CN212849844U - 一种动力电池监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动力电池监控系统，包括控制器单元和监控单元；所述监控单元包括运行状态监测模块和高压直流接触器，其中所述运行状态监测模块的一端连接所述动力电池的负极、另一端连接用电设备的负极，所述高压直流接触器的一端连接所述动力电池的正极、另一端连接用电设备的正极；所述运行状态监测模块将采集到的系统运行状态数据送入所述控制器单元的采样端口，所述控制器单元根据所述系统运行状态数据控制所述高压直流接触器的通断，进而控制动力电池与用电设备的连接状态。本实用新型能够保障外部系统供电、用电的安全，在系统出现过载、短路、绝缘值较低、温度过高等紧急情况时，进行自我保护。

Description

一种动力电池监控系统

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，具体而言，尤其涉及一种动力电池监控系统。

背景技术

随着社会的不断发展，以及人们生活质量的不断提高，洁能环保的生活理念越来越普及，市面上也出现了各式各样的清洁能源设备及装置，如动力电池系统、燃料电池发电设备等。保障这些新能源系统的安全使用及外部检测的安全进行，不仅是对提升系统可靠性具有重要意义，同时也对检测人员的顺利工作的安全支撑。

目前的大功率锂电池、燃料电池电堆等一些发电系统只有单一的或者比较简单的SOC管理系统。大部分设备缺乏保护机制，只有单一的输出，在使用安全上存在较大隐患。此外，系统还缺少单独的控制保护功能以及数据追踪检测功能，缺乏安全监控手段，在系统出现短路、过温、绝缘值偏低等安全问题时缺乏必要的应对方法。

发明内容

根据上述提出的动力电池缺乏有效安全管理手段的技术问题，而提供动力电池监控系统。本实用新型在供电系统出现过载、短路、绝缘值较低等紧急情况下可以实现自我保护功能，直接切断正极连接部分，实现与外部断路。

本发明采用的技术手段如下：

一种动力电池监控系统，其特征在于，包括：控制器单元和监控单元；所述监控单元的一端与动力电池电连接，另一端与用电设备电连接；

所述监控单元包括运行状态监测模块和高压直流接触器，其中所述运行状态监测模块的一端连接所述动力电池的负极、另一端连接用电设备的负极，所述高压直流接触器的一端连接所述动力电池的正极、另一端连接用电设备的正极；

所述运行状态监测模块将采集到的系统运行状态数据送入所述控制器单元的采样端口，所述控制器单元根据所述系统运行状态数据控制所述高压直流接触器的通断，进而控制动力电池与用电设备的连接状态。

进一步地，所述监控单元还包括电路保护装置，所述电路保护装置的一端连接动力电池的正极，另一端连接所述高压直流接触器。

进一步地，所述运行状态监测模块至少包括电压传感器、电流传感器、绝缘检测仪以及温度采集仪中的一种。

进一步地，系统还包括定位单元，所述定位单元连接所述控制器单元的通讯端口，用于与外部设备进行双向数据传输。

进一步地，系统还包括高压连接器和低压连接器，所述高压连接器用以实现与外部供电、用电设备连接，所述低压连接器用以实现系统内部供电、与外部设备信号连接。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本实用新型提供的动力电池监控系统能够在供电系统工作时，实时对过载、短路、绝缘值较低、温度过高等异常情况进行监控，并在紧急情况下切断电路，实现系统的自我保护。

2、本实用新型提供的动力电池监控系统针对锂电池、燃料电池电堆输出检测、保护，结构设计灵活，实现有效管理、保护供电系统稳定，形成独立的管理系统，保障用电设备、系统的安全性。

基于上述理由本发明可在电池性能管理领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本实用新型动力电池监控系统结构示意图。

图中：1、运行状态监测模块；2、高压直流接触器；3、保险丝；4、控制器单元；5、定位单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种动力电池监控系统，主要包括控制器单元和监控单元。其中监控单元的一端与动力电池电连接，另一端与用电设备电连接。控制器单元与动力电池之间、动力电池与用电设备之间通过CAN总线实现数据传输，具体地，控制器可通过CAN读取动力电池、用电设备的相关数据变化，如用电设备的用电需求，动力电池的电压、输出电流情况，以及双向的绝缘电阻值等，在有必要的情况也可以适当增加温度采集模块，判断其温度变化情况。此外，如果功能件允许的情况下也可以采用其他的通讯方式，如232/485。

监控单元包括运行状态监测模块和高压直流接触器，主要用于实现运行形状数据的采集和控制动力电池与用电设备之间电路的通断。其中运行状态监测模块的一端连接所述动力电池的负极、另一端连接用电设备的负极高压直流接触器的一端连接动力电池的正极、另一端连接用电设备的正极。

具体来说，运行状态监测模块主要用于提取系统启动后，供电电路上高压输出的电压、电流、连接点电压、正负极绝缘性以及相应控制点温度等多种系统运行状态表征指标信号值，并将上述提取到的系统运行状态表征指标发送至控制器单元的采样端口。然后由控制器单元根据系统运行状态指标与设定阈值的比较结果，生成控制指令，并通过控制器单元的控制端口将控制指令发送至高压直流接触器以控制其通断，进而控制动力电池与用电设备的连接状态。进一步地，当控制器单元判断系统运行状态表征指标数据均在正常范围内时，生成保持供电电路连通的指令，此时高压直流接触器处于闭合状态，动力电池正常为用电设备供电。当控制器单元判断系统运行状态表征指标数据中有一项或者几项不在正常范围内时，生成切断供电电路连通的指令，此时高压直流接触器处于断开状态，动力电池停止为用电设备供电，避免因过载、短路、绝缘值较低、温度过高等异常情况造成电池或者用电设备的损坏。

更进一步地，运行状态监测模块可以包括电压传感器、电流传感器、绝缘检测仪以及温度采集仪中的一种或几种，上述设备均与所述动力电池电连接。通过上述设备实现系统运行状态的检测功能，以保障系统的正常数据反馈情况。

具体来说，电流传感器、电压传感器、绝缘检测仪主要用于监控动力电池输出端以及用电设备输入端的实际电流、电压以及绝缘电阻值的变化情况，具体型号可根据实际需要检测值来选定。优选地，电流传感器可以选择LEM DHR_100-400_C5系列，电压传感器可以选择LEM DVL–UI系列，电流电压检测也可以直接选用电流电压检测模块，直接与监测目标的负极串联即可。电压并联分点监测选用沃尔特的1701智能电表(ⅤT-CVDM1701)。绝缘检测仪可以选用沃尔特的1703(VT-VIMM1703)。可选地，以上传感器也可以直接选用科易的智能电表(IEM)或中科的高压板(PCU)直接串联在监测目标设备负极端，电压并联分点监测即可。

作为一种较佳的实施方式，监控单元还包括电路保护装置，其一端连接动力电池的正极，另一端连接所述高压直流接触器。具体地，当控制器单元判断系统运行状态表征指标数据均在正常范围内时，保持供电电路连通，此时为了防止负载过大对系统使用的安全性造成威胁，可通过电路保护装置切断电路。当电路中流过的电流过大时，电路保护装置自动将电池正极输出电流切断，实现过载保护。优选地，电路保护装置可以采用保险丝、速熔开关、断路器等可实现过载保护的装置。

控制器单元主要用于根据系统实际运行情况检测结果进行接收、存储，并控制系统内部功能件控制。此外，控制器单元还与上位机进行通信，实现与外部系统的数据交换和反馈。及时应用时，可根据使用需求将系统设置为独立工作模式或者多个独立系统组网工作，统一由上位机实时监控并反馈数据。进一步地，控制器单元包括采集端口、通讯端口以及控制端口，分别用于读入系统运行数据、接受上位机反馈数据以及向监控单元发送控制数据。

作为一种较佳的实施方式，系统还包括定位单元，所述定位单元连接所述控制器单元的通讯端口，用于与外部设备进行双向数据传输。具体来说，定位单元包括GPRS模块和天线。其中，GPRS模块用于向控制器单元提供定位数据，而天线主要用于实现远距离的数据追踪和检测。

进一步地，系统还包括高压连接器和低压连接器，所述高压连接器用以实现与外部供电、用电设备连接，所述低压连接器用以实现系统内部供电、与外部设备信号连接。

具体来说，高压连接器用于连接动力电池的输出端以及用电设备的输入端，由于前后的电流需求不一样，连接器的型号需根据实际情况进行配置，如无特殊要求，可选择出线压O型冷压端子，如果有相应需求则根据实际情况选用适应的IP等级、阻燃等级等需求。低压连接器主要作用是给内部辅助供电以及通信屏蔽接口，对电流的要比较低，主要保证IP等级、阻燃等级即可，具体形式可根据实际情况做选型配置，也可以以出线的方式与外部链接。

本实用新型作为单独检测控制系统工作，主要保障外部系统供电、用电的安全，在系统出现过载、短路、绝缘值较低、温度过高以及一些紧急情况可以实现自我保护功能，直接切断正极连接部分，实现与外部断路；可以检测系统外部部分温度测点、高压电压测点。其涉及动力电池管理系统领域，此外还延伸涉及到GPRS、单片机控制、CAN通讯、通断控制等多技术领域。主要针对于锂电池、燃料电池电堆等动力电池追踪，能够实现用电外设检测以及系统自我保护系统，针对动力电池运行监控的多样性需求，灵活设计系统结构，实现了供电系统有效管理、保护供电系统稳定，形成独立的管理系统，保障用电设备、系统(如新能源汽车、清洁发电系统等设备)的安全性具体应用时，系统可以设计为测试台的方式来检测发电装置设备的安全稳定性，使用方便。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种动力电池监控系统，其特征在于，包括：控制器单元和监控单元；所述监控单元的一端与动力电池电连接，另一端与用电设备电连接；

所述监控单元包括运行状态监测模块和高压直流接触器，其中所述运行状态监测模块的一端连接所述动力电池的负极、另一端连接用电设备的负极，所述高压直流接触器的一端连接所述动力电池的正极、另一端连接用电设备的正极；

所述运行状态监测模块将采集到的系统运行状态数据送入所述控制器单元的采样端口，所述控制器单元根据所述系统运行状态数据控制所述高压直流接触器的通断，进而控制动力电池与用电设备的连接状态。

2.根据权利要求1所述的动力电池监控系统，其特征在于，所述监控单元还包括电路保护装置，所述电路保护装置的一端连接动力电池的正极，另一端连接所述高压直流接触器。

3.根据权利要求1或2所述的动力电池监控系统，其特征在于，所述运行状态监测模块至少包括电压传感器、电流传感器、绝缘检测仪以及温度采集仪中的一种。

4.根据权利要求1所述的动力电池监控系统，其特征在于，系统还包括定位单元，所述定位单元连接所述控制器单元的通讯端口，用于与外部设备进行双向数据传输。

5.根据权利要求1所述的动力电池监控系统，其特征在于，系统还包括高压连接器和低压连接器，所述高压连接器用以实现与外部供电、用电设备连接，所述低压连接器用以实现系统内部供电、与外部设备信号连接。

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