CN216312694U - 电池系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电池系统，该电池系统包括：电池模组，包括放电电路和第一开关，第一开关设置在放电电路上；充电模块，与电池模组电连接，用于对电池模组充电，充电模块包括充电电路和第二开关，第二开关设置在充电电路上；监控组件，分别与电池模组和充电模块电连接，用于监控电池模组的充放电状态信息，并根据充放电状态信息控制第一开关和第二开关的通断，充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息。该电池系统通过监控组件采集电池模组的充放电状态信息，并根据充放电状态信息控制第一开关和第二开关的通断，即控制充电电路和放电电路的通断，从而控制上述电池模组的充放电，避免电池模组的充放电过程出现安全事故。

Description

电池系统

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种电池系统。

背景技术

现有产品的技术方案没有远程监控功能，不可以将实时信息进行无线传输；电池系统使用寿命短，电池不能进行大倍率放电且同倍率放电后温升较高，三元体系锂电池安全性不高。故而迫切需求长寿命、高倍率、宽温度的电池系统出现，分析电池系统实时状态，来满足专用客户的需求。

现有技术的电池系统存在的技术问题如下：

1、现有的电池系统没有远程监控系统，不能将电池系统信息实时传输；

2、现有的锂电池系统循环寿命较短，普遍小于4000次；

3、现有电池系统的充电模块需要外置且电流值无法根据实时工况进行设定；

4、现有锂电池系统的综合性能较差，不适宜于专用客户需求；

5、现有锂电池系统长时倍率放电能力较差，且温升较高，安全性差；

6、现有锂电池系统热管理系统较为复杂，且占用空间较大，不便于搬运及单独分离车辆；

7、现有锂电池系统中电芯状态信息需要通过仪表或者外置显示系统进行查看；

8、现有锂电池系统的充电需要特定充电接口或者专用充电机，现有电池系统内部配置充电机，充电时可直接接入三相电。

随着锂离子动力电池的发展，国家政策的支持，新能源汽车的占有比重越来越大；然而新能源汽车着火事件亦频繁发生，监管层对锂离子电池的安全问题也放在了首位。终端客户特别是军用或者特殊行业，对安全性要求高的领域，迫切需要一款安全性高、倍率放电能力强、倍率放电温升小、循环寿命长、运行温度范围广的电池产品。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种电池系统，以解决现有技术中电池系统的安全性差的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电池系统，包括：电池模组，包括放电电路和第一开关，所述第一开关设置在所述放电电路上；充电模块，与所述电池模组电连接，用于对所述电池模组充电，所述充电模块包括充电电路和第二开关，所述第二开关设置在所述充电电路上；监控组件，分别与所述电池模组和所述充电模块电连接，用于监控所述电池模组的充放电状态信息，并根据所述充放电状态信息控制所述第一开关和所述第二开关的通断，所述充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息。

可选地，所述放电电路包括电池组和输出端子，所述第一开关设置在所述电池组和所述输出端子的连接线路上，所述充电电路包括输入端子和整流器，所述整流器与所述电池模组电连接，所述第二开关在所述输入端子和所述整流器的连接线路上。

可选地，所述监控组件包括：BMS子系统，与所述电池模组电连接，用于监控所述电池模组的充放电状态信息；监控主机，分别与所述BMS子系统和所述充电模块通信连接，至少用于根据所述充放电状态信息控制所述第一开关和所述第二开关的通断。

可选地，所述BMS子系统包括：电池均衡单元，与所述电池组一一对应地电连接，用于控制所述电池组之间的电压偏差保持在预定范围内；电池管理单元，与所述电池均衡单元电连接，用于采集所述充放电状态信息。

可选地，所述监控主机包括：显示屏，与所述BMS子系统通信连接，用于显示所述充放电状态信息；按键，与所述第一开关和所述第二开关电连接，用于控制所述第一开关和所述第二开关的通断。

可选地，所述电池组为钛酸锂电池组。

可选地，所述电池系统还包括电池箱，用于容纳所述电池模组、所述充电模块和所述监控组件，所述电池箱包括把手，所述把手的状态包括使用状态和折叠状态，所述把手通过旋转在所述使用状态和所述折叠状态之间切换。

可选地，所述监控主机与所述充电模块通过CAN总线或者485接口进行通信。

可选地，所述监控主机还包括无线传输模块，所述无线传输模块分别与服务器和客户端通信连接，所述无线传输模块用于将所述充放电状态信息上传服务器和接收所述客户端的控制指令。

可选地，所述监控主机还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测环境温度。

应用本申请的技术方案，上述电池系统中，包括电池模组、充电模块和监控组件，其中，上述电池模组包括放电电路和第一开关，上述第一开关设置在上述放电电路上，上述充电模块与上述电池模组电连接，上述充电模块用于对上述电池模组充电，上述充电模块包括充电电路和第二开关，上述第二开关设置在上述充电电路上，监控组件分别与上述电池模组和上述充电模块连接，用于监控上述电池模组的充放电状态信息，并根据上述充放电状态信息控制上述第一开关和上述第二开关的通断，上述充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息。上述电池系统通过监控组件采集电池模组的充放电状态信息，并根据充放电状态信息控制第一开关和第二开关的通断，即控制充电电路和放电电路的通断，从而控制上述电池模组的充放电，避免电池模组的充放电过程出现安全事故，解决了现有技术中电池系统的安全性差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种实施例的电池系统的示意图；

图2示出了根据本申请的一种实施例的电池箱的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、电池模组；11、第一开关；12、电池组；13、输出端子；14、熔断器；15、第三开关；16、电阻；20、充电模块；21、第二开关；22、输入端子；23、整流器；30、监控组件；31、监控主机；32、电池均衡单元；33、电池管理单元；34、通信接口；35、调试接口；40、直流电源；50、显示屏；60、按键；70、把手。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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申请的示例性实施方式。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。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术所介绍的，现有技术中电池系统的安全性差，为了解决如上，本申请提出了一种电池系统。

图1是本申请实施例的电池系统的示意图，如图1所示，该电池系统包括：

电池模组10，包括放电电路和第一开关11，上述第一开关11设置在上述放电电路上；

充电模块20，与上述电池模组电连接，用于对上述电池模组充电，上述充电模块包括充电电路和第二开关21，上述第二开关21设置在上述充电电路上；

监控组件30，分别与上述电池模组和上述充电模块电连接，用于监控上述电池模组10的充放电状态信息，并根据上述充放电状态信息控制上述第一开关11和上述第二开关21的通断，上述充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息。

上述电池系统中，包括电池模组、充电模块和监控组件，其中，上述电池模组包括放电电路和第一开关，上述第一开关设置在上述放电电路上，上述充电模块与上述电池模组电连接，上述充电模块用于对上述电池模组充电，上述充电模块包括充电电路和第二开关，上述第二开关设置在上述充电电路上，监控组件分别与上述电池模组和上述充电模块连接，用于监控上述电池模组的充放电状态信息，并根据上述充放电状态信息控制上述第一开关和上述第二开关的通断，上述充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息。上述电池系统通过监控组件采集电池模组的充放电状态信息，并根据充放电状态信息控制第一开关和第二开关的通断，即控制充电电路和放电电路的通断，从而控制上述电池模组的充放电，避免电池模组的充放电过程出现安全事故，解决了现有技术中电池系统的安全性差的问题。

需要说明的是，上述可以直接接入三相电对电池系统进行充电，不需要专用的充电接口和充电枪，不需要标准充电协议。

还需要说明的是，上述电池系统适用于特种车辆的车载电源、轨道交通牵引设备电源以及轮船、潜艇大功率电源，保证电源的安全性。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述放电电路包括电池组12和输出端子13，上述第一开关设置在上述电池组12和上述输出端子13的连接线路上，上述充电电路包括输入端子22和整流器23，上述整流器与上述电池模组电连接，上述第二开关在上述输入端子和上述整流器的连接线路上。具体地，上述第一开关设置在上述电池组和上述输出端子的连接线路上，监控组件通过控制第一开关的通断，即可控制上述电池模组的是否充电，上述第二开关在上述输入端子和上述整流器的连接线路上，监控组件通过控制第一开关的通断，即可控制上述电池模组的是否放电。

需要说明的是，如图1所示，上述放电电路还包括熔断器14、第三开关15和电阻16，上述监控组件30通过监控这些元件的状态，实现短路保护、过温保护、过压保护、过流保护、反接保护和充满电自动停止等功能。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述监控组件包括BMS子系统和监控主机31，其中，上述BMS子系统与上述电池模组10电连接，上述BMS子系统用于监控上述电池模组10的充放电状态信息；上述监控主机31分别与上述BMS子系统和上述充电模块20通信连接，至少用于根据上述充放电状态信息控制上述第一开关11和上述第二开关21的通断。具体地，上述BMS子系统监控上述电池模组的充放电状态信息，将充放电状态信息发送至上述监控主机，上述监控主机即可根据上述充放电状态信息控制上述第一开关和上述第二开关的通断，以保证电池系统充放电的安全性。

本申请的一种实施例中，如图1所示，上述BMS子系统包括电池均衡单元32和电池管理单元33，上述电池均衡单元32与上述电池组12一一对应地电连接，上述电池均衡单元32用于控制上述电池组12之间的电压偏差保持在预定范围内；上述电池管理单元33与上述电池均衡单元32电连接，上述电池管理单元33用于采集上述充放电状态信息。具体地，如图1所示，上述电池组有5个，上述电池均衡单元与上述电池组一一对应地电连接，以控制上述电池组之间的电压偏差保持在预定范围内，提高电池系统的使用寿命，上述电池管理单元通过电流传感器等采集上述充放电状态信息，并且监测直流输出母线的绝缘状态、第一开关状态和熔断器状态。

需要说明的是，如图1所示，上述电池系统还包括直流电源40，上述直流电源40与上述监控主机31电连接，用于为上述监控主机31供电，监控组件30还包括通信接口34和调试接口35，上述通信接口34与上述监控主机31通信连接，上述调试接口35与上述电池管理单元33通信连接，上述通信接口34可以将通过上述监控主机31记录充放电状态信息发送至上位机，调试装置可以通过调试接口35对电池管理单元33进行调试，进一步保证电池系统的安全性。

本申请的一种实施例中，如图2所示，上述电池系统包括显示屏50和按键60，其中，上述显示屏50与上述BMS子系统通信连接，上述显示屏50用于显示上述充放电状态信息；上述按键60与上述第一开关和上述第二开关电连接，上述按键60用于控制上述第一开关和上述第二开关的通断。具体地，上述显示屏显示上述充放电状态信息，相关技术人员即可根据充放电状态信息直接按键控制上述第一开关和上述第二开关的通断，进一步避免充放电过程出现安全事故。

本申请的一种实施例中，上述电池组为钛酸锂电池组。具体地，上述钛酸锂电池组可以实现25℃温度下2C充放电次数大于25000次，55℃温度下2C充放电次数大于6000次，提升了电池系统的使用寿命，改善了电池系统的安全性、充放电倍率和温升特性，使得电池系统的安全性高、倍率放电能力强、倍率放电温升小、循环寿命长且运行温度范围广。

本申请的一种实施例中，如图2所示，上述电池系统还包括电池箱，用于容纳上述电池模组、上述充电模块和上述监控组件，上述电池箱包括把手70，上述把手70的状态包括使用状态和折叠状态，上述把手70通过旋转在上述使用状态和上述折叠状态之间切换。具体地，上述把手处于使用状态便于对电池箱进行搬运，上述把手处于折叠状态便于电池箱进行安置，减小占用空间。

本申请的一种实施例中，上述监控主机与上述充电模块通过CAN总线或者485接口进行通信。具体地，上述监控主机设置充电电流值，通过CAN总线或者485接口控制充电模块进行充电。

本申请的一种实施例中，上述监控主机还包括无线传输模块，上述无线传输模块分别与服务器和客户端通信连接，上述无线传输模块用于将上述充放电状态信息上传服务器和接收上述客户端的控制指令。具体地，上述监控主机将采集的充放电状态信息存储在存储器中，并通过无线传输模块将存储的充放电状态信息上传至服务器和客户端，客户端可以根据充放电状态信息发布控制指令，实习远程监控。

本申请的一种实施例中，上述监控主机还包括温度传感器，上述温度传感器用于检测环境温度。具体地，上述监控主机通过温度传感器检测电池系统的工作环境的温度，以防止环境温度过高损坏电池系统，进一步提高电池系统的安全性。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的电池系统中，包括电池模组、充电模块和监控组件，其中，上述电池模组包括放电电路和第一开关，上述第一开关设置在上述放电电路上，上述充电模块与上述电池模组电连接，上述充电模块用于对上述电池模组充电，上述充电模块包括充电电路和第二开关，上述第二开关设置在上述充电电路上，监控组件分别与上述电池模组和上述充电模块连接，用于监控上述电池模组的充放电状态信息，并根据上述充放电状态信息控制上述第一开关和上述第二开关的通断，上述充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息。上述电池系统通过监控组件采集电池模组的充放电状态信息，并根据充放电状态信息控制第一开关和第二开关的通断，即控制充电电路和放电电路的通断，从而控制上述电池模组的充放电，避免电池模组的充放电过程出现安全事故，解决了现有技术中电池系统的安全性差的问题。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电池系统，其特征在于，包括：

电池模组，包括放电电路和第一开关，所述第一开关设置在所述放电电路上；

充电模块，与所述电池模组电连接，用于对所述电池模组充电，所述充电模块包括充电电路和第二开关，所述第二开关设置在所述充电电路上；

监控组件，分别与所述电池模组和所述充电模块电连接，用于监控所述电池模组的充放电状态信息，并根据所述充放电状态信息控制所述第一开关和所述第二开关的通断，所述充放电状态信息包括电压信息、电流信息和温度信息，所述监控组件包括：BMS子系统，与所述电池模组电连接，用于监控所述电池模组的充放电状态信息；监控主机，分别与所述BMS子系统和所述充电模块通信连接，至少用于根据所述充放电状态信息控制所述第一开关和所述第二开关的通断，所述监控主机还包括无线传输模块，所述无线传输模块分别与服务器和客户端通信连接，所述无线传输模块用于将所述充放电状态信息上传服务器和接收所述客户端的控制指令。

2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述放电电路包括电池组和输出端子，所述第一开关设置在所述电池组和所述输出端子的连接线路上，所述充电电路包括输入端子和整流器，所述整流器与所述电池模组电连接，所述第二开关在所述输入端子和所述整流器的连接线路上。

3.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于，所述BMS子系统包括：

电池均衡单元，与所述电池组一一对应地电连接，用于控制所述电池组之间的电压偏差保持在预定范围内；

电池管理单元，与所述电池均衡单元电连接，用于采集所述充放电状态信息。

4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述监控主机包括：

显示屏，与所述BMS子系统通信连接，用于显示所述充放电状态信息；

按键，与所述第一开关和所述第二开关电连接，用于控制所述第一开关和所述第二开关的通断。

5.根据权利要求2所述的电池系统，其特征在于，所述电池组为钛酸锂电池组。

6.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括电池箱，用于容纳所述电池模组、所述充电模块和所述监控组件，所述电池箱包括把手，所述把手的状态包括使用状态和折叠状态，所述把手通过旋转在所述使用状态和所述折叠状态之间切换。

7.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述监控主机与所述充电模块通过CAN总线或者485接口进行通信。

8.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于，所述监控主机还包括温度传感器，所述温度传感器用于检测环境温度。

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