CN216636226U - 一种动力电池管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种动力电池管理系统，涉及电动车及汽车动力电池技术领域。通过将原有的从控系统中的从控电池管理单元变成给主控系统提供数据的从控单元，起到双重控制的作用，使电池包更加安全。该电路包括：车用电池，车用电池包括多个串联或并联连接的通用电池包；从控系统，包括从控电池管理单元，利用从控电池管理单元对单个通用电池包进行管理；主控系统，包括主控电池管理单元，利用主控电池管理单元读取多个从控电池管理单元中多个通用电池包数据，并根据读取的通用电池包数据对多个通用电池包进行管理；当第一梯次车型使用时，利用主控系统对多个通用电池包进行管理；当第二梯次车型使用时，利用从控系统对单个通用电池包进行管理。

Description

一种动力电池管理系统

技术领域

本实用新型涉及电动车及汽车动力电池技术领域，更具体的说，涉及一种动力电池管理系统。

背景技术

两轮电动车电池逐渐在向原有的充电模式转换为换电模式，换电模式的出现势必需要对换电电池进行管理。因此，对换电动力电池使用寿命、可靠性和安全性提出了更高的要求。现在市场上的动力电池管理适用于新能源汽车的分包换电，针对电动自行车或摩托车的动力电池管理的产品很少，可靠性不高。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种动力电池管理系统，以实现新能源汽车的分包换电和电动自行车、摩托车的动力电池管理系统相兼容的问题。

本实用新型提供一种动力电池管理系统，该系统包括：

车用电池，所述车用电池包括多个串联或并联连接的通用电池包；

从控系统，包括从控电池管理单元，利用所述从控电池管理单元对单个所述通用电池包进行管理；

主控系统，包括主控电池管理单元，利用所述主控电池管理单元读取多个所述从控电池管理单元中多个所述通用电池包数据，并根据读取的所述通用电池包数据对多个所述通用电池包进行管理；

当第一梯次车型使用时，利用所述主控系统对多个所述通用电池包进行管理；当第二梯次车型使用时，利用所述从控系统对单个所述通用电池包进行管理。

优选地，通信定位单元，所述通信定位单元与所述电池管理单元相连接，用于对所述第二梯次车型进行实时监控与定位。

优选地，所述从控电池管理单元与所述主控电池管理单元之间通过CAN总线相连接。

优选地，所述从控系统还包括：

第一总正保险丝，所述第一总正保险丝的一端与所述通用电池包的正极相连接，另一端与第二梯次车型电池接口的一端相连接；

第一总正继电器，所述第一总正继电器的一端分别与所述第一总正保险丝的另一端和所述第二梯次车型电池接口的一端相连接，另一端与第一梯次车型电池接口的一端相连接；

第一场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述从控电池管理单元的C0引脚相连接，所述第一场效应管的源极分别与所述通用电池包的负极和所述第一梯次车型电池接口的另一端相连接；

第二场效应管，所述第二场效应管的栅极与所述电池管理单元的 D0引脚相连接，所述第二场效应管的源极与所述第二梯次车型电池接口的另一端相连接，所述第二场效应管的漏极与所述第一场效应管的漏极相连接。

优选地，所述主控系统还包括：

第二主正保险丝，所述第二主正保险丝的一端与PG头正端相连接，另一端分别与第二主继电器的一端和预充电阻的一端相连接；

第二主正继电器，所述第二主正继电器的另一端分别与主高压航插的一端、空调保险丝的一端、直流保险丝的一端和预充继电器的负极相连接；

预充电阻，所述预充电阻的另一端与预充继电器的正极相连接；

空调保险丝，所述空调保险丝的另一端与第二通信航插的一端相连接；

直流保险丝，所述直流保险丝的另一端与第三通信航插的一端相连接；

电流分流器，所述电流分流器的负端与所述PG头负端相连接，所述电流分流器的输出端与所述主控电池管理单元相连接；

主高压航插，所述主高压航插的另一端分别与第二通信航插的另一端、第三通信航插的另一端和所述电流分流器的正端相连接，所述主高压航插的控制端分别与所述主控电池管理单元的D01和D11引脚相连接。

优选地，所述从控电池管理单元与所述主控电池管理单元通过第一通信航插相连接。

优选地，所述从控电池管理单元与换电柜之间通过CAN总线相连接。

优选地，所述主控电池管理单元与所述第一梯次车型通过CAN总线相连接。

优选地，所述第一梯次车型电池接口用于与所述第一梯次车型连接，所述第二梯次车型电池接口用于与所述第二梯次车型连接。

优选地，所述第一梯次车型包括四轮电动汽车；所述第二梯次车型包括二轮电动车、三轮电动车和电动摩托车。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种动力电池管理系统具有如下有益效果：从控系统包括从控电池管理单元，当第二梯次车型使用时，利用从控系统对单个通用电池包进行管理。主控系统包括主控电池管理单元，当第一梯次车型使用时，利用主控电池管理单元读取多个从控电池管理单元中多个通用电池包数据，并根据读取的通用电池包数据对多个通用电池包进行管理；不管是第一梯次车型使用还是第二梯次车型使用，都可以对通用电池包进行管理。起到双重控制的作用，使电池包更加安全。解决第一梯次车型使用时和第二梯次车型使用时相互兼容的问题。

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

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出了本实用新型实施例所提供的现有动力电池主从结构管理系统示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的现有电动车电池包的管理系统示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的从控系统示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的主控系统示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的组合的动力电池管理系统示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实施例中提到的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明，旨在以具体方式呈现相关概念，不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。

现有动力电池的管理系统以图1所示的主从结构电路为例，如图 1所示，现有的动力电池管理系统，主从架构需要从机和主机配合才能实现工作。从机只负责信号的采集，不能对通用电池包进行管理，没有过充、过放等保护功能，不能单独工作在主机以外。由于两轮或三轮电动车使用时也需要对动力电池进行管理，而图1所示的主从结构系统不能解决两轮车的分包换电问题，没有对两轮通用电池包的保护。

再例如，以如图3所示的现有电动自行车电池包的管理系统为例，现有的电动自行车电池包的管理系统，只能对两轮或三轮电动车通用电池包进行管理，不能满足四轮电动车电池换电的使用要求。

由于现有的动力电池的管理系统，一种是如图1所示的主从架构的管理系统，一种是如图2所示的一体机的架构，两种架构都能实现对动力电池的管理。但是针对分包换电系统，不能同时服务于新能源汽车的分包换电和电动自行车或摩托车的动力电池管理，有其应用的局限性。

基于此，本实用新型实施例提供一种动力电池管理系统。图3示出了本实用新型实施例所提供的从控系统示意图，图4示出了本实用新型实施例所提供的主控系统示意图，图5示出了本实用新型实施例所提供的组合的动力电池管理系统示意图。如图3、图4和图5所示，该系统包括：

车用电池，车用电池包括多个串联或并联连接的通用电池包1，示例性的，可以采用4～17串单体电池并联，单体电池电压可以为 3.7V，当然也可以为3.2V或者其他符合标准的电压，单体电池容量可以为20AH，当然也可以为30AH，最大容量可以到50AH，在此并不做具体限定。

从控系统2，从控系统2包括从控电池管理单元20，利用从控电池管理单元20对单个通用电池包1进行管理，具体地，利用从控电池管理单元20对单个通用电池包1中的单体电池11进行管理。

需要说明的是，从控电池管理单元20可以是电池管理单元BMU (BatteryManagement Unit，简写为BMU)。从控系统2还包括通信定位单元21，通信定位单元21与从控电池管理单元20的引脚 JOUT+和引脚JOUT-相连接，用于对第二梯次车型进行实时监控与定位。具体地，可以通过GPS+GPRS进行数据定位和监控。应理解，第二梯次车型可以是二轮电动车、三轮电动车或者电动摩托车。

进一步地，所述从控系统2还包括：第一总正保险丝22，第一总正保险丝的一端与通用电池包1的正极相连接，第一总正保险丝 22的另一端与第二梯次车型电池接口25的一端相连接。第一总正继电器23，第一总正继电器23的一端分别与第一总正保险丝22的另一端和第二梯次车型电池接口25的一端相连接，第一总正继电器23 的另一端与第一梯次车型电池接口24的一端相连接。第一场效应管 MOS1，第一场效应管MOS1的栅极与从控电池管理单元20的C0引脚相连接，第一场效应管MOS1的源极分别与通用电池包1的负极和第一梯次车型电池接口24的另一端相连接。第二场效应管MOS2，第二场效应管MOS2的栅极与从控电池管理单元20的D0引脚相连接，第二场效应管MOS2的源极与第二梯次车型电池接口25的另一端相连接，第二场效应管MOS2的漏极与第一场效应管MOS1的漏极相连接。示例性的，第一总正保险丝22的参数可以为60A，250V，第一总正继电器23的型号可以为EV200，当然，也可以选择其它参数型号，在此不再赘述。

主控系统3，主控系统3包括主控电池管理单元30，应理解，主控电池管理单元30可以是电池管理系统BMS(Battery Management System，简写为BMS)，BMS是智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态的系统。

利用主控电池管理单元30读取多个从控电池管理单元20中多个通用电池包1数据，并根据读取的通用电池包1数据对多个通用电池包1进行管理。

进一步地，主控电池管理单元30与从控电池管理单元20之间通过CAN总线相连接。应理解，控制器局域网络(Controller Area Network，简写为CAN)是ISO国际标准化的串行通信协议。具体地，主控电池管理单元30与从控电池管理单元20之间通过第一通信航插 P1相连接，进一步地，从控电池管理单元20与换电柜之间通过CAN 总线相连接，当二轮电动车进行换电时，第一通讯航插P1与换电柜之间通过CAN通讯相连接，换电柜的充电器与二轮电动车接口相连接，以对二轮带动车进行充电。

进一步地，主控系统3还包括：第二主正保险丝31，第二主正保险丝31的一端与PG头正端相连接，第二主正保险丝31的另一端分别与第二主继电器32的一端和预充电阻33的一端相连接。第二主正继电器32，第二主正继电器32的另一端分别与主高压航插P5的一端、空调保险丝35的一端、直流保险丝36的一端和预充继电器 34的负极相连接。预充电阻33，预充电阻33的另一端与预充继电器 34的正极相连接。空调保险丝35，空调保险丝35的另一端与第二通信航插P2的一端相连接。直流保险丝36，直流保险丝36的另一端与第三通信航插P3的一端相连接。电流分流器37，电流分流器37 的负端与PG头负端相连接，电流分流器37的输出端与主控电池管理单元30相连接。示例性的，第二主正保险丝的参数可以为250A/500V，第二主正继电器的型号可以为EV300，预充电阻可以为100W/50Ω，空调保险丝可以为20A/200W，直流保险丝可以为10A/500V，当然也可以为其它型号，在此并不做具体限定。

主高压航插P5，主高压航插P5的另一端分别与第二通信航插P2 的另一端、第三通信航插P3的另一端和电流分流器37的正端相连接，主高压航插P5的控制端分别与主控电池管理单元30的D01和D11引脚相连接。

进一步地，主控电池管理单元30与第一梯次车型通过CAN总线相连接。具体地，如图4所示，主控电池管理单元30与第一梯次车型四轮电动车整车通过第四通信航插P4相连接。

具体地，第一梯次车型电池接口24用于与第一梯次车型连接，第二梯次车型电池接口25用于与第二梯次车型连接。第一梯次车型可以是四轮电动汽车，第二梯次车型可以是二轮电动车、三轮电动车和电动摩托车等。当第一梯次车型使用时，利用主控电池管理单元读取多个从控电池管理单元中多个通用电池包数据，并根据读取的通用电池包数据对多个通用电池包进行管理。当第二梯次车型使用时，利用从控系统对单个通用电池包中的单体电池进行管理。具体地，从控电池管理单元20和主控电池管理系统30可以采用12V电压进行供电。

图5示出了本实用新型实施例所提供的组合的动力电池管理系统示意图，如图5所示，可以利用主控系统对4个通用电池包进行管理。具体地，如图5所示，第一梯次车型电池接口24-1的负极与第一梯次车型电池接口24-3的正极相连接，第一梯次车型电池接口24-2的负极与第一梯次车型电池接口24-4的正极相连接，第一梯次车型电池接口24-1的正极与第一梯次车型电池接口24-2的正极分别与电池主控系统中的PG+相连接，第一梯次车型电池接口24-3的负极与第一梯次车型电池接口24-4的负极分别与电池主控系统中的PG-相连接。即1#通用电池包和3#通用电池包串联，2#通用电池包和4#通用电池包串联。主控电池管理单元30与四轮电动车整车通过第四通信航插P4相连接。通过这种方式四轮电动汽车整车就可以控制多个电池包中每个单体电池，并且每个从控电池管理单元还能独立控制每个电池包中的单体电池来达到二轮电动车使用的目的，起到双重控制的作用，使电池包更加安全。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种动力电池管理系统具有如下有益效果：

1、本实用新型利用从控系统中的从控电池管理单元管理单个通用电池包中的单体电池，采用12V低电压控制第一总正继电器开关的方式管理通用电池包。同时通过GPS+GPRS进行数据定位和监控。通过CAN通讯与电动自行车和换电柜进行数据传输，达到更好控制电池的作用。

2、在四轮电动汽车使用时，采用主控系统中的主控电池管理单元读取从控电池管理单元的数据，并发送指令来管理不同的电池包中的每个单体电池。以对车上的每一个电池包进行总控，将原有的从控系统中的从控电池管理单元变成给主控系统提供数据的从控BCU (Battery Control Unit，电池控制单元)，通过这种方式四轮电动汽车整车就可以控制每个电池包中的每个单体电池，并且每个从控电池管理单元还能独立控制每个电池包中的单体电池来达到二轮电动车使用的目的，起到双重控制的作用，使电池包更加安全。

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，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本发实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种动力电池管理系统，其特征在于，包括：

车用电池，所述车用电池包括多个串联或并联连接的通用电池包；

从控系统，包括从控电池管理单元，利用所述从控电池管理单元对单个所述通用电池包进行管理；

主控系统，包括主控电池管理单元，利用所述主控电池管理单元读取多个所述从控电池管理单元中多个所述通用电池包数据，并根据读取的所述通用电池包数据对多个所述通用电池包进行管理；

当第一梯次车型使用时，利用所述主控系统对多个所述通用电池包进行管理；当第二梯次车型使用时，利用所述从控系统对单个所述通用电池包进行管理。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述从控系统还包括：

通信定位单元，所述通信定位单元与所述电池管理单元相连接，用于对所述第二梯次车型进行实时监控与定位。

3.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述从控电池管理单元与所述主控电池管理单元之间通过CAN总线相连接。

4.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述从控系统还包括：

第一总正保险丝，所述第一总正保险丝的一端与所述通用电池包的正极相连接，另一端与第二梯次车型电池接口的一端相连接；

第一总正继电器，所述第一总正继电器的一端分别与所述第一总正保险丝的另一端和所述第二梯次车型电池接口的一端相连接，另一端与第一梯次车型电池接口的一端相连接；

第一场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述从控电池管理单元的C0引脚相连接，所述第一场效应管的源极分别与所述通用电池包的负极和所述第一梯次车型电池接口的另一端相连接；

第二场效应管，所述第二场效应管的栅极与所述电池管理单元的D0引脚相连接，所述第二场效应管的源极与所述第二梯次车型电池接口的另一端相连接，所述第二场效应管的漏极与所述第一场效应管的漏极相连接。

5.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述主控系统还包括：

第二主正保险丝，所述第二主正保险丝的一端与PG头正端相连接，另一端分别与第二主继电器的一端和预充电阻的一端相连接；

第二主正继电器，所述第二主正继电器的另一端分别与主高压航插的一端、空调保险丝的一端、直流保险丝的一端和预充继电器的负极相连接；

预充电阻，所述预充电阻的另一端与预充继电器的正极相连接；

空调保险丝，所述空调保险丝的另一端与第二通信航插的一端相连接；

直流保险丝，所述直流保险丝的另一端与第三通信航插的一端相连接；

电流分流器，所述电流分流器的负端与所述PG头负端相连接，所述电流分流器的输出端与所述主控电池管理单元相连接；

主高压航插，所述主高压航插的另一端分别与第二通信航插的另一端、第三通信航插的另一端和所述电流分流器的正端相连接，所述主高压航插的控制端分别与所述主控电池管理单元的D01和D11引脚相连接。

6.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述从控电池管理单元与所述主控电池管理单元通过第一通信航插相连接。

7.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述从控电池管理单元与换电柜之间通过CAN总线相连接。

8.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述主控电池管理单元与所述第一梯次车型通过CAN总线相连接。

9.根据权利要求4所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述第一梯次车型电池接口用于与所述第一梯次车型连接，所述第二梯次车型电池接口用于与所述第二梯次车型连接。

10.根据权利要求1所述的一种动力电池管理系统，其特征在于，所述第一梯次车型包括四轮电动汽车；所述第二梯次车型包括二轮电动车、三轮电动车和电动摩托车。

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