带或者是PTC加热陶瓷等，这些加热结构往往占据了较多的电池模组内部空间，进而导致电池模组的体积较大，能量密度较低。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电池管理系统与组合电池，以解决现有电池模组的体积较大，能量密度较低的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

本实用新型实施例提供了一种电池管理系统，应用于组合电池，所述组合电池包括电池模组，所述电池管理系统包括：放电开关、充电开关以及用于加热所述电池模组的加热元件，所述加热元件包括第一加热元件与第二加热元件中的至少一项；

其中，所述放电开关与所述充电开关串联，所述第一加热元件与所述放电开关并联，所述第二加热元件与所述充电开关并联。

本实用新型实施例还提供了一种组合电池，包括电池模组与上述的电池管理系统；

所述电池管理系统与所述电池模组电连接，且所述电池管理系统所包括的加热元件设置于所述电池模组上。

本实用新型实施例提供的电池管理系统中，针对放电开关和/或充电开关这类开关结构并联了加热元件，在温度较低的环境下，能够通过断开相应的开关结构，使得并联于该开关结构的加热元件中存在电流通过，并能将加热元件中产生的热量用于电池模组的加热，从而降低了在电池模组内部设置加热结构的需求，有助于减小电池模组体积，提高电池模组的能量密度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中电池管理系统与组合电池之间的电路连接结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的组合电池的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中输入设备的界面示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本实用新型的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本实用新型的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

本实用新型实施例提供的电池管理系统，应用于组合电池，所述组合电池包括电池模组，如图1所示，所述电池管理系统包括：放电开关101、充电开关103以及用于加热所述电池模组的加热元件，所述加热元件包括第一加热元件102与第二加热元件104中的至少一项；其中，所述放电开关101与所述充电开关103与串联，所述第一加热元件102与所述放电开关101并联，所述第二加热元件104与所述充电开关103并联。

本实施例中，加热元件可以是例如电阻、二极管等具有一定阻值的元件，在有电流通过的情况下，会产生热量以对电池模组进行加热。

以加热元件同时包括第一加热元件102与第二加热元件104为例，第一加热元件102与第二加热元件104分别并联在放电开关101和充电开关103上；在电池模组200正常充放电情况下，例如电池模组200的工作温度和工作电流等均处于比较合适的范围内，此时放电开关101和充电开关103可以同时闭合，第一加热元件102和第二加热元件104同时被短路，从而不会产生热量；而当电池模组200的工作温度较低时，可以断开放电开关101和/或充电开关103，相应地，第一加热元件102和/或第二加热元件104中将会有电流通过，从而产生热量对电池模组200进行加热。

同样地，在加热元件仅包括第一加热元件102，或者仅包括第二加热元件104的情况下，加热元件的工作原理与上文相似，此处不再赘述。

本实用新型实施例提供的电池管理系统中，针对放电开关和/或充电开关这类开关结构并联了加热元件，在温度较低的环境下，能够通过断开相应的开关结构，使得并联于该开关结构的加热元件中存在电流通过，并能将加热元件中产生的热量用于电池模组的加热，从而降低了在电池模组内部设置加热结构的需求，有助于减小电池模组体积，提高电池模组的能量密度。

对于电池管理系统，通常情况下，当电池模组200正常的充放电时，放电开关101和充电开关103都是完全闭合的；而当电池模组200处于充电保护状态时，放电开关101保持闭合，充电开关103会断开；当电池模组200处于放电保护状态时，充电开关103保持闭合，放电开关101会断开。

为避免电池模组200处于放电保护状态时，由于第一加热元件102并入到电池模组200的放电电路中导致放电电流依然较大的情况，如图2所示，本实施例中，在所述加热元件包括第一加热元件102的情况下，所述第一加热元件102包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述放电开关101的第一端以及所述电池模组200的负极，所述第一二极管的负极连接所述放电开关101的第二端以及所述充电开关103的第一端。

如此，在电池模组200处于放电保护状态时，放电开关101断开，且第一二极管反接在上述放电电路中，近似于断路，从而保证放电保护的效果。

相似地，为避免电池模组200处于充电保护状态时，由于第二加热元件104并入到电池模组200的充电电路中导致充电电流依然较大的情况，如图2所示，本实施例中，在所述加热元件包括第二加热元件104的情况下，所述第二加热元件104包括第二二极管，所述第二二极管的正极连接所述充电开关103的第二端以及所述电池模组200的正极，所述第二二极管的负极连接所述放电开关101的第二端以及所述充电开关103的第一端。

如此，在电池模组200处于充电保护状态时，充电开关103断开，且第二二极管反接在上述充电电流中，近似于断路，从而保证充电保护的效果。

在一个优选例中，加热元件包括第一加热元件102与第二加热元件104，且第一加热元件102包括上述的第一二极管，第二加热元件104包括上述的第二二极管。在对电池模组200进行充放电，并且达到一定条件，例如工作温度较低或者工作电流较低时，可以通过灵活地控制充电开关103或放电开关101这些开关结构进行断开或闭合，在断开某一开关结构后，电流流经并联于该断开的开关结构的二极管，并在该二极管中产生热量。

举例来说，在对电池模组200充电的过程中，若需要对电池模组200进行加热，可以断开放电开关101，第一二极管正向导通；或者，在电池模组200放电过程中，若需要对电池模组200进行加热，可以断开充电开关103，第二二极管正向导通。二极管正向导通时可以具有0.3～1.0V不等的导通管压降，通过电流后会产生较高的热量，可以起到对电池模组200的加热效果，从而在保证对电池模组200的加热效果的同时，可减少电池模组200内部的加热结构，减小电池模组200体积和质量，提高能量密度，降低组合电池的制造成本。与此同时，由于二级管在反向接入时，能够起到近似断路的作用，从而还可以保证充电保护和放电保护的效果。

容易理解的是，二极管与电池模组的连接关系，可以是直接连接，也可以是通过其他类型的电路结构进行连接的，能够实现以上工作过程即可。

可选地，所述电池管理系统还包括控制电路；所述控制电路连接所述放电开关101的控制端与所述充电开关103的控制端。

本实施例通过控制电路来控制放电开关101和充电开关103进行闭合或断开，有助于提高加热控制的便捷性。至于通过控制电路对开关的开闭状态进行控制，属于现有技术，此处不再赘述。

在一个示例中，所述放电开关101和/或所述充电开关103可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)，当然，实际应用中，上述放电开关101和充电开关103也可以根据需要选择其他类型的晶体管。

为便于合理把握对电池模组200的加热时机，可以在电池管理系统中增加例如电流测量装置与温度测量装置等测量装置中的至少一项。

例如，在一个示例中，考虑到低温环境下，电池模组200的工作电流较正常工作环境下的工作电流低，所述电池管理系统还包括用于测量所述电池模组200的电流的电流测量装置，所述电流测量装置用于测量所述电池模组200的电流；所述电流测量装置与所述控制电路电连接。

再例如，在一个示例中，可以直接将电池模组200的温度作为加热控制的依据。具体地，所述电池管理系统还包括用于测量所述电池模组200的温度的温度测量装置；所述温度测量装置与所述控制电路电连接。

以上电流测量装置与温度测量装置可以同时设置，也可以单独设置。至于依据电流或者温度进行加热控制，具体来说，依据电流或温度进行开关结构的开关状态的控制，均可以通过现有技术来实现，此处不再赘述。

可选地，所述电池管理系统还包括输入设备；所述输入设备与所述控制电路电连接。

在一些可行的实施方式中，通过输入设备，可以对放电开关101与充电开关103的开关状态、维持时间等内容进行控制。

如图3所示，本实用新型实施例还提供了一种组合电池，包括电池模组200与上述的电池管理系统；

所述电池管理系统与所述电池模组200电连接，且所述电池管理系统所包括的加热元件设置于所述电池模组200上。

值得注意的是，本实施例提供的组合电池是包括了上述电池管理系统的组合电池，上述电池管理系统中的所有实施例均可应用到本实施例提供的组合电池中，并能够取得相同的技术效果。

可选地，所述组合电池还包括用于连接负载301或充电机302的电池端子；所述电池端子通过所述电池管理系统与所述电池模组200连接。

以下针对应用有本实用新型实施例提供的组合电池的一个具体应用实施例进行说明：

本应用实施例中，组合电池包括了电池管理系统与电池模组200。其中，电池管理系统主要包括主体结构110和控制电路；该主体结构110安装在电池模组200上，当达到某个设定条件时，例如电池模组200的温度低于某一温度阈值时等等，通过控制电路的控制，使得主体结构110产生热量，从而对电池模组200进行加热。

具体来说，所述主体结构110主要由放电MOSFET寄生二极管(对应上述的第一二极管)、放电MOSFET(对应上述的放电开关101)、充电MOSFET(对应上述的充电开关103)以及充电MOSFET寄生二极管(对应上述的第二二极管)构成。

所述控制电路主要包括充电MOSFET控制单元与放电MOSFET控制单元；其中，充电MOSFET控制单元用于对充电MOSFET的开关状态进行控制，放电MOSFET控制单元用于对放电MOSFET的开关状态进行控制。

可选地，电池管理系统还可以包括输入设备，如图4所示，输入设备可以用于显示第一控件121与第二控件122。在以上硬件结构的基础上进一步改进，可以使得在接收到用户针对第一控件121的第一输入的情况下，充电MOSFET控制单元可以对充电MOSFET的开关状态进行相应控制；在接收到用户针对第二控件122的第二输入的情况下，放电MOSFET控制单元可以对放电MOSFET的开关状态进行相应控制。

此外，电池管理系统还可以包括温度测量装置与电流测量装置，温度测量装置用于测量电池模组200的温度，电流测量装置用于测量电池模组200的工作电流，如充电电流或放电电流。

当电池模组200处于充电状态下，当检测到温度最小值小于-10℃时，充电电流小于10A时，放电MOSFET控制单元控制放电MOSFET断开，此时电流只流经放电MOSFET寄生二极管，在放电MOSFET寄生二极管不发生击穿的情况下，放电MOSFET寄生二极管通过其自身的内阻产生热量，该热量通传导至电池模组200，对电池模组200进行加热。

当电池模组200处于放电状态下，当检测到温度最小值小于-20℃时，放电电流小于10A时，充电MOSFET控制单元控制充电MOSFET断开，此时电流只流经充电MOSFET寄生二极管，在充电MOSFET寄生二极管不发生击穿的情况下，充电MOSFET寄生二极管通过其自身的内阻产生热量，该热量通传导至电池模组200，对电池模组200进行加热。

以上所述的是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池管理系统，应用于组合电池，所述组合电池包括电池模组，其特征在于，所述电池管理系统包括：放电开关、充电开关以及用于加热所述电池模组的加热元件，所述加热元件包括第一加热元件与第二加热元件中的至少一项；

其中，所述放电开关与所述充电开关串联，所述第一加热元件与所述放电开关并联，所述第二加热元件与所述充电开关并联。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，在所述加热元件包括第一加热元件的情况下，所述第一加热元件包括第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述放电开关的第一端以及所述电池模组的负极，所述第一二极管的负极连接所述放电开关的第二端以及所述充电开关的第一端。

3.根据权利要求1或2所述的电池管理系统，其特征在于，在所述加热元件包括第二加热元件的情况下，所述第二加热元件包括第二二极管，所述第二二极管的正极连接所述充电开关的第二端以及所述电池模组的正极，所述第二二极管的负极连接所述放电开关的第二端以及所述充电开关的第一端。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括控制电路；所述控制电路连接所述放电开关的控制端与所述充电开关的控制端。

5.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括用于测量所述电池模组的电流的电流测量装置，所述电流测量装置用于测量所述电池模组的电流；所述电流测量装置与所述控制电路电连接。

6.根据权利要求4或5所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括用于测量所述电池模组的温度的温度测量装置；所述温度测量装置与所述控制电路电连接。

7.根据权利要求4所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括输入设备；所述输入设备与所述控制电路电连接。

8.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述放电开关和/或所述充电开关为金属氧化物半导体场效应晶体管。

9.一种组合电池，其特征在于，包括电池模组与如权利要求1至8中任一项所述的电池管理系统；

所述电池管理系统与所述电池模组电连接，且所述电池管理系统所包括的加热元件设置于所述电池模组上。

10.根据权利要求9所述的组合电池，其特征在于，所述组合电池还包括用于连接负载或充电机的电池端子；所述电池端子通过所述电池管理系统与所述电池模组连接。

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