CN213636089U - 一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块，包括动力接线端、主通道开关、电子开关、限流单元、信号采集管理单元、管理电源输入和通信接口，所述动力接线端的连接端和主通道开关的连接端串联连接，所述电子开关的连接端和限流单元的连接端串联连接，且与主通道开关的连接端并联连接；本实用新型专利的电池模块由多个电池簇并联而成，电池簇由多个电池电芯串联而成，通过抑制、隔离的方式面对热失控，杜绝链式反应；采集单元判断主通道的工作电流超过设定值，即断开主通道开关，所有的充放电电流均通过旁路限流单元，解决电池预充电和预放电功能设定，在必要的情况下，电子开关通过采集管理单元进行关断，实现全通道脱离系统。

Description

一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块

技术领域

本实用新型涉及电气技术领域，具体为一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块。

背景技术

锂电池是迄今为止能量密度最高的二次电源。有很多优势，但也存在隐患，其中最大的隐患就是电池的安全性管理及动态一致性寿命问题。现有的动力锂电池的成组技术绝大多数均采用单通道BMS管理，为“单通道集中式”管理模式。目前的电动汽车和电力储能站，其都是先通过电芯进行多个并联形成并联模组，再把所有的并联模组进行串联，达到一定的目标电压，模块所有的采样信息通过通信方式传递到集中式BMS单元，最后通过一套开关组件进行安全管理并单个通道输出形成系统应用需要的电池系统。在电池管理的过程中，BMS 对每个并联模组每路进行集中的数据采集，采集内容包括电压、电流、温度等，上传到一个集中的BMS管理系统对控制单元中，通过BMS 对终端的保护开关实时控制。

申请号为201110294143.4的专利公开了智能动力锂电池模块，其由于每个并联模组电量过大，无法实施均衡，由此会引发电池在长期使用和反复充放电过程中的严重的一致性衰减问题，单通道设计模式，在大功率工作的条件下，必然引发通道的负荷压力，以电动汽车为例，由于电动汽车的电池组设计电压普遍在300伏以上，对所有的管控开关器件提出了更高的要求，耐压等级的提高代表成本提高和可靠性的下降，另外通道上不仅有上百个焊接点，而汽车所有的驱动功率全部由该通道来实现，这个过程中，通道的工作电流普遍在 200～300安培以上，峰值电流甚至上千导致通道过热，进而引发电池过热，造成热失控；一般热失控的反应时间一般在5秒以内，且威力大，一旦发生热失控，无法对其控制或抑制，为此我们提出一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块，来解决此问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块，以解决上述背景技术中提出的由于每个并联模组电量过大，无法实施均衡，由此会引发电池在长期使用和反复充放电过程中的严重的一致性衰减问题，单通道设计模式，在大功率工作的条件下，必然引发通道的负荷压力，以电动汽车为例，由于电动汽车的电池组设计电压普遍在300伏以上，对所有的管控开关器件提出了更高的要求，耐压等级的提高代表成本提高和可靠性的下降，另外通道上不仅有上百个焊接点，而汽车所有的驱动功率全部由该通道来实现，这个过程中，通道的工作电流普遍在200～300安培以上，峰值电流甚至上千导致通道过热，进而引发电池过热，造成热失控；一般热失控的反应时间一般在5秒以内，且威力大，一旦发生热失控，无法对其控制或抑制的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能动态并联开关组件，包括动力接线端、主通道开关、电子开关、限流单元、信号采集管理单元、管理电源输入和通信接口，所述动力接线端的连接端和主通道开关的连接端串联连接，所述电子开关的连接端和限流单元的连接端串联连接，且与主通道开关的连接端并联连接，所述信号采集管理单元的连接端分别与主通道开关和电子开关的连接端电性连接，所述信号采集管理单元的连接端分别与通信接口和管理电源输入的连接端电性连接。

优选的，所述动力接线端、主通道开关、电子开关、限流单元、信号采集管理单元、管理电源输入和通信接口的线路之间电性连接有温度采样区块，所述温度采样区块为九宫格温度采样块。

优选的，所述电子开关的数量为两个，且两个电子开关的连接端串联连接。

优选的，所述信号采集管理单元的连接端和电子开关的连接端电性连接，且两个电子开关均与信号采集管理单元电性连接。

一种电池簇，包括开关组件本体和电池电芯，所述动力接线端、主通道开关、电子开关、限流单元、信号采集管理单元、管理电源输入、通信接口和温度采样区块构成开关组件本体，且多个电池电芯串联形成电池组，所述开关组件本体与电池组串联连接形成电池簇。

一种电池模块，多个电池电芯串联形成电池组，电池组与开关组件本体的输出端之间串联形成电池簇，所述开关组件本体和电池电芯的线路之间电性连接有消压电容，多个电池簇的连接端之间并联连接，并与一个消压电容并联连接，多个电池簇和一个消压电容通过线路构成电池模块。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种智能动态并联开关组件及其电池簇和电池模块，具备以下有益效果：

1、本实用新型的电池模块由多个电池簇并联而成，电池簇由多个电池电芯串联而成，通过抑制、隔离的方式面对热失控，杜绝链式反应。

2、本实用新型当采集单元判断主通道的工作电流超过设定值，即断开主通道开关，所有的充放电电流均通过旁路限流单元，解决电池预充电和预放电功能设定，在必要的情况下，电子开关通过采集管理单元进行关断，实现全通道脱离系统。

附图说明

图1为本实用新型开关组件本体电路图；

图2为本实用新型电池模块电路图。

图中：1、动力接线端；2、主通道开关；3、电子开关；4、限流单元；5、信号采集管理单元；6、管理电源输入；7、通信接口； 8、温度采样区块；9、开关组件本体；10、电池电芯；11、消压电容。

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。

实施例一：

根据本实施例的一种智能动态并联开关组件，包括动力接线端1、主通道开关2、电子开关3、限流单元4、信号采集管理单元5、管理电源输入6和通信接口7，动力接线端1的连接端和主通道开关2 的连接端串联连接，电子开关3的连接端和限流单元4的连接端串联连接，且与主通道开关2的连接端并联连接，信号采集管理单元5 的连接端分别与主通道开关2和电子开关3的连接端电性连接，信号采集管理单元5的连接端分别与通信接口7和管理电源输入6的连接端电性连接；动力接线端1、主通道开关2、电子开关3、限流单元4、信号采集管理单元5、管理电源输入6和通信接口7的线路之间电性连接有温度采样区块8，温度采样区块8为九宫格温度采样块；电子开关3的数量为两个，且两个电子开关3的连接端串联连接；信号采集管理单元5的连接端和电子开关3的连接端电性连接，且两个电子开关3均与信号采集管理单元5电性连接。

实施例二：

根据本实施例的一种电池簇，包括开关组件本体9和电池电芯 10，动力接线端1、主通道开关2、电子开关3、限流单元4、信号采集管理单元5、管理电源输入6、通信接口7和温度采样区块8构成开关组件本体9，且多个电池电芯10串联形成电池组，开关组件本体9与电池组串联连接形成电池簇。

实施例三：

根据本实施例的一种电池模块，多个电池电芯10串联形成电池组，电池组与开关组件本体9的输出端之间串联形成电池簇，开关组件本体9和电池电芯10的线路之间电性连接有消压电容11，多个电池簇的连接端之间并联连接，并与一个消压电容11并联连接，多个电池簇和一个消压电容11通过线路构成电池模块。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种智能动态并联开关组件，包括动力接线端(1)、主通道开关(2)、电子开关(3)、限流单元(4)、信号采集管理单元(5)、管理电源输入(6)和通信接口(7)，其特征在于：所述动力接线端(1)的连接端和主通道开关(2)的连接端串联连接，所述电子开关(3)的连接端和限流单元(4)的连接端串联连接，且与主通道开关(2)的连接端并联连接，所述信号采集管理单元(5)的连接端分别与主通道开关(2)和电子开关(3)的连接端电性连接，所述信号采集管理单元(5)的连接端分别与通信接口(7)和管理电源输入(6)的连接端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能动态并联开关组件，其特征在于：所述动力接线端(1)、主通道开关(2)、电子开关(3)、限流单元(4)、信号采集管理单元(5)、管理电源输入(6)和通信接口(7)的线路之间电性连接有温度采样区块(8)。

3.根据权利要求2所述的一种智能动态并联开关组件，其特征在于：所述温度采样区块(8)为九宫格温度采样块。

4.根据权利要求1所述的一种智能动态并联开关组件，其特征在于：所述电子开关(3)的数量为两个，且两个电子开关(3)的连接端串联连接。

5.根据权利要求4所述的一种智能动态并联开关组件，其特征在于：所述信号采集管理单元(5)的连接端和电子开关(3)的连接端电性连接，且两个电子开关(3)均与信号采集管理单元(5)电性连接。

6.一种电池簇，包括开关组件本体(9)和电池电芯(10)，其特征在于：动力接线端(1)、主通道开关(2)、电子开关(3)、限流单元(4)、信号采集管理单元(5)、管理电源输入(6)、通信接口(7)和温度采样区块(8)构成开关组件本体(9)，且多个电池电芯(10)串联形成电池组，所述开关组件本体(9)与电池组串联连接形成电池簇。

7.一种电池模块，其特征在于：多个电池电芯(10)串联形成电池组，电池组与开关组件本体(9)的输出端之间串联形成电池簇，所述开关组件本体(9)和电池电芯(10)的线路之间电性连接有消压电容(11)，多个电池簇的连接端之间并联连接，并与一个消压电容(11)并联连接，多个电池簇和一个消压电容(11)通过线路构成电池模块。

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