CN219106249U - 一种电池综合管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种电池综合管理系统，电池综合管理系统至少包括：电性能管理模块和温度管理模块；电池分别与电性能管理模块以及温度管理模块连接，电性能管理模块与温度管理模块连接；电性能管理模块用于对电池的电信号进行采集，并根据采集得到的所述电信号对电池进行充放电控制；温度管理模块用于对在电池处于充放电状态时，对电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并在电池温度信号的电压值大于第一预设温度电压阈值时，调节电池温度；温度管理模块还用于在电池温度信号的电压值小于第二预设温度电压阈值时调节电池温度。本实用新型通过电性能管理模块与温度管理模块之间的交互提升了系统对电池温度方面的管理性能。

Description

一种电池综合管理系统

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电池综合管理系统。

背景技术

电池管理系统(BMS)是电池管理的核心系统，可智能化管理和维护各个电池单元，监控电池状态，充分发挥电池性能，延长电池的使用寿命，并对热失控等电池风险做出预警。

经过多年发展，市面上的电池管理系统(BMS)种类繁多，实现的功能也越来越复杂，但从整体上来看，电池管理系统主要侧重于电性能的管理，如电压检测、电流检测、SOC(State of Charge电池荷电状态)、SOH(State of Health电池健康状态)、SOP(State ofPower电池功率状态)等估算，充放电功率限制，防止过充、过放等，对于电池的热控制方面，较为欠缺。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池综合管理系统，旨在解决现有技术中电池管理系统(BMS)在电池热控制方面存在不足的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电池综合管理系统，所述电池综合管理系统至少包括：电性能管理模块和温度管理模块；

其中，电池分别与所述电性能管理模块以及所述温度管理模块连接，所述电性能管理模块与所述温度管理模块连接；

所述电性能管理模块，用于对所述电池的电信号进行采集，并根据采集得到的所述电信号对所述电池进行充放电控制；

所述温度管理模块，用于对在所述电池处于充放电状态时，对所述电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并在所述电池温度信号的电压值大于第一预设温度电压阈值时，调节电池温度；

所述温度管理模块，还用于在所述电池温度信号的电压值小于第二预设温度电压阈值时，调节电池温度。

可选的，所述电池综合管理系统还包括：温控设备，所述温度管理模块包括：温度采集单元、温度调节单元以及主控单元；

其中，所述主控单元分别与所述温度采集单元、所述温度调节单元、所述电性能管理模块连接，所述温度采集单元与所述电池连接，所述温度调节单元与所述温控设备连接；

所述温度采集单元，用于对所述电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并将所述电池温度信号传输至所述主控单元；

所述主控单元，用于接收到所述电池温度信号时输出温度调节信号至所述温度调节单元；

所述温度调节单元，用于在接收到所述温度调节信号时，驱动所述温控设备对所述电池进行温度调节。

可选的，所述温度管理模块还包括：形变传感器、气压传感器以及微粒采样器；

其中，所述形变传感器、所述气压传感器以及所述微粒采样器分别与所述主控单元连接；

所述形变传感器，用于对所述电池的形变量进行采集，获得电池形变信号，并将所述电池形变信号传输至所述主控模块；

所述气压传感器，用于对所述电池工作环境的气压进行采集，获得电池气压信号，并将所述电池气压信号传输至所述主控模块；

所述微粒采样器，用于对所述电池工作环境的气体微粒浓度进行采集，获得气体微粒浓度信号，并将所述气体微粒浓度信号传输至所述主控模块；

所述主控单元，还用于在所述电池形变信号的电压值、所述电池气压信号的电压值和所述气体微粒浓度的电压值中至少一个大于其对应预设电压阈值时，输出所述温度调节信号至所述温度调节单元。

可选的，所述温控设备包括：液冷降温装置和加热装置；

其中，所述液冷降温装置和所述加热装置分别与所述温度调节单元连接；

所述温度调节单元，还用于在接收到所述主控单元传输的降温信号时，开启所述液冷降温装置开启；

所述温度调节单元，还用于在接收到所述主控单元传输的升温信号时，开启所述加热装置。

可选的，所述电性能管理模块，还用于采集所述电池的当前充放电功率，并将所述当前充放电功率传输至所述温度管理模块；

所述温度管理模块，还用于在所述当前充放电功率大于第一预设充放电功率时，驱动所述液冷降温装置以预设液冷降温功率运行。

可选的，所述温度管理模块，还用于在所述当前充放电功率小于第二预设充放电功率且所述电池温度信号的电压值小于第一预设电压值时，驱动所述加热装置以预设加热功率运行。

可选的，所述温度管理模块还用于在所述电池温度信号的电压值大于第二预设电压值时，发送一级告警信号至所述电性能管理模块；

所述电性能管理模块，还用于在接收到所述一级告警信号时降低所述电池的充放电功率。

可选的，所述电池综合管理系统还包括：继电器；

其中，所述继电器的控制端与所述电性能管理模块连接、所述继电器的输入端与所述电池连接，所述继电器的输出端与母排连接；

所述温度管理模块，还用于在所述电池温度信号的电压值大于第三预设电压值时发送二级告警信号至所述电性能管理模块；

所述电性能管理模块，还用于在接收到所述二级告警信号时控制所述继电器断开所述电池与所述母排之间的连接。

本实用新型提出一种电池综合管理系统，所述电池综合管理系统至少包括：电性能管理模块和温度管理模块；其中，电池分别与所述电性能管理模块以及所述温度管理模块连接，所述电性能管理模块与所述温度管理模块连接；所述电性能管理模块，用于对所述电池的电信号进行采集，并根据采集得到的所述电信号对所述电池进行充放电控制；所述温度管理模块，用于对在所述电池处于充放电状态时，对所述电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并在所述电池温度信号的电压值大于第一预设温度电压阈值时，调节电池温度；所述温度管理模块，还用于在所述电池温度信号的电压值小于第二预设温度电压阈值时，调节电池温度。本实用新型通过电性能管理模块与温度管理模块之间的交互不仅保留了电池管理系统对电池电性能方面的功能，还提升了系统对电池温度方面的管理性能。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提出的电池综合管理系统第一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提出的电池综合管理系统第二实施例的第一结构示意图；

图3为本实用新型实施例提出的电池综合管理系统第二实施例的第二结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电性能管理模块	30	温控设备
20	温度管理模块	31	液冷降温装置
				21	温度采集单元	32	加热装置
22	温度调节单元	01	形变传感器
				23	主控单元	02	气压传感器
03	微粒采样器

具体实施方式

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。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本实用新型实施例提出的电池综合管理系统第一实施例的结构示意图。基于图1，提出本实用新型电池综合管理系统的第一实施例。

在本实施例中，所述电池综合管理系统至少包括：电性能管理模块和温度管理模块；

其中，电池分别与所述电性能管理模块以及所述温度管理模块连接，所述电性能管理模块10与所述温度管理模块20连接。

需要说明的是，该电性能管理模块10主要由外部电路和系统软件组成，主要用于对电池组中的电芯放电电压、放电电流、充电电压以及充电电流进行实时采集，还用于对电池组件的绝缘电阻进行检测，还可以对电池电荷状态、电池健康状态进行监测，刻通过采集到的电池电压和电池电流等数据对电池功率状态进行实时监测。

可理解的是，在本实施例中，该温度管理模块20主要用于对电池的工作温度进行调节以及对电池热失控进行有效管理；该温度管理模块20主要由数据采集设备、温度控制设备以及控制芯片组成，可以对电池的工作温度进行实时监测，还可以对电池的电芯形变值、工作环境的气压和气体微粒浓度进行采集，并对采集得到的数据进行综合控制温控设备对电池进行温度调控。

应当理解的是，在本实施例中，该温度管理模块20可与该电性能管理模块进行信息交互，例如温度管理模块20可将电池的电芯温度以及电芯形变量数据传输至该电性能管理模块10，以使该电性能管理模块10通过降低电池组件充放电功率或断开电池组件与外部充电设备或放电设备的连接，进而避免电池因温度过高导致发生电池烧毁或爆炸的安全事故；该电性能管理模块10也可将电池的电压、电流、充放电功率等数据传输至该温度管理模块20，以使温度管理模块20根据采集到的电池电芯温度以及电池充放电功率对电池的工作环境进行升温或降温，让电池组件能以最大效率运行但不会出现热失控的情况。

在具体实施中，可以将电池最佳工作温度区间预先设置在该温度管理模块20中，温度管理模块20对电池当前工作温度进行实时检测，在检测到电池工作温度大于预设温度最大值时，可控制温控设备中的液冷装置对电池进行散热降温；在检测到电池工作温度低于预设最低温度值时，可控制温控设备中的加热装置对电池进行升温操作；同时在接收到电性能管理模块传输的电池充放电功率较高时，可控制液冷装置以较大功率运行，提高散热效率；在电池工作环境温度很低且电池充放电功率低下时，可控制加热装置进行加热操作，提升电池工作环境温度，避免电池因环境温度低导致工作效率低下。同时温度管理模块20在检测到电池温度超出正常范围时，可传输告警信号至电性能管理模块10，该电性能管理模块10可根据告警信号降低电池充放电功率，或切断电池继电器等手段对电池进行保护，避免电池组件出现热失控到至发送安全事故。

本实施例提出一种电池综合管理系统，所述电池综合管理系统至少包括：电性能管理模块和温度管理模块；其中，电池分别与电性能管理模块以及温度管理模块连接，电性能管理模块与温度管理模块连接；电性能管理模块，用于对电池的电信号进行采集，并根据采集得到的电信号对电池进行充放电控制；温度管理模块，用于对在电池处于充放电状态时，对电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并将电池温度信号的电压值大于第一预设温度电压阈值时，调节电池温度；所述温度管理模块，还用于在电池温度信号的电压值小于第二预设温度电压阈值时，调节电池温度。本实施例通过电性能管理模块与温度管理模块之间的交互不仅保留了电池管理系统对电池电性能方面的功能，还提升了系统对电池温度方面的管理性能。

参照图2，图2为本实用新型实施例提出的电池综合管理系统第二实施例的第一结构示意图。基于上述第一实施例，提出本实用新型电池综合管理系统第二实施例。

在本实施例中，所述电池综合管理系统还包括：温控设备，所述温度管理模块包括：温度采集单元21、温度调节单元22以及主控单元23；

其中，所述主控单元分别与所述温度采集单元21、所述温度调节单元22、所述电性能管理模块10连接，所述温度采集单元21与所述电池连接，所述温度调节单元22与所述温控设备30连接。

需要说明的是，在本实施例中，该温度采集单元可以是温度传感器，设置与电池电芯表面，用于采集电池电芯温度，电池组件包括多个电池，每个电池均设置有对应温度传感器；主控单元23可以是由单片机及外围辅助电路组成，也可以通过芯片及程序实现，用于将温度传感器采集的电池温度信号与预设温度进行比较，在电池温度不在预设温度区间时，发送温度调节信号至温度调节单元22，以使该温度调节单元22驱动温控设备30对电池工作温度进行调节。

可以理解的是，在本实施例中，该电池温度信号可以是模拟电压信号，可根据不同的电压值大小表示对应的温度值大小，预设温度也是电压信号，温度比较即电压值的比较。

在具体实施中，可通过设置预设温度区间(如20-25℃)，该预设温度区间为电池正常工作温度区间，在检测到的电池工作温度大于25℃时，向温度调节单元22发送降温的温度调节信号，驱动温控设备开启液冷降温装置对电池进行降温；在检测到的电池工作温度小于20摄氏度时，向温度调节单元22发送升温的温度调节信号，驱动温控设备开启加热装置，对电池工作温度机械能提升。

参照图3，图3为本实用新型实施例提出的电池综合管理系统第二实施例的第二结构示意图。

在本实施例中，所述温度管理模块20还包括：形变传感器01、气压传感器02以及微粒采样器03；

其中，所述形变传感器01、所述气压传感器02以及所述微粒采样器03分别与所述主控单元23连接。

可以理解的是，温度管理模块20还用于对电池进行热失控防护，因此需要对电池的工作环境进行检测；该形变传感器01、气压传感器02以及微粒采样器03分别对电池的电芯形变量、工作环境气压值以及气体微粒浓度进行采集，上述参数均为电池热失控风险因子，主控模块23可通上述参数与对应的预设阈值进行比较，在上述参数超过预设阈值时，传输降温温度调节信号至温控设备30，尽量降低电池温度，避免电池出现热失控进而发生爆炸等安全事故。

在本实施例中，所述温控设备30包括：液冷降温装置31和加热装置32；

其中，所述液冷降温装置31和所述加热装置32分别与所述温度调节单元22连接。

需要说明的是，该液冷装置31是一种散热装置，通过低温液体对电池进行散热，其散热效率影响因素包括液温、液体流量以及液体流速，通过控制液温、液体流量以及液体流速即可控制该液冷装置31的散热效率；该加热装置32的功率由其自身电机决定。

在本实施例中，所述电性能管理模块10，还用于采集所述电池的当前充放电功率，并将所述当前充放电功率传输至所述温度管理模块20；

所述温度管理模块20，还用于在所述当前充放电功率大于第一预设充放电功率时，驱动所述液冷降温装置31以预设液冷降温功率运行。

可以理解的是，当电池的充放电功率达到一定程度时，电池的温度会迅速上升，可能引发热失控，需要控制液冷降温装置31以大功率运行，增大液冷降温装置31的散热效率；该第一预设充放电功率是根据电池充放电功率对应的实际电池产热效率进行设置的，在电池充放电功率超过该第一预设充放电功率时，表示电池的产热效率很高。

在本实施例中，所述温度管理模块20，还用于在所述当前充放电功率小于第二预设充放电功率且所述电池温度信号的电压值小于第一预设电压值时，驱动所述加热装置以预设加热功率运行。

应当理解的是，当电池在低温环境下工作时，电池的功率受温度影响变得很低，此时需要驱动加热装置32对电池进行加热，以提升电池工作效率；该第一预设电压值代表一较低的预设温度值，该第二预设充放电功率为一较低的预设充放电功率；在电池温度的电压值低于第一预设电压值时，即表示电池工作温度较低，可判断电池在低温环境下工作，而前充放电功率小于第二预设充放电功率则表示电池此时充放电功率很低，可以开启加热装置32对电池进行加热以提升电池充放电功率。

在本实施例中，所述电池综合管理系统还包括：继电器；

其中，所述继电器的控制端与所述电性能管理模块10连接、所述继电器的输入端与所述电池连接，所述继电器的输出端与母排连接。

可以理解的是，在本实施例中，当电池温度的电压值大于第二预设电压值时，即表示电池温度超出正常范围，此时温度管理模块20不仅会发出降温信号驱动液冷降温装置31对电池进行散热降温，还会发送一级告警信号至电性能管理模块10，以使电性能管理模块10通过降低电池充放电功率达到降温的效果。

应当理解的是，在本实施例中，当电池温度的电压值大于第三预设电压值时，即表示电池温度不受控制，即将出现热失控情况，温度管理模块20此时会发送二级告警信号至电性能管理模块10，电性能管理模块10在接收到二级告警信号时控制继电器断开电池与母排之间的连接，避免电池出现热失控情况导致发送安全事故。

本实施例通过温度管理模块与电性能管理模块之间的信息交互，综合保障了电池系统在电性能和热管理两个方面都稳定可靠的运行，能够更好的发挥电池系统的性能，保障了电池系统的安全。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范。

Claims (8)

1.一种电池综合管理系统，其特征在于，所述电池综合管理系统至少包括：电性能管理模块和温度管理模块；

其中，电池分别与所述电性能管理模块以及所述温度管理模块连接，所述电性能管理模块与所述温度管理模块连接；

所述电性能管理模块，用于对所述电池的电信号进行采集，并根据采集得到的所述电信号对所述电池进行充放电控制；

所述温度管理模块，用于对在所述电池处于充放电状态时，对所述电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并在所述电池温度信号的电压值大于第一预设温度电压阈值时，调节电池温度；

所述温度管理模块，还用于在所述电池温度信号的电压值小于第二预设温度电压阈值时，调节电池温度。

2.如权利要求1所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述电池综合管理系统还包括：温控设备，所述温度管理模块包括：温度采集单元、温度调节单元以及主控单元；

其中，所述主控单元分别与所述温度采集单元、所述温度调节单元、所述电性能管理模块连接，所述温度采集单元与所述电池连接，所述温度调节单元与所述温控设备连接；

所述温度采集单元，用于对所述电池的温度进行采集，获得电池温度信号，并将所述电池温度信号传输至所述主控单元；

所述主控单元，用于接收所述电池温度信号时输出温度调节信号至所述温度调节单元；

所述温度调节单元，用于在接收到所述温度调节信号时，驱动所述温控设备对所述电池进行温度调节。

3.如权利要求2所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述温度管理模块还包括：形变传感器、气压传感器以及微粒采样器；

其中，所述形变传感器、所述气压传感器以及所述微粒采样器分别与所述主控单元连接；

所述形变传感器，用于对所述电池的形变量进行采集，获得电池形变信号，并将所述电池形变信号传输至所述主控单元；

所述气压传感器，用于对所述电池工作环境的气压进行采集，获得电池气压信号，并将所述电池气压信号传输至所述主控单元；

所述微粒采样器，用于对所述电池工作环境的气体微粒浓度进行采集，获得气体微粒浓度信号，并将所述气体微粒浓度信号传输至所述主控单元；

所述主控单元，还用于在所述电池形变信号的电压值、所述电池气压信号的电压值和所述气体微粒浓度的电压值中至少一个大于对应预设电压阈值时，输出所述温度调节信号至所述温度调节单元。

4.如权利要求3所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述温控设备包括：液冷降温装置和加热装置；

其中，所述液冷降温装置和所述加热装置分别与所述温度调节单元连接；

所述温度调节单元，还用于在接收到所述主控单元传输的降温信号时，开启所述液冷降温装置开启；

所述温度调节单元，还用于在接收到所述主控单元传输的升温信号时，开启所述加热装置。

5.如权利要求4所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述电性能管理模块，还用于采集所述电池的当前充放电功率，并将所述当前充放电功率传输至所述温度管理模块；

所述温度管理模块，还用于在所述当前充放电功率大于第一预设充放电功率时，驱动所述液冷降温装置以预设液冷降温功率运行。

6.如权利要求5所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述温度管理模块，还用于在所述当前充放电功率小于第二预设充放电功率且所述电池温度信号的电压值小于第一预设电压值时，驱动所述加热装置以预设加热功率运行。

7.如权利要求6所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述温度管理模块还用于在所述电池温度信号的电压值大于第二预设电压值时，发送一级告警信号至所述电性能管理模块；

所述电性能管理模块，还用于在接收到所述一级告警信号时降低所述电池的充放电功率。

8.如权利要求7所述的电池综合管理系统，其特征在于，所述电池综合管理系统还包括：继电器；

其中，所述继电器的控制端与所述电性能管理模块连接、所述继电器的输入端与所述电池连接，所述继电器的输出端与母排连接；

所述温度管理模块，还用于在所述电池温度信号的电压值大于第三预设电压值时发送二级告警信号至所述电性能管理模块；

所述电性能管理模块，还用于在接收到所述二级告警信号时控制所述继电器断开所述电池与所述母排之间的连接。

Images