CN216389506U - 一种电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池管理系统，所述电池管理系统包括电池单元、与所述电池单元连接的第一数据监测单元、第二数据监测单元和主控单元，所述第一数据监测单元和所述第二数据监测单元分别和所述主控单元连接，其中，所述第一数据监测单元用于监测所述电池单元上的电压和电流；所述第二数据监测单元包括光敏传感器和电池内阻监测器，其中，所述光敏传感器和所述电池内阻监测器分别和所述主控单元连接，所述电池内阻监测器还与所述电池单元连接。该方案实现了对电池状态的多方位智能化监测及管理，减少了因电池导致的安全事件的发生。

Description

一种电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池管理系统。

背景技术

随着电动车的普及，电动车已经成为人们日常短途出行的重要交通工具，使得出行变得低碳环保，也缓解了城市的交通压力。但近年来电动车电池在充电以及使用的过程中出现事故的事件屡见不鲜，引起了人们的高度关注与重视。如何安全地使用电池，做到安全地充电与放电，杜绝火灾等事故的发生，不仅是电动车用户的难题，也成为社会各界人士所关心的问题。因此，亟需一种电池管理系统(Battery Managment Systerm，BMS)，以实现对电池的智能化监测及管理，减少因电动车电池而导致的各种事故，保障电动车用户以及其他人的人身安全及切身利益。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种电池管理系统，能够实现对电池的智能化监测及管理，减少因电动车电池而导致的各种事故，保障电动车用户以及其他人的人身安全及切身利益。

本申请实施例提供了一种电池管理系统，所述电池管理系统包括电池单元、与所述电池单元连接的第一数据监测单元、第二数据监测单元和主控单元，所述第一数据监测单元和所述第二数据监测单元分别和所述主控单元连接，其中，所述第一数据监测单元用于监测所述电池单元上的电压和电流；

所述第二数据监测单元包括光敏传感器和电池内阻监测器，其中，所述光敏传感器和所述电池内阻监测器分别和所述主控单元连接，所述电池内阻监测器还与所述电池单元连接。

在一种可能的实现方式中，所述第二数据监测单元还包括多路温度传感器，所述多路温度传感器与所述主控单元连接；

所述多路温度传感器连接有至少两个温度探头；

至少两个所述温度探头贴附设置于在所述电池单元和/或所述主控单元上。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的显示单元，用于显示所述第一数据监测单元和第二数据监测单元所获取的监测信息，其中，所述监测信息包括电流、电压、电池内阻和温度。

在一种可能的实现方式中，所述第二数据监测单元还包括形变传感器；

所述形变传感器贴附设置于所述电池单元上。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的第一通信单元，用于通讯连接云服务器；

所述云服务器用于存储所述第一数据监测单元和所述第二数据监测单元获取的监测数据。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的第二通信单元，用于通讯连接上位机。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的报警器。

在一种可能的实现方式中，所述报警器包括蜂鸣器、喇叭和LED灯中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括全封闭式壳体，所述电池单元、所述第一数据监测单元、所述第二数据监测单元和所述主控单元均密封于所述全封闭式壳体内。

在一种可能的实现方式中，所述电池管理系统还包括散热单元，所述散热单元包括散热片和液冷散热器中的至少一种；

若所述散热单元包括所述散热片，则所述散热片贴附设置于所述第一数据监测单元和/或所述主控单元上；

若所述散热单元包括所述液冷散热器，则所述液冷散热器贴附设置于所述电池单元上。

本实用新型提供的一种电池管理系统，包括电池单元、与电池单元连接的第一数据监测单元、第二数据监测单元和主控单元，通过可检测电池单元上的电压和电流等数据的第一数据监测单元，以及包括光敏传感器和电池内阻监测器的第二数据监测单元实现对电池状态的多方位智能化监测及管理，减少了因电池导致的安全事件的发生。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本申请实施例提供的一种电池管理系统的第一模块示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种电池管理系统所涉及的第二模块示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种电池管理系统所涉及的温度探头连接示意图；

图4示出了本申请实施例提供的一种电池管理系统所涉及的第三模块示意图。

图标：电池单元110，第一数据监测单元120，第二数据监测单元130，主控单元140；

电池内阻监测器1301，光敏传感器1302，多路温度传感器1303，形变传感器1304；

报警器200，显示单元210，温度探头300，第一通信单元410，第二通信单元420。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参见图1，电池管理系统包括电池单元110、与电池单元110连接的第一数据监测单元120、第二数据监测单元130和主控单元140，第一数据监测单元120和第二数据监测单元130分别和主控单元140连接，其中，第一数据监测单元120用于监测电池单元110上的电压和电流；

第二数据监测单元130包括光敏传感器1302和电池内阻监测器1301，其中，光敏传感器1302和电池内阻监测器1301分别和主控单元140连接，电池内阻监测器1301还与电池单元110连接。

在本实施例中，电池单元110可以包括至少一个电池组，电池组包括至少两个电池，本实施例中的电池包括但不限于阀控铅酸免维护蓄电池、胶体铅酸蓄电池、镍氢蓄电池和锂离子电池。分别与电池单元110连接的第一数据监测单元120和第二数据监测单元130均用于监测电池组的状态信息。具体地，第一数据监测单元120能够监测电池组上的电压和电流等电信号，并将监测到的电信号实时同步至主控单元140，主控单元140便能够实时判断电池组的电信号是否处于正常状态。

可选地，第一数据监测单元120还可以监测还可以监测和计算电池组的荷电状态(State of Charge，SOC)和电池组健康状态(State Of Health，SOH)、电池组的充放电循环次数，并提供对电池组的电芯充放电开关的监测和保护，以及电芯异常状态的监测和保护。如电芯压差过大、过流、过压、欠压，以及电芯中晶体管异常时，第一数据监测单元120会将异常信息传输至主控单元140，由主控单元判断监测数据是否存在异常。另外，第一数据监测单元120也可以理解为电池保护单元，可使用包括型号为中颖367309AFE等芯片。

理想情况下，电池组的内阻和电池所处的环境温度呈直线变化关系，也即电池组的内阻随电池组所处的环境温度的升高而降低，电池组所处的环境温度会直接影响到电池组的充放电。电池组的内阻变化极易导致电池包发生热失控，若无法监测到电池组的内阻变化，极易发生火灾或电池爆炸等安全隐患。

第二数据监测单元130可以通过电池内阻监测器1301实时监测电池组的内阻变化情况，并将电池组的内阻变化数据传输至主控单元140，由主控单元140对电池组的充电或放电状态做正常或异常的判断，能够预防或者提前消除火灾或电池爆炸等安全隐患。

同时，第二数据监测单元130还可以通过光敏传感器1302时时监测电池组的电池包内的光线变化。电池组的电池包在正常情况下处于封闭状态，光敏传感器1302监测到的光线亮度较弱，若电池组因碰撞导致电池包破损，或电池包被人为恶意拆毁时，光敏传感器1302监测到的光线亮度会增强，并且在这种情形下，电池组的正常充放电状态将会受到影响。

光敏传感器1302会将监测到光线的亮度变化信息传输至主控单元140，主控单元140会进一步对电池包是否发生损坏做出判断，保证电池组的处于正常的充电或放电状态。示例性地，若主控单元140可以预先存储有电池包内的正常光线亮度范围，若监测到的光线亮度不在该正常光线亮度范围内，主控单元140则会判断电池组处于非正常状态。

可选地，请参见图2，电池管理系统还包括与主控单元140连接的报警器200。其中，报警器200包括蜂鸣器、喇叭和LED灯中的至少一种。

具体地，若主控单元140根据接收到的上述实施例中电池组的电信号、内阻以及光线亮度中的任一项信息在正常的数值变化范围之外，主控单元140便可控制报警器200发出警报信号。若检测到电池组处于光线较弱的环境中，主控单元140还可同时控制蜂鸣器发出警报声，以及控制LED灯闪烁，以最大程度地告知电动车电池的持有者，或者电池周围的其他人该电池存在安全使用风险。

由上述分析可知，本实施例提供的电池管理系统，采用第一数据监测单元和包括光敏传感器以及电池内阻监测器的第二数据监测单元，以及主控单元，实现了对电动车电池的充电或放电状态的多方位智能化监测及管理。不仅避免了电池内阻的变化而带来的使用风险，而且还避免了电池包意外受损或认为损坏而导致的使用风险，还能够通过报警器告知电池的持有者或电池周围的人电池当前存在安全使用风险，减少了因电池导致的安全事件的发生。

在上述实施例中，通过监测电池组的内阻变化，反映了电池组所处的外部环境的温度变化对电池组正常充电或放电状态的影响。除此之外，电池组自身充电或放电产生的温度也会对电池组的安全使用带来风险，仍需对电池的自身温度进行实时监测。

在一种可能的实施方式中，第二监测单元还可以包括如图2中的多路温度传感器1303，多路温度传感器1303与主控单元140连接，请参见图3，多路温度传感器1303连接有至少两个温度探头300，并且，至少两个温度探头300贴附设置于电池单元110和/或主控单元140上。

在本实施例中，多路温度传感器1303能够实时监测电池组的温度，电池组在正常充电或放电的过程中，电池组表面以及主控单元140周围的温度会比其他区域的温度高一些，可以根据需求为多路温度传感器1303连接多个温度探头300。示例性地，设置10个温度探头300，其中，6个平均贴附设置于电池组，如电池组的6个面分别设置一个温度探头300，其余4个温度探头300平均贴附设置于主控单元140周围。多路温度传感器1303将监测到的温度信息传输至主控单元140，主控单元140可将接收到的实时温度信息与预存的正常温度范围进行比对，示例性地，若预存的正常温度范围为10摄氏度至60摄氏度，而实时温度信息为70摄氏度，则主控单元140控制报警器200报警以警示电池的使用者或周围的人该电池存在安全风险。

上述实施例中实时监测到的如电池组内阻、电池组充电或放电时的电信号以及电池组的温度等监测信息，均被传输至主控单元140，并由主控单元140进行判断是否处于正常的变化范围。但是，在这种情形下，并无法明确显示监测信息的数据指标，无法准确判断在部分器件损坏发生误测而导致的误报警情形是否真实。

在一种可能的实施方式中，电池管理系统还可以包括如图2中与主控单元140连接的显示单元210，用于显示第一数据监测单元120和第二数据监测单元130所获取的监测信息，其中，监测信息包括电流、电压、电池内阻、温度和电池包内的光线亮度等。显示单元210能够将监测到的数据可视化，方便电池的使用者能够根据显示的信息直观判断电池是否处于正常的充电或放电状态。同时，也可以减少因部分器件损坏导致误报警的情形。

示例性地，在上述实施例中，电池组的正常温度范围为10摄氏度至60摄氏度，当电池组的温度处于30摄氏度，且其他监测信息也正常时，报警器200理应不会报警，但当主控单元140的温度比较功能发生损坏时，可能将电池组的实时温度30摄氏度识别为60摄氏度，主控单元140便会控制报警器200报警。而显示单元210则可以为电池的使用者提供数值供使用者主观判断，减少因部分器件损坏造成误报警的情形。

另外，尽管电池组的各项监测数据正常，但是仍无法有效监测电池的形变，而电池组的异常形变会影响到电池的正常充电或放电状态，甚至导致电池发生爆炸。

可选地，第二数据监测单元130还包括形变传感器1304，形变传感器1304贴附设置于电池单元110上。具体地，形变传感器1304将实时监测的形变数据传输至主控单元140，其中，主控单元140中预先存储有电池组的正常形变范围。若主控单元140经过比对，发现电池组的形变不处于正常形变范围内，则控制报警器200报警，同时在显示单元210上显示“形变异常”的字样，以警示电池使用者远离电池组或做如断电或报警等安全处理措施。

仍需注意的是，上述实施例中的第一数据监测单元120和第二数据监测单元130的监测数据能够传输至主控单元140，也能够在显示单元210上显示，当监测数据处于异常范围时，会触发报警器200报警，但若电动车电池的使用者并不在电池组的周围甚至距离电池很远，无法知晓电池组的实时状态或者是否发生安全事故，亟需通过智能设备实现远程查看电池状态。

在一种可能的实施方式中，请参见图4，电池管理系统还可以包括与主控单元140连接的第一通信单元410，用于通讯连接云服务器，云服务器用于存储第一数据监测单元120和第二数据监测单元130获取的监测数据。

在本实施例中，云服务器存储监测信息，能够实现对电池发生安全事故的责任界线的认定，同时，云服务器能够与智能移动终端建立通讯连接，实时或定时地将监测数据传输至智能移动终端。可选地，第一通信单位为4G通信、5G通信，或窄带物联网(Narrow BandInternet of Things,NB-IoT)通信。其中，智能移动终端为电池使用者所持有，能够及时了解电动车电池的状态，方便电池使用者快速做出应急反应，减少因电动车电池而导致的安全事件的发生。

并且，云服务器或者智能移动终端同样具备主控单元140的全部功能，云服务器可以比对监测数据是否处于正常范围，若监测数据处于异常范围，则云服务器向智能移动终端发送报警信息。智能移动终端也可以比对监测数据是否处于正常范围，若监测数据处于异常范围，则会触发智能移动终端自身发出如蜂鸣和屏幕闪烁等警报信息，甚至会自动拨打报警电话。

可选地，电池管理系统还可以包括与主控单元140连接的第二通信单元420，用于通讯连接上位机。具体地，上述实施例中已明确主控单元140中预存有正常的温度范围和正常的形变范围等数据，上位机可通过第二通信单元420能够实现对这些范围数据的初步设定及后续的修改。在实际使用中，电池组的使用寿命是有限的，随着电池组正常寿命的减少，电池组正常工作的温度范围或者电池内阻的正常变化范围可能会发生改变，而通过上位机对上述范围数据进行适应性地修改，不仅避免了因电池组寿命降低而产生的误报警的情形，也提升了主控单元140对电池组的监测数据比对判断的精准度。其中，第二通信单元420采用RS485主从通信方式。

在一种可能的实施方式中，电池管理系统还可以包括全封闭式壳体，电池单元110、第一数据监测单元120、第二数据监测单元130和主控单元140均密封于全封闭式壳体内。其中，全封闭式壳体可对电池组起到防潮防水的保护作用，电动车在下雨天仍能安全停放在室外或正常行驶。

可选地，电池管理系统还包括散热单元，散热单元包括散热片和液冷散热器中的至少一种，若散热单元包括所述散热片，则散热片贴附设置于所述第一数据监测单元120和/或主控单元140上。若散热单元包括液冷散热器，则液冷散热器贴附设置于所述电池单元110上。具体地，散热单元可有效保障电池组的安全充电或放电状态。

综上，本实施例提供的电池管理系统，通过第一数据监测单元、第二数据监测单元和主控单元可对电池组进行多方位的智能监测及管理，同时，通过第一通信单元和第二通信单元实现了监测数据的存储与远程通知，避免了因电池而导致的安全事件的发生。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本实用新型的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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)

1.一种电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统包括电池单元、与所述电池单元连接的第一数据监测单元、第二数据监测单元和主控单元，所述第一数据监测单元和所述第二数据监测单元分别和所述主控单元连接，其中，所述第一数据监测单元用于监测所述电池单元上的电压和电流；

所述第二数据监测单元包括光敏传感器和电池内阻监测器，其中，所述光敏传感器和所述电池内阻监测器分别和所述主控单元连接，所述电池内阻监测器还与所述电池单元连接。

2.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二数据监测单元还包括多路温度传感器，所述多路温度传感器与所述主控单元连接；

所述多路温度传感器连接有至少两个温度探头；

至少两个所述温度探头贴附设置于在所述电池单元和/或所述主控单元上。

3.根据权利要求2所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的显示单元，用于显示所述第一数据监测单元和第二数据监测单元所获取的监测信息，其中，所述监测信息包括电流、电压、电池内阻和温度。

4.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述第二数据监测单元还包括形变传感器；

所述形变传感器贴附设置于所述电池单元上。

5.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的第一通信单元，用于通讯连接云服务器；

所述云服务器用于存储所述第一数据监测单元和所述第二数据监测单元获取的监测数据。

6.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的第二通信单元，用于通讯连接上位机。

7.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括与所述主控单元连接的报警器。

8.根据权利要求7所述的电池管理系统，其特征在于，所述报警器包括蜂鸣器、喇叭和LED灯中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括全封闭式壳体，所述电池单元、所述第一数据监测单元、所述第二数据监测单元和所述主控单元均密封于所述全封闭式壳体内。

10.根据权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池管理系统还包括散热单元，所述散热单元包括散热片和液冷散热器中的至少一种；

若所述散热单元包括所述散热片，则所述散热片贴附设置于所述第一数据监测单元和/或所述主控单元上；

若所述散热单元包括所述液冷散热器，则所述液冷散热器贴附设置于所述电池单元上。

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