CN212342707U - 电池模块自动定址系统及其电池模块 - Google Patents

Abstract

一种电池模块自动定址系统，应用于由电源线以及信号线所链结的菊花链拓朴，电池模块自动定址系统包括电池管理模块以及多数个电池模块，电池管理模块具有输出端以及输入端，输出端通过电源线输出供电电源，且通过信号线输出具有多数个识别码的识别码组，各电池模块通过菊花链拓朴彼此串联耦接于输出端以及输入端之间，且各电池模块包括通信隔离单元、开关单元以及控制单元。当控制单元判断通信隔离单元所接收的识别码正确时，控制开关单元导通，且通过电源线输出供电电源。

Description

电池模块自动定址系统及其电池模块

技术领域

本实用新型有关一种自动定址系统，尤指对多数个电池模块进行自动定址处理的电池模块自动定址系统及其电池模块。

背景技术

以高度电子化以及数字化的现代生活来说，充足且稳定的电力供应极其重要，举凡个人行动数据网络、智能家庭、云端运算、厂房或乃至整个企业生产链，都需要有电力才得以正常运作。为此，业界有人提出了将多余电力进行储存以待电力不足、用电量高峰或停电时再释放出电力的系统，其称之为能源储存系统(Energy Storage System,ESS)。应用在ESS的电力储存技术包括一般市电电网(例如热能的火力发电或核能发电等)、锂离子电池(例如氧化锂铁磷电池等)、压缩空气电力储存(CAES)、飞轮储能、抽蓄水力发电、太阳能电池发电、风力发电、不断电系统(UPS)等，ESS具有调节可再生能源供电不稳定情况、减少商业及住宅用户能源使用成本，以及协助电网系统业者维持稳定供电频率等优点。

由于ESS的系统架构是采用多数个电池模块同时管理的方式运行，为了达到需量管理、电力调度、平滑再生能源等高效功率调节方案，故对于多数个电池模块的识别与编码相当重要。现有技术的ESS针对多数个电池模块的管理方式有手动方式与自动方式两种。所述手动方式可以是指拨开关控制各电池模块的ID编码，或使用烧录程序将ID编码通过I2C写入EEPROM。所述自动方式可以使多数个电池模块接续传输ID编码，即每个电池模块以接力方式完成编码，各电池模块在收到ID编码之后对自己的接收端设为无效，且对相邻的下一个电池模块发布在自已所收到之ID编码再加1之后的另一ID编码，使各电池模块具不同ID编码而可供系统识别。

然而，现有技术的手动方式固然有其不方便、增加制造与维护成本以及可能因为人为操作以致失误的问题。现有技术的自动方式在所有电池模块均正常时，可以顺利地使多数个电池模块接续传输ID编码，并完成整个编码程序，一旦其中有任一电池模块故障时，则ID编码的传输将被中断而无法继续传输，以致系统无法正确识别所有电池模块，产生用电效率无法维持的技术问题。

为此，如何设计出一种电池模块自动定址系统及其电池模块，来解决前述的技术问题，乃为本案实用新型人所研究的重要课题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电池模块，其应用于自动编码，可降低制造与维护成本，且避免人为操作失误的目的。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池模块包括通信隔离单元、开关单元以及控制单元；其中，通信隔离单元通过电源线接收供电电源，且通过信号线接收识别码；开关单元耦接电源线；控制单元耦接通信隔离单元与开关单元；其中，当控制单元判断通信隔离单元所接收的识别码正确时，控制开关单元导通，且通过电源线输出供电电源；其中，信号线在不通过通信隔离单元、开关单元以及控制单元的情况下，将识别码输入所述电池模块并自所述电池模块输出。

进一步而言，上述的电池模块更包括电池输入端以及电池输出端；其中，电池输入端通过电源线传输供电电源至通信隔离单元，以及通过信号线传输识别码至通信隔离单元；电池输出端通过信号线直接耦接至电池输入端；电池输入端与电池输出端之间的电源线的导通与关断通过控制单元对开关单元进行控制。

进一步而言，开关单元未受控制的初始状态为一常闭型的开关单元；开关单元受控制的初始状态为一常开型的开关单元。

进一步而言，通信隔离单元自接收供电电源之后才致能，且通信隔离单元开始把接收到的识别码传输给控制单元。

进一步而言，当控制单元判断识别码正确时，控制单元提供控制信号导通开关单元。

进一步而言，当控制单元判断识别码不正确时，开关单元保持关断状态。

进一步而言，通信隔离单元包括光耦合器或数字隔离器。

进一步而言，控制单元包括微控制器、微处理器、中央处理器、特殊应用集成电路或系统单晶片的其中一者。

本实用新型还提供了一种电池模块自动定址系统，其简化接线复杂度，且通过自动编码可降低制造与维护成本，避免人为操作失误；在本实用新型中，不会因为任一电池模块故障时而使如现有技术中所述的ID编码的传输被中断传输，为此系统得以正确识别所有电池模块，达到降低制造与维护成本且用电效率有效维持的目的。

本实用新型所提供的电池模块自动定址系统应用于菊花链拓朴，菊花链拓朴由电源线以及信号线所链结，电池模块自动定址系统包括电池管理模块以及多数个电池模块；其中，电池管理模块具有输出端以及输入端，输出端通过电源线输出供电电源，且通过信号线输出具有多数个识别码的识别码组；各电池模块通过菊花链拓朴彼此串联耦接于输出端以及输入端之间，且各电池模块如上述的电池模块。

进一步而言，电池管理模块依序地传送多数个识别码，当所在的电池模块的识别码正确时，所在的开关单元导通，使得供电电源传送至次一个电池模块，以致能次一个通信隔离单元，且进行次一个识别码的判断，直到所有电池模块完成识别码的定址。

进一步而言，当任一电池模块更换后，电池管理模块重新依序地传送多数个识别码，直到所有电池模块完成识别码的定址。

进一步而言，上述的电池模块自动定址系统更包括一箱体，电池管理模块与多数个电池模块层叠于箱体中

进一步而言，多数个电池模块依据多数个识别码依序进行排列。

本实用新型的有益功效在于：在使用前述电池模块自动定址系统及其电池模块时，由于各电池模块是通过菊花链拓朴彼此串联耦接于输出端以及输入端之间，藉此可简化接线复杂度，且通过电池管理模块对多数个电池模块的自动编码可降低制造与维护成本，避免人为操作失误。在本实用新型中，由于信号线可以在不通过通信隔离单元、开关单元以及控制单元的情况下，将识别码输入电池模块并自电池模块输出，亦即信号线不会因为电池模块中的通信隔离单元、开关单元或控制单元中的至少一者发生故障时而被关断，故识别码不会因为任一电池模块故障而被中断传输，为此系统得以正确识别所有电池模块，达到降低制造与维护成本且用电效率有效维持的目的。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为本实用新型电池模块自动定址系统的系统架构图；

图2为本实用新型电池模块的内部架构示意图；

图3、图4为本实用新型多数个电池模块的动作示意图；

图5为本实用新型电池模块自动定址系统配置于箱体中的示意图。

附图标记

10 电池管理模块

11 输入端

12 输出端

13 通信排线

20 电池模块

21 电池输入端

22 电池输出端

23 通信隔离单元

24 开关单元

25 控制单元

30 箱体

100 菊花链拓朴

101 电源线

102 信号线

121 识别码

251 控制信号

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参阅图1及图2所示，其中，图1为本实用新型电池模块自动定址系统的系统架构图；图2为本实用新型电池模块的内部架构示意图。

本实用新型的一实施例的电池模块自动定址系统应用于菊花链拓朴100，菊花链(daisy chain)拓朴100是由电源线101以及信号线102所链结。本实用新型的实施例的电池模块自动定址系统包括电池管理模块10以及多数个电池模块20。其中，电池管理模块10具有输出端12以及输入端11，输出端12通过电源线101输出供电电源，且通过信号线102输出具有多数个识别码的识别码组。在本实用新型中，电池管理模块10可以是应用于能源储存系统(energy storage system,ESS)中的电池管理系统(battery management system,BMS)。所述BMS可根据产品的结构分为Module BMS、Rack BMS、Bank BMS等。

各电池模块20通过菊花链拓朴100彼此串联耦接于输出端12以及输入端11之间，且各电池模块20包括电池输入端21、电池输出端22、通信隔离单元23、开关单元24以及控制单元25。

电池输入端21通过电源线101传输供电电源至通信隔离单元23，以及通过信号线102传输识别码至通信隔离单元23。电池输出端22通过信号线102直接耦接至电池输入端21，以达成信号线102在不通过通信隔离单元23、开关单元24以及控制单元25的情况下，将识别码输入电池模块20并自电池模块输出20的目的。电池输入端21与电池输出端22之间的电源线101的导通与关断通过控制单元25对开关单元24进行控制。即开关单元24受控制单元25所控制，进而控制电源线101的导通与关断。

通信隔离单元23通过电源线101接收供电电源，且通过信号线102接收识别码。进一步而言，通信隔离单元23可包括光耦合器(optical coupler,OC)或数字隔离器(digitalisolator)等。开关单元24耦接电源线101，在本实用新型的实施例中，开关单元24未受控制的初始状态可以是常闭型(normally close)的开关单元，即在电池模块自动定址系统未开机前，各开关单元24都是导通的，使未受控制的各电池模块20都可以接收供电电源，而使各电池模块20都可以被使用(无论电池模块是否正常)，直到当电池模块20受控制而开机之后(开机方式有可能是以开机信号(如由电池管理模块10输出)使电池模块20开机，也有可能电池模块上有开关键(图中未示出)以让使用者自行决定电池模块20开机与否，本实用新型不受此限制)，各开关单元24可关断而形成初始状态为常开型(normally open)的开关单元，且各开关单元24等待控制单元25的控制。控制单元25耦接通信隔离单元23与开关单元24，且控制单元25通过通信排线13耦接通信隔离单元23。当控制单元25判断通信隔离单元23所接收的识别码正确时，控制开关单元24导通，且通过电源线101输出供电电源。即控制单元25判断通信隔离单元23所接收的识别码正确时，开关单元24令电池输入端21与电池输出端22之间的电源线101导通，使得电源线101将自电池输入端21输入的供电电源自电池输出端22输出至次一个电池模块20。其中，控制单元25可包括微控制器(MCU)、微处理器(MPU)、中央处理器(CPU)、特殊应用集成电路(ASIC)或系统单晶片(SoC)的其中一者。

请参阅图3、图4所示，为本实用新型多数个电池模块的动作示意图。如图3所示，以图中上方电池为所述电池模块20，其通信隔离单元23自接收供电电源之后才致能，才开始接收识别码121，且本实用新型的识别码121是以广播(broadcast)形式发送，即一次性地同时发送识别码121至所有电池模块20，无论其是否接收，且识别码121自具有多数个识别码121的识别码组中被选出。当通信隔离单元23自接收供电电源而致能后，通信隔离单元23把接收到的识别码121通过通信排线13传输给控制单元25。

如图4所示，若控制单元25判断通信隔离单元23所接收到的识别码121正确时，控制单元25提供控制信号251至开关单元24，以导通开关单元24。反之，若控制单元25判断通信隔离单元23所接收到的识别码121不正确时，控制单元25不提供控制信号251至开关单元24或者提供不足以使开关单元24导通的控制信号251，使开关单元24保持关断状态。

为此，在图3下方的次一个电池模块20在图3的上方的电池模块20的开关单元24保持关断状态时，图3下方的次一个电池模块20的通信隔离单元23无法自电源线101接收到供电电源，因此通信隔离单元23处于无电源供电的禁能状态(或可称休眠状态)而无法开始接收该识别码121。反之，在图4的上方的电池模块20的开关单元24导通时，图4下方的次一个电池模块20的通信隔离单元23可接收供电电源且开始接收识别码121。

请一并参阅图1、图3及图4。电池管理模块10依序地传送多数个识别码121，当所在的电池模块20的识别码121正确时，所在的开关单元24导通，使得供电电源传送至次一个电池模块20，以致能次一个通信隔离单元23，且进行次一个识别码121的判断，如此以菊花链所链结的电池模块20依序地执行同样的控制与操作，直到所有电池模块20完成识别码121的定址，电源线101及信号线102耦接回电池管理模块10的输入端11(如图1所示)。因此，当电池管理模块10接收到由其所发送出去的供电电源时，电池管理模块10则可获知所有的电池模块20已完成识别码121的定址。

在本实用新型中，当任一电池模块20更换后，电池管理模块10则重新依序地再传送多数个识别码121，所执行的控制与操作如前所述，在此不再赘述，直到所有电池模块20完成识别码121的定址。

请参阅图5所示，为本实用新型电池模块自动定址系统配置于箱体中的示意图。在本实用新型的电池模块自动定址系统可更包括箱体30，电池管理模块10与多数个电池模块20层叠于箱体30中。其中，多数个电池模块20依据前述多数个识别码121(如图3、图4所示)而依序进行排列。例如，由上方至下方的电池模块20是依据识别码为ID No.1至ID No.9而依序排列。

本实用新型的电池模块自动定址系统可进一步搭配功率调节系统(PCS)、储能货柜(支援MWh等级电网)以及不断电系统(UPS)等方案一并使用，然而本实用新型不受此限制。

参照本实用新型的前揭技术内容，在使用前述电池模块自动定址系统及其电池模块20时，由于各电池模块20是通过菊花链拓朴100彼此串联耦接于输出端12以及输入端11之间，藉此可简化接线复杂度，且通过电池管理模块10对多数个电池模块20的自动编码可降低制造与维护成本，避免人为操作失误。在本实用新型中，由于信号线102可以在不通过通信隔离单元23、开关单元24以及控制单元25的情况下，将识别码121输入电池模块20并自电池模块20输出，亦即信号线102不会因为电池模块20中的通信隔离单元23、开关单元24或控制单元25的至少一者发生故障时而被关断，故识别码121不会因为任一电池模块20故障而被中断传输，为此系统得以正确识别所有电池模块20，达到降低制造与维护成本且用电效率有效维持的目的。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种电池模块，其特征在于，包括：

一通信隔离单元，通过一电源线接收一供电电源，且通过一信号线接收一识别码；

一开关单元，耦接该电源线；以及

一控制单元，耦接该通信隔离单元与该开关单元；

其中，当该控制单元判断该通信隔离单元所接收的该识别码为正确时，控制该开关单元导通，且通过该电源线输出该供电电源；该信号线在不通过该通信隔离单元、该开关单元以及该控制单元的情况下，将该识别码输入该电池模块并自该电池模块输出。

2.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，更包括一电池输入端以及一电池输出端；其中，该电池输入端通过该电源线传输该供电电源至该通信隔离单元，以及通过该信号线传输该识别码至该通信隔离单元；该电池输出端通过该信号线直接耦接至该电池输入端；该电池输入端与该电池输出端之间的该电源线的导通与关断通过该控制单元对该开关单元进行控制。

3.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中，该开关单元未受控制的初始状态为一常闭型的开关单元；该开关单元受控制的初始状态为一常开型的开关单元。

4.如权利要求3所述的电池模块，其特征在于，其中，该通信隔离单元自接收该供电电源之后才致能，然后该通信隔离单元才把接收到的该识别码传输给该控制单元。

5.如权利要求4所述的电池模块，其特征在于，其中，当该控制单元判断该识别码为正确时，该控制单元提供一控制信号导通该开关单元。

6.如权利要求4所述的电池模块，其特征在于，其中，当该控制单元判断该识别码为不正确时，该开关单元保持关断状态。

7.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中，该通信隔离单元包括一光耦合器或一数字隔离器。

8.如权利要求1所述的电池模块，其特征在于，其中该控制单元包括微控制器、微处理器、中央处理器、特殊应用集成电路或系统单晶片其中的一者。

9.一种电池模块自动定址系统，应用于一菊花链拓朴，该菊花链拓朴由一电源线以及一信号线所链结，其特征在于，该电池模块自动定址系统包括：

一电池管理模块，具有一输出端以及一输入端，其中，该输出端通过该电源线输出一供电电源，且通过该信号线输出具有多数个识别码的一识别码组；以及

多数个电池模块，各该电池模块通过该菊花链拓朴彼此串联耦接于该输出端以及该输入端之间，且各该电池模块为如权利要求1至8任一项所述的电池模块。

10.如权利要求9所述的电池模块自动定址系统，其特征在于，其中，该电池管理模块依序地传送该多数个识别码，当所在的该电池模块的该识别码正确时，所在的该开关单元导通，使得该供电电源传送至次一个该电池模块，以致能次一个该电池模块的通信隔离单元，且进行次一个该识别码的判断，直到所有该多数个电池模块完成识别码的定址。

11.如权利要求10所述的电池模块自动定址系统，其特征在于，其中，当该多数个电池模块中的任一个更换后，该电池管理模块重新依序地传送该多数个识别码，直到所有该多数个电池模块完成识别码的定址。

12.如权利要求9所述的电池模块自动定址系统，其特征在于，更包括一箱体，该电池管理模块与该多数个电池模块层叠于该箱体中。

13.如权利要求12所述的电池模块自动定址系统，其特征在于，其中，该多数个电池模块依据该多数个识别码依序进行排列。

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