CN216507989U - 一种新型bms电池管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池管理技术领域，公开了一种新型BMS电池管理装置，主控器分别通过CAN总线与显示器、散热风扇、电池均衡器、电池信息采集器；电池均衡器设置有均衡器壳体，均衡器壳体两侧分别安装有散热格栅，均衡器壳体上侧扣合有均衡器盒盖；均衡器壳体底部安装有减震器，减震器上端安装有绝缘橡胶板，绝缘橡胶板上侧安装有均衡处理器；均衡处理器上侧安装有电池接头和外部电线连接头。本实用新型可实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控制防止电池温度过高。通过对电池参数的采集，具有预测电池组中单体电池性能、故障诊断和提前报警等功能，以便对电池进行维护和更换，以保证安全。

Description

一种新型BMS电池管理装置

技术领域

本实用新型属于电池管理技术领域，尤其涉及一种新型BMS电池管理装置。

背景技术

目前，在电动汽车中，BMS是Battery Management System的缩写，中文叫电池管理系统。BMS的基本功能是测量、评估、管理、保护和警示。测量功能主要是对电池的电压、电流和温度等参数实时进行检测，同时对电池系统绝缘电阻进行持续测量。保护功能主要指控制电池的电流、电压、温度等参数始终在允许的工作参数范围内。管理功能有温度管理、电量管理、均衡管理、充电管理等。警示功能，是指BMS通过CAN总线与整车控制器，充电机等进行实时通信，将电池的状态和故障进行警示。

电池管理系统的起因，是由于电池一旦发生过充过放就会损坏，严重情况下还会发生起火爆炸的安全事故。因此，锂电池在使用中哪怕只是一节电池单独使用，也要配置电池管理系统。而电池在成组使用时，更容易发生过充过放的现象，这主要是电池在制造和使用过程中出现不一致造成的。电池间的差异如果没有在过充过放中得到有效的控制，将进一步扩大，导致电池容量和寿命的急剧下降，最终引起事故的发生。

随着技术的发展，保护功能之外，发展出了电量管理和电池新旧程度的估算，充电管理使得同充电桩可以充不同电压和容量的电池，温度管理使电池的使用温度范围更合理，适用于更多的应用环境和场合。为了使致性不太好或自放电率不太一致的电池能够长期免维护使用，均衡管理便得到了重视，并进入实用化。电池管理系统的警示功能，必须是在电池管理系统自动执行无法采取有效行动的情况下，警示给相关的人员去做分析判断。比如soc电池管理系统由于无法知道距离目的地点还有多远，因此无法要求停车充电或者返航等，只能报出数值让司机判断该采取什么措施。比如绝缘损坏，电池管理系统无法自行修复，也只能报警。而要将这些状态和故障报出，就必须通过CAN通信与整车控制器联系，进而出现到人机交互界面上。

当然，测量是这一切的基础。现有技术的测量为总电流、单体电压、选择的温度监控点、部分BMS还输出总电压。绝缘电阻是测量整个高压系统的，不单单是电池系统。总电流的测量是过流和短路保护的依据，也是安时积分法估算SOC的基础。单体电压的测量是过充过放保护的依据，也是电池一致性监控和均街管理的原始数据。温度测量主要是为了温度管理，其数据也能用手电池寿命分布估算，或者热失控等安全事故的预警。总电压的测量对于BMS来说意义不大，因为总电压可以由所有的单体电压加和得到，在其他智能模块需要一个直接的总电压测试值的时候才会进行。但是现有的BMS电池管理装置无法实时检测电池箱内部的运行状态，无法保证电池箱的正常运行。同时现有的BMS 电池管理装置不能及时对电池箱内部进行散热，易导致电池箱内部过高，降低了安全性。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的BMS电池管理装置无法实时检测电池箱内部的运行状态，无法保证电池箱的正常运行。

(2)现有的BMS电池管理装置不能及时对电池箱内部进行散热，易导致电池箱内部过高，降低了安全性。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种新型BMS电池管理装置。

本实用新型是这样实现的，一种新型BMS电池管理装置，所述新型BMS电池管理装置设置有主控器；主控器分别通过CAN总线与显示器、散热风扇、电池均衡器、电池信息采集器；

电池均衡器设置有均衡器壳体，均衡器壳体两侧分别安装有散热格栅，均衡器壳体上侧扣合有均衡器盒盖；

均衡器壳体底部安装有减震器，减震器上端安装有绝缘橡胶板，绝缘橡胶板上侧安装有均衡处理器；

均衡处理器上侧安装有电池接头和外部电线连接头。

进一步，所述散热风扇安装在电池盒中，显示器安装在电池盒的上侧。

进一步，所述电池信息采集器设置有壳体，壳体上侧通过合页固定有盖体；

壳体底部安装有处理器和CAN收发器，处理器分别与CAN收发器、电压传感器和温度传感器连接。

进一步，所述壳体外侧嵌装有检测面板，检测面板上设置有USB插孔。

进一步，所述检测面板上侧安装有温度传感器放置盒和电压传感器放置盒，温度传感器放置盒放置温度传感器，电压传感器放置盒放置电压传感器。

进一步，所述外部电路通过外部电线连接头与均衡处理器连接，均衡处理器通过电池接头与电池连接。

结合上述的所有技术方案，本实用新型所具备的优点及积极效果为：

本实用新型可实时采集每个电池箱内电池测点温度，通过对散热风扇的控制防止电池温度过高；通过对电池参数的采集，具有预测电池组中单体电池性能、故障诊断和提前报警等功能，以便对电池进行维护和更换，以保证安全。

本实用新型中每个电池信息采集装置可测量19节电池端电压及6个测量点温度和1路风扇控制，安装在每个电池箱内。

本实用新型通过电池均衡控制装置当电池箱内电池电压不一致超过规定值时，在充电电流小于一定值后，可自动对电池进行均衡。

本实用新型通过显示器用于电池组的状态以及SOC等各种参数的显示、操作等，并可保存相关数据。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的新型BMS电池管理装置结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的电池信息采集器结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的电池均衡器结构示意图。

图4是本实用新型实施例提供的均衡处理器安装结构示意图。

图5是本实用新型实施例提供的新型BMS电池管理装置的结构原理图。

图6是本实用新型实施例提供的电池电压采样电路示意图。

图7是本实用新型实施例提供的通信保护电路示意图。

图8是本实用新型实施例提供的温度取样电路示意图。

图中：1、主控器；2、显示器；3、散热风扇；4、电池均衡器；5、电池信息采集器；6、盖体；7、壳体；8、处理器；9、CAN收发器；10、温度传感器放置盒；11、USB插孔；12、检测面板；13、电压传感器放置盒；14、均衡器盒盖； 15、散热格栅；16、均衡器壳体；17、外部电线连接头；18、均衡处理器；19、电池接头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种新型BMS电池管理装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供的新型BMS电池管理装置中主控器1 分别通过CAN总线与显示器2、散热风扇3、电池均衡器4、电池信息采集器5；散热风扇3安装在电池盒中，显示器2安装在电池盒的上侧。

如图2所示，本实用新型实施例提供的电池信息采集器5设置有壳体7，壳体7上侧通过合页固定有盖体6，壳体7底部安装有处理器8和CAN收发器9；

壳体7外侧嵌装有检测面板12，检测面板12上设置有USB插孔11；检测面板12上侧安装有温度传感器放置盒10和电压传感器放置盒13，温度传感器放置盒10放置温度传感器，电压传感器放置盒13放置电压传感器。处理器8 分别与CAN收发器9、电压传感器和温度传感器连接。其中，处理器8、CAN收发器9、温度传感器和电压传感器可以在市场上购得，具备此功能即可。

如图3所示，本实用新型实施例提供的电池均衡器设置有均衡器壳体16，均衡器壳体16两侧分别安装有散热格栅15，均衡器壳体16上侧扣合有均衡器盒盖14。

如图4所示，均衡器壳体16底部安装有减震器，减震器上端安装有绝缘橡胶板，绝缘橡胶板上侧安装有均衡处理器18，均衡处理器18上侧安装有电池接头19和外部电线连接头17，外部电路通过外部电线连接头17与均衡处理器18 连接，均衡处理器18通过电池接头19与电池连接。

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作详细的描述。

电池信息采集器中的CPU选用集成了CAN控制器模块的dsPIC30F系列芯片； CAN收发器选用MCP2551，通过CAN总线与其他控制系统进行通信；电池电压采样选用12位精度的ADS7841进行差分取样，消除干扰，同时差分输入保证了电池组与检测电路不共地；温度测量选用数字温度传感器DS18B20，采集电池箱内测试点温度；

由于电动汽车用电环境复杂，有很强的电磁干扰，从而影响信号在线检测与控制系统的正常工作。为了减小电磁干扰采取如下措施：

1)在CPU和CAN收发器之间加入高速光耦隔离器，并增加瞬变二极管，共模电感，热敏电阻等保护措施；

2)单片机工作电源与车辆电源地线隔离，消除地线窜扰的可能；

3)数字温度传感器使用屏蔽电缆封装，并将屏蔽地搭铁，CAN总线选用屏蔽双绞线；

4)PCB板制作尽量加大线间距，以降低导向间的分布电容并使其导向垂直，以减小磁场耦合，减小电源线走线有效面积及选用性价比高的器件等。

主控器与电池信息采集装置一样，硬件设计增加了多种抗干扰措施，以保证在恶劣电磁环境下可靠运行；

总电流采样采样二档设计，以保证在小电流和大电流情况下，测量精度≤ 0.5％。

显示器采用SAM9263B为主芯片的ARM9方案，经过重新设计电源，以及采用汽车级别的相关芯片，系统稳定性高；CAN总线以及与上位PC机之间通讯用 485总线系统采用光耦隔离，主板和核心板分开设计；显示选用7”真彩触摸屏，操作简单、明了。

如图6所示，为本实用新型实施例提供的电池电压采样电路，电池电压采样采用差分输入、光耦继电器切换，光耦隔离，电路简单，保证测量精度。

如图7所示，为本实用新型实施例提供的通信保护电路，此为CAN2通讯接口电路，采用瞬变电压抑制二极管和自恢复保险丝组成保护电路，并加入共模电感提高抗干扰能力。

图8是本实用新型实施例提供的温度取样电路，温度取样部分采用总线方式设计，简化了温度传感器的接入。并提供了隔离保护。

本实用新型的工作原理是：本实用新型在使用时，每个采集单元可测量19 节电池端电压及6个测量点温度和1路风扇控制，安装在每个电池箱内。通过电池均衡控制装置当电池箱内电池电压不一致超过规定值时，在充电电流小于一定值后，可自动对电池进行均衡。主控单元完成对电池组总电压、总电流的检测，并通过CAN总线与采集单元、均衡模块、显示单元或车载仪表系统及充电机等通信。显示单元用于电池组的状态以及SOC等各种参数的显示、操作等，并可保存相关数据。整个装置中，即在1个电池箱内安装1个电池信息采集装置或加入1个电池均衡装置，若干个电池信息采集装置(+若干个均衡装置)+1 个主控单元+显示单元，所有模块都通过车内CAN总线相连，组成BMS系统。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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，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装置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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型BMS电池管理装置，其特征在于，所述新型BMS电池管理装置设置有：

主控器；

主控器分别通过CAN总线与显示器、散热风扇、电池均衡器、电池信息采集器；

电池均衡器设置有均衡器壳体，均衡器壳体两侧分别安装有散热格栅，均衡器壳体上侧扣合有均衡器盒盖；

均衡器壳体底部安装有减震器，减震器上端安装有绝缘橡胶板，绝缘橡胶板上侧安装有均衡处理器；

均衡处理器上侧安装有电池接头和外部电线连接头。

2.如权利要求1所述的新型BMS电池管理装置，其特征在于，所述散热风扇安装在电池盒中，显示器安装在电池盒的上侧。

3.如权利要求1所述的新型BMS电池管理装置，其特征在于，所述电池信息采集器设置有壳体，壳体上侧通过合页固定有盖体；

壳体底部安装有处理器和CAN收发器，处理器分别与CAN收发器、电压传感器和温度传感器连接。

4.如权利要求3所述的新型BMS电池管理装置，其特征在于，所述壳体外侧嵌装有检测面板，检测面板上设置有USB插孔。

5.如权利要求4所述的新型BMS电池管理装置，其特征在于，所述检测面板上侧安装有温度传感器放置盒和电压传感器放置盒，温度传感器放置盒放置温度传感器，电压传感器放置盒放置电压传感器。

6.如权利要求1所述的新型BMS电池管理装置，其特征在于，所述均衡处理器通过外部电线连接头与外部电路连接，均衡处理器通过电池接头与电池连接。

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