CN213636095U - 分布式电芯采样系统、电池模组及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池监控技术领域，其实施方式提供一种分布式电芯采样系统、电池模组及车辆。该分布式电芯采样系统包括：所述分布式电芯采样系统包括：与每个电芯对应设置的采样芯片，用于采样单个电芯的状态参数；以及柔性电路板，用于提供所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，以及所述采样芯片的引脚与上位设备之间的通信连接；该电池模组包括前述的分布式电芯采样系统。本实用新型提供的实施方式能够提升电芯监控中的状态参数获取的准确性。

Description

分布式电芯采样系统、电池模组及车辆

技术领域

本实用新型涉及电池监控技术领域，特别涉及一种分布式电芯采样系统、一种电池模组以及一种车辆。

背景技术

BMS即电池管理系统，BMS在设计上存在多种形式，根据从板的物理存在形式，BMS架构主要为集中式、分布式及主从式。

集成式、主从式、分布式BMS架构方案各有相对应的适用范围，对电池包模组的电芯串数有较多限制，对电池包空间也有较多要求。同时，模组温度采集需要额外配置温度传感器，且每个AFE温度采集通道数有限。

现有的技术中已经存在采用柔性电路板代替走线的方案，但其对于电池模组中的电芯状态的获取还是基于整个电池模组，缺少单独对每个电芯进行准确的状态监控，不利于实施更有针对的安全监测策略。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种分布式电芯采样系统及电池模组，通过该分布式电芯采样系统及电池模组可以避免上述现有技术存在的缺点中的至少部分问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

在本实用新型的第一方面，提供了一种分布式电芯采样系统，所述分布式电芯采样系统包括：与每个电芯对应设置的采样芯片，以及柔性电路板，用于提供所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，以及所述采样芯片的引脚与上位设备之间的通信连接。

可选的，所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，包括：所述采样芯片的采样引脚通过所述柔性电路板中的导线与对应电芯的汇流排固定连接，所述汇流排与所述极柱相连。

可选的，所述采样芯片的引脚与上位设备之间的通信连接，包括：

所述采样芯片的采样输出引脚与所述上位设备的接收端采用菊花链拓扑结构进行通信连接；所述菊花链拓扑结构的物理通路为所述柔性电路板中的导线。

可选的，所述上位设备的接收端还设置有通信适配芯片。

可选的，所述上位设备为BMS主控。

在本实用新型的第二方面，还提供了一种电池模组，所述电池模组包括若干电芯，其特征在于，还包括前述的分布式电芯采样系统；所述分布式电芯采样系统中的：采样芯片，与所述若干电芯一一对应设置，每个采样芯片用于采集对应电芯的状态；柔性电路板，用于提供所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的电气连接，以及所述采样芯片的引脚与BMS主控之间的通信连接。

可选的，所述柔性电路板采用加强板或固定胶进行固定。

可选的，所述柔性电路板设置于所述电芯极柱侧的上方，且与汇流排保持同一平面。

在本实用新型的第三方面，还提供了一种车辆，所述车辆包含若干前述的电池模组。

本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：

1)本方案单颗芯片采集单颗电芯的信息，可以满足任意电芯配置的模组，减少采样设计上的工作量，解除限制；

2)有助于PACK设计轻量化和简洁化；

3)提升单个电芯的状态监控的准确性，有利于实施更优的监测策略。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一种实施方式提供的分布式电芯采样系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施方式提供的电池模组的结构示意图。

附图标记说明：

1柔性电路板2采样芯片3汇流排4极柱连接点

5电芯6线束支架7模组上盖

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1为本实用新型一种实施方式提供的分布式电芯采样系统的结构示意图，如图1所示。一种分布式电芯采样系统，所述分布式电芯采样系统包括：与每个电芯对应设置的采样芯片2，用于采样单个电芯的状态参数；以及柔性电路板1；用于提供所述采样芯片2的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，以及所述采样芯片2的引脚与上位设备之间的通信连接。该平面所示的面为与电芯的接触面，采样芯片2能够与电芯表面直接接触。

本实用新型的实施方式在传统BMS架构基础上，提出单电芯采集方案，由柔性电路板集成采集芯片，每颗电芯对应配置一颗采样芯片，此架构可以满足任意形式的电芯布置，解除了BMS模组串数和电池包空间对BMS方案设计的限制，也可以在节约整包空间的前提下，提升整包的能量密度。其中采样芯片优选大唐NXP的DNB1168采样芯片，每颗采样芯片采集对应电芯的电压和温度，具有功能强大和集成度高的优点。每颗电芯均配置一颗采样芯片，能够使采样芯片采样到的温度精确到每颗电芯，有助于优化热失控检测策略，可以准确判断热失控的起始位置，同时该100％的温度覆盖度可以实现更多样化的安全监测策略。

同样如图1所示，在本实用新型提供的一种实施方式中，所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，包括：所述采样芯片2的采样引脚通过所述柔性电路板1与对应的汇流排3相连，所述汇流排3用于与所述对应电芯的极柱连接。其中汇流排3上的极柱连接点4为与电芯的极柱相连接的接触点。优选的，柔性电路板1与汇流排3的固定连接方式为通过镍片进行焊接固定。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述采样芯片的引脚与上位设备之间的通信连接，包括：所述采样芯片2的采样输出引脚与所述上位设备的接收端采用菊花链拓扑结构进行通信连接；所述菊花链拓扑结构的物理通路为所述柔性电路板1中的导线。菊花链拓扑结构的优点在于端接简单，网络布线长度较短，布线较为方便。当电芯的数目增加时，仅需要简单地进行扩展即可。现有的技术中每个电芯需要两根采集线，而此实施方式中，仅用两根菊花链通讯线就能取代模组与从板之间电压采集线，显著减少走线空间，提升布置灵活性减少线束设计工作量，同时该集约化的布线方式能够避免采集线设计缺陷导致的采集不稳定或者烧从板的事故。

该柔性电路板在电路设计上，供电通路和采样通路共线会导致电压采样精度受芯片供电电流影响，因此，本设计中采样芯片的供电线和电压采集线分开走线，由极柱引出后在柔性电路板上分开。Layout方面，均衡电阻的布置远离采样芯片，防止均衡发热影响采样芯片的采样。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述上位设备的接收端还设置有通信适配芯片。为了将采样芯片的采样信息输出至上位设备，例如CPU等器件，需要将通信链路或通信线束的菊花链与CPU的接口进行连接。而CPU 的常用通信接口包括SPI(串行外设接口)等类型，因此需要根据通信适配的需要，在上位设备的接收端增加通信适配芯片。该通信适配芯片可以选用菊花链与SPI适配的芯片。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述上位设备为BMS主控。每个采样芯片2将采集到的电芯的采样数据传给BMS主控，使BMS能够实时获取电芯的状态，更好地实施电芯管理策略，以提升电芯的放电效率、安全性和精准控制。

在本实用新型提供的一种实施方式中，还提供了一种电池模组，所述电池模组包括若干电芯，还包括前述的分布式电芯采样系统；所述分布式电芯采样系统中的：采样芯片，与所述若干电芯一一对应设置，每个采样芯片用于采集对应电芯的状态；柔性电路板，用于提供所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的电气连接，以及所述采样芯片的引脚与BMS主控之间的通信连接。该分布式电芯采样系统设置与电芯的极柱上方，采样芯片与该电芯接触地设置。每颗采样芯片仅监控一个电芯，柔性电路板提供采样芯片之间以及采样芯片与电芯的连接线路。通过本实施方式，能够获取到电池模组内的每个电芯的工作状态，为精准控制和故障排除提供方便。如果存在多个电池模组相连，电池模组之间也通过菊花链的连接方式进行通信连接。

在本实用新型提供的一种实施方式中，所述柔性电路板采用加强板或固定胶进行固定。在柔性电路板于电芯的安装上，柔性电路板与电芯的极柱通过镍片进行焊接，保证安装上的稳定性。由于电池模组在汽车上的工作环境较为复杂，为了提升抗震性能，柔性电路板选用加强板，或者选用固定胶增强其对震动的抗干扰性。

图2为本实用新型一种实施方式提供的电池模组的结构示意图，如图2 所示。在本实用新型提供的一种实施方式中，所述电芯5的极柱所在侧的上方设置有柔性电路板1(图中未示出)和汇流排3，电芯5的极柱与对应的汇流排3上的极柱连接点4进行连接，并由此接入柔性电路板1。柔性电路板1设置于与汇流排3的同一平面上。汇流排3上方为所述电池模组的模组上盖7，同时还设计有线束支架6用于线束走线。其中汇流排3与模组上盖 7的距离d为3-4mm之间，优选为3.4mm。为保证柔性电路板1与汇流排3、模组上盖7保持良好的贴合，本设计中定制的模组上盖7以及汇流排3使整个结构保持一个平面。为了使温度的采集更加贴合电芯的实际温度，因此在温度采集过程中，采集芯片中的温感元件集成在柔性电路板底部，采集芯片需要与电芯的极柱之间有良好的导热效率，否则会影响电芯温度采集精度。因此在本实施方式中，柔性电路板下方开孔灌导热胶，以增强温度采集的准确性。

在本实用新型提供的一种实施方式中，还提供了一种车辆，所述车辆包含若干前述的电池模组。该电池模组能够准确反馈当前电池模组内的电芯的状态信息，为车辆的动能管理提供数据支持，提高车辆安全性和能效管理效率。

还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式电芯采样系统，其特征在于，所述分布式电芯采样系统包括：

与每个电芯对应设置的采样芯片，用于采样单个电芯的状态参数；以及

柔性电路板，用于提供所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，以及所述采样芯片的引脚与上位设备之间的通信连接。

2.根据权利要求1所述的分布式电芯采样系统，其特征在于，所述采样芯片的型号为DNB1168。

3.根据权利要求1所述的分布式电芯采样系统，其特征在于，所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的连接，包括：

所述采样芯片的采样引脚通过所述柔性电路板中的导线与对应电芯的汇流排固定连接，所述汇流排与所述极柱相连。

4.根据权利要求1所述的分布式电芯采样系统，其特征在于，所述采样芯片的引脚与上位设备之间的通信连接，包括：

所述采样芯片的采样输出引脚与所述上位设备的接收端采用菊花链拓扑结构进行通信连接；所述菊花链拓扑结构的物理通路为所述柔性电路板中的导线。

5.根据权利要求1所述的分布式电芯采样系统，其特征在于，所述上位设备的接收端还设置有通信适配芯片。

6.根据权利要求1所述的分布式电芯采样系统，其特征在于，所述上位设备为BMS主控。

7.一种电池模组，所述电池模组包括若干电芯，其特征在于，还包括权利要求1至6中任一项所述的分布式电芯采样系统；所述分布式电芯采样系统中的：

采样芯片，与所述若干电芯一一对应设置，每个采样芯片用于采集对应电芯的状态；

柔性电路板，用于提供所述采样芯片的引脚与对应电芯的极柱之间的电气连接，以及所述采样芯片的引脚与BMS主控之间的通信连接。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述柔性电路板采用加强板或固定胶进行固定。

9.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述柔性电路板设置于所述电芯的极柱侧的上方，且与汇流排保持同一平面。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包含若干权利要求7至9中任一项权利要求所述的电池模组。

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