CN217159333U - 隔离通信控制的电池模块管理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了隔离通信控制的电池模块管理电路，包括电池模块，电池模块包括至少两个串联的电池组，电池组包括主电路和并接在主电路上的旁路，主电路上串接有若干电池单体和主控开关，旁路上电性连接有旁控开关，主控开关和旁控开关连接有驱动电路，还包括电池参数检测电路，电池参数检测电路与电池模块控制器通信连接，电池模块控制器与驱动电路通信连接，电池模块控制器通过隔离通信芯片与主控制器通信连接。本实用新型的电池组均有单独的控制保护单元，通过主控开关和旁控开关实现独立控制，其中一个电池组过充或过放时，主控开关可以断开，旁控开关可以闭合，不影响其他电池组的充、放电，可以实用多种状态调节和独立保护。

Description

隔离通信控制的电池模块管理电路

技术领域

本实用新型涉及电池管理系统技术领域，特别涉及隔离通信控制的电池模块管理电路。

背景技术

在动力电池组和储能电池组产品中，现有不少产品的电源是由锂离子电池或电池组进行供电，为保证锂离子电池组使用的安全性和电池寿命，避免电池过放电或过充电，锂离子电池常常需要保护电路。市场上现有的带有保护功能的锂离子电池模块，在保护动作时是将输出回路断开进行保护，用于控制输出回路的功率管通常使用耐压值低于100V的导通阻抗很低的场效应管。在电压达到几百伏甚至上千伏的高压动力电池或储能电池中，往往是采用多个电池模块进行串联组合的方式，当串联后电池组总电压很高时(例如储能行业中常见的 10个带保护功能的48V锂离子电池模块串联成480V使用)，如果模块输出回路上串联有保护开关，在使用过程中电池模块因为某种原因而断开模块内的串联保护开关，作为控制开关的MOSFET会承受超过几百伏甚至上千伏的耐压值而可能导致击穿，使电池模块保护功能失效；如果在使用过程中，其中有一个电池模块中的电池组由于过充电保护而断开输出回路，这时由于充电回路切断，电池模块中的其它电池组即使未充满也无法充电，这使得电池组无法充满；如果在使用过程中，其中有一个电池模块中的电池组出现过放电时，就会切断总的放电回路，使电池模块中有些电池组具有多余的电量而无法使用。因此在动力电池或储能电池中具有较高电压(例如超过500V以上)输出时，市场上尚未出现将带有单独保护功能的锂离子电池模块进行多个串联成为电池组来使用的方案，市场上现有的方案只能将无单独保护功能的多个电池组串联在一起后进行整体保护控制，而无法实现针对每一个电池组进行独立保护控制。

实用新型内容

本实用新型提出了隔离通信控制的电池模块管理电路，解决了市场上其中有电池模块中的一个电池组由于过充电保护而断开输出回路，这时由于充电回路切断，电池模块中的其它电池组即使未充满也无法充电，以及电池模块中一个电池组出现过放电时，就会切断总的放电回路，使电池模块中有些电池组具有多余的电量而无法使用的缺陷。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

隔离通信控制的电池模块管理电路，包括电池模块，电池模块包括至少两个串联的电池组，电池组包括主电路和并接在主电路上的旁路，主电路上串接有若干电池单体和主控开关，旁路上电性连接有旁控开关，主控开关和旁控开关连接有驱动电路，还包括用于检测电池单体的电流和电压以及检测电池组温度的电池参数检测电路，电池参数检测电路与每个电池单体串联节点电性连接，电池参数检测电路与电池模块控制器通信连接，电池模块控制器与驱动电路通信连接，电池模块控制器通过驱动电路控制主控开关和旁控开关的通断，电池模块控制器通过隔离通信芯片与主控制器通信连接。

作为进一步的技术方案，所述主电路上还串联有熔断器。

作为进一步的技术方案，所述主控开关和所述旁控开关均为MOS管，所述驱动电路为MOS管驱动电路，所述MOS管的G极与所述MOS管驱动电路连接。

作为进一步的技术方案，所述电池模块控制器为单片机，单片机与所述MOS 管驱动电路连接。

作为进一步的技术方案，所述MOS管为N沟道MOS管或者P沟道MOS管。

作为进一步的技术方案，所述电池组为两个。

作为进一步的技术方案，每个所述电池组中串联的电池单体为2-12个。

作为进一步的技术方案，所述主控制器为单片机或PLC。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的电池组均有单独的控制保护单元，通过主控开关和旁控开关实现独立控制，其中一个电池组过充或过放时，主控开关可以断开，旁控开关可以闭合，不影响其他电池组的充、放电，以一个电池模块中串联两个电池组，每个电池组由5个电池单体串联为例，主控制器通过隔离通信对电池组的输出状态进行控制，可以具有四种输出状态，分别为两个电池组10节电池单体串联输出、高5节电池单体串联的输出状态、低5节电池单体串联的输出状态、旁路导通输出状态，每个电池组本身都具有保护功能，实用多种状态调节和独立保护。

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为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

参照图1，隔离通信控制的电池模块管理电路，包括电池模块，电池模块包括至少两个串联的电池组，电池组包括主电路1和并接在主电路1上的旁路2，主电路1上串接有若干电池单体11和主控开关12，旁路2上电性连接有旁控开关21，主控开关12和旁控开关21连接有驱动电路3，还包括用于检测电池单体11的电流和电压以及检测电池组温度的电池参数检测电路4，电池参数检测电路4与每个电池单体11串联节点电性连接，电池参数检测电路4与电池模块控制器5通信连接，电池模块控制器5与驱动电路3通信连接，电池模块控制器5通过驱动电路3控制主控开关12和旁控开关21的通断，电池模块控制器5 通过隔离通信芯片6与主控制器7通信连接。

作为进一步的技术方案，所述主电路1上还串联有熔断器13，熔断器13起熔断保护作用，达到双重保护效果。

作为进一步的技术方案，所述主控开关12和所述旁控开关21均为MOS管，所述驱动电路3为MOS管驱动电路，所述MOS管的G极与所述MOS管驱动电路连接。

作为进一步的技术方案，所述电池模块控制器5为单片机，单片机与所述 MOS管驱动电路连接。

作为进一步的技术方案，所述MOS管为N沟道MOS管或者P沟道MOS管。

作为进一步的技术方案，所述电池组为两个。

作为进一步的技术方案，每个所述电池组中串联的电池单体5个，也可以是2-12个。

作为进一步的技术方案，所述主控制器7为单片机或PLC。

主控制器7通信接口与隔离通信芯片6的通信接口连接，主控制器7向隔离通信芯片6发送控制信号，隔离通信芯片6的另外的通信接口与电池模块控制器5连接，用于向电池模块控制器5发送主控制器7的控制信号，然后电池模块控制器5 的接口与驱动电路3连接，通过驱动电路3控制主控开关12和旁控开关21的断开和闭合，电池模块控制器5的通信接口与电池参数检测电路4的接口连接，用于获取电池的参数。

电池参数检测电路可以由一颗锂离子电池的模拟前端(Analog Front End，缩写为AFE)芯片的典型应用电路实现，这类芯片有非常多，如Linear Technology 公司的LTC6804、TI公司的BQ76930、NXP公司的MC33771之类芯片的典型应用电路(由于具体电路在各芯片的数据手册上都有，因此这里进行了省略)，该电路与各节电池单体连接，并接有NTC(负温度系数热敏电阻器)，可以检测到电池组中各节电池单体的电压、电流以及电池组的温度；模拟前端AFE通过IIC接口或SPI接口与单片机的通信接口(通信接口可以是IIC接口或SPI接口或UART 接口之类)连接进行通信。

本实用新型的电池组均有单独的控制保护单元，通过主控开关12和旁控开关21实现独立控制，其中一个电池组过充或过放时，主控开关12可以断开，旁控开关21可以闭合，不影响其他电池组的充、放电，以一个电池模块中串联两个电池组，每个电池组由5个电池单体串联为例，主控制器7通过隔离通信芯片6向电池模块控制器5发送控制信号，电池模块控制器5再通过驱动电路3 对主控开关12和旁控开关21进行控制，实现对电池组输出状态的控制，可以具有以下几种输出状态，分别为两个电池组10节电池单体串联输出、高5节电池单体串联的输出状态、低5节电池单体串联的输出状态、旁路导通输出状态，每个电池组本身都具有保护功能，实用多种状态调节和独立保护。

具体的电池模块的控制方式和工作状态采如下表：

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (8)

1.隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：包括电池模块，电池模块包括至少两个串联的电池组，电池组包括主电路和并接在主电路上的旁路，主电路上串接有若干电池单体和主控开关，旁路上电性连接有旁控开关，主控开关和旁控开关连接有驱动电路，还包括用于检测电池单体的电流和电压以及检测电池组温度的电池参数检测电路，电池参数检测电路与每个电池单体串联节点电性连接，电池参数检测电路与电池模块控制器通信连接，电池模块控制器与驱动电路通信连接，电池模块控制器通过驱动电路控制主控开关和旁控开关的通断，电池模块控制器通过隔离通信芯片与主控制器通信连接。

2.如权利要求1所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：所述主电路上还串联有熔断器。

3.如权利要求1所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：所述主控开关和所述旁控开关均为MOS管，所述驱动电路为MOS管驱动电路，所述MOS管的G极与所述MOS管驱动电路连接。

4.如权利要求3所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：所述电池模块控制器为单片机，单片机与所述MOS管驱动电路连接。

5.如权利要求3或4所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：所述MOS管为N沟道MOS管或者P沟道MOS管。

6.如权利要求1所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：所述电池组为两个。

7.如权利要求1所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：每个所述电池组中串联的电池单体为2-12个。

8.如权利要求1所述的隔离通信控制的电池模块管理电路，其特征在于：所述主控制器为单片机或PLC。

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