一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，包括復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊和一中心管理模塊；即本實(shí)用新型在現(xiàn)有的電池管理模塊中加入了反接保護(hù)單元和隔離監(jiān)控及受控單元。反接保護(hù)單元可保護(hù)電池模塊管理單元在接入反向電壓的時(shí)候可正常保護(hù)不損壞；特別是在電池管理模塊串聯(lián)使用時(shí)，隔離監(jiān)控及受控單元采用一種無延時(shí)的電池包狀態(tài)監(jiān)控及受控機(jī)制，使得中心管理模塊可快速的獲取所有連接的電池管理模塊的狀態(tài)。本實(shí)用新型通過串聯(lián)電池管理模塊組成的管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更高的電池組電壓，或通過并聯(lián)電池管理模塊組成的管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更高的電池組容量；使得產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)周期短，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，成本低。
【專利說明】—種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池管理系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的電池管理系統(tǒng)一般需要針對(duì)不同的電壓及容量重新開發(fā)管理系統(tǒng)。這樣每次重新開發(fā)系統(tǒng)，價(jià)格比較高，且高壓管理系統(tǒng)的器件資源少、開發(fā)難度大。對(duì)于每一款不同電壓不同容量的市場(chǎng)需求，企業(yè)都需要重新投入研發(fā)、工藝等資源，這樣產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)周期較長，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠性也無法得到保證。另外，目前電池管理系統(tǒng)中的電池管理模塊都包含有電池組、數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、控制及保護(hù)單元、顯示及告警單元；該數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元負(fù)責(zé)采集電池組中的電流或電壓數(shù)據(jù)；控制及保護(hù)單元負(fù)責(zé)保護(hù)電池組的正常工作；顯示及告警單元負(fù)責(zé)在電池組不正常工作時(shí)，進(jìn)行告警，顯示錯(cuò)誤信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題，在于提供一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，使得對(duì)于市場(chǎng)需求的不同電壓不同容量，本實(shí)用新型都可以任意的組合電池管理模塊來實(shí)現(xiàn)，這樣產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)周期短，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，成本低。
[0004]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，包括復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊和一中心管理模塊；所述復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊能進(jìn)行任意的并聯(lián)或任意串聯(lián)后與所述中心管理模塊連接；
[0005]所述電池管理模塊包括電池組、數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、控制及保護(hù)單元、顯示及告警單元、隔離監(jiān)控及受控單元、以及反接保護(hù)單元；所述數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、反接保護(hù)單元均與所述電池組兩端連接；所述電池組上串聯(lián)有第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件，所述數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元與所述控制及保護(hù)單元連接；所述控制及保護(hù)單元設(shè)于所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件上；所述控制及保護(hù)單元與顯示及告警單元連接；顯示及告警單元與中心管理模塊連接；所述隔離監(jiān)控及受控單元分別與所述控制及保護(hù)單元、中心管理模塊連接。
[0006]進(jìn)一步地，所述反接保護(hù)單元為二極管，所述二極管的負(fù)極與所述電池組的正極連接，二極管的正極與所述電池組的負(fù)極連接。
[0007]進(jìn)一步地，所述反接保護(hù)單元包括運(yùn)算放大器和第三開關(guān)器件；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極接電池組的正極，運(yùn)算放大器的正極接電池組的負(fù)極，運(yùn)算放大器的頭接第三開關(guān)器件，所述第三開關(guān)器件串聯(lián)于電池組的正極和負(fù)極。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件均為MOSFET管、IGBT管、繼電器或SCR電力調(diào)整器。
[0009]進(jìn)一步地，所述隔離監(jiān)控及受控單元包括有用于隔離保護(hù)狀態(tài)信號(hào)的隔離器一、用于隔離通訊信號(hào)的隔離器二以及用于隔離受控信號(hào)的隔離器三；所述隔離器一、隔離器二、隔離器三均與所述控制及保護(hù)單元和中心管理模塊連接。
[0010]進(jìn)一步地，所述中心管理模塊包括一 MCU、顯示單元以及通訊單元；所述顯示單元、通訊單元均與所述MCU連接。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:本實(shí)用新型在現(xiàn)有的電池管理模塊中加入了反接保護(hù)單元和隔離監(jiān)控及受控單元；反接保護(hù)單元可保護(hù)電池管理模塊在接入反向電壓的時(shí)候可正常保護(hù)不損壞；特別是在電池管理模塊串聯(lián)使用時(shí)，隔離監(jiān)控及受控單元采用一種無延時(shí)的電池包狀態(tài)監(jiān)控及受控機(jī)制，使得中心管理模塊可快速的獲取所有連接的電池管理模塊的狀態(tài)。本實(shí)用新型通過串聯(lián)電池管理模塊組成的管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更高的電池組電壓，或通過并聯(lián)電池管理模塊組成的管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更高的電池組容量；這樣使得對(duì)于市場(chǎng)需求的不同電壓不同容量，本實(shí)用新型都可以任意的組合電池管理模塊來實(shí)現(xiàn)，這樣產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)周期短，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型中電池管理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實(shí)用新型中各個(gè)電池管理模塊并聯(lián)后與中心管理模塊連接的示意圖。
[0014]圖3是本實(shí)用新型中各個(gè)電池管理模塊串聯(lián)后與中心管理模塊連接的示意圖。
[0015]圖4是本實(shí)用新型中第一種實(shí)施例的反接保護(hù)單元的示意圖。
[0016]圖5是本實(shí)用新型中第二種實(shí)施例的反接保護(hù)單元的示意圖。
[0017]圖6是本實(shí)用新型中隔離監(jiān)控及受控單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖7是本實(shí)用新型中中心管理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]請(qǐng)參閱圖1至圖3所示，一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，包括復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊和一中心管理模塊；所述復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊能進(jìn)行任意的并聯(lián)(參見圖2)或任意串聯(lián)后(參見圖3)與所述中心管理模塊連接；
[0020]所述電池管理模塊包括電池組、數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、控制及保護(hù)單元、顯示及告警單元、隔離監(jiān)控及受控單元、以及反接保護(hù)單元；所述數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、反接保護(hù)單元均與所述電池組兩端連接；所述電池組上串聯(lián)有第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件，所述數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元與所述控制及保護(hù)單元連接；所述控制及保護(hù)單元設(shè)于所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件上；所述控制及保護(hù)單元與顯示及告警單元連接；顯示及告警單元與中心管理模塊連接；所述隔離監(jiān)控及受控單元分別與所述控制及保護(hù)單元、中心管理模塊連接。
[0021]參見圖4，是本實(shí)用新型中第一種實(shí)施例的反接保護(hù)單元的示意圖。其中，所述反接保護(hù)單元為二極管，所述二極管的負(fù)極與所述電池組的正極連接，二極管的正極與所述電池組的負(fù)極連接。該二極管反向接入電壓后，二極管導(dǎo)通，從而保護(hù)電池管理模塊。由于二極管導(dǎo)通是有壓降，因此當(dāng)反向電流較大時(shí)，器件會(huì)有較大的發(fā)熱量，若沒有良好的散熱措施配合，可能會(huì)損壞器件，而使反接保護(hù)功能失效。
[0022]參見圖5，是本實(shí)用新型中第二種實(shí)施例的反接保護(hù)單元的示意圖。其中，所述反接保護(hù)單元包括運(yùn)算放大器和第三開關(guān)器件；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極接電池組的正極，運(yùn)算放大器的正極接電池組的負(fù)極，運(yùn)算放大器的頭接第三開關(guān)器件，所述第三開關(guān)器件串聯(lián)于電池組的正極和負(fù)極。所述第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件均為MOSFET管、IGBT管、繼電器或SCR電力調(diào)整器。該反接單元主要是用反向電壓檢測(cè)電路，通過運(yùn)算放大器或比較器組成反向電壓檢測(cè)電路，當(dāng)檢測(cè)到反向電壓時(shí)，發(fā)出信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件閉合，該類開關(guān)器件會(huì)有更低的導(dǎo)通電壓，同時(shí)也會(huì)有更低的發(fā)熱量，因此會(huì)有更可靠的反接保護(hù)性能。
[0023]參見圖6，是本實(shí)用新型中隔離監(jiān)控及受控單元的結(jié)構(gòu)示意圖。所述隔離監(jiān)控及受控單元包括有用于隔離保護(hù)狀態(tài)信號(hào)的隔離器一、用于隔離通訊信號(hào)的隔離器二以及用于隔離受控信號(hào)的隔離器三；所述隔離器一、隔離器二、隔離器三均與所述控制及保護(hù)單元和中心管理模塊連接。該隔離監(jiān)控及受控單元總共傳輸3類信號(hào):保護(hù)狀態(tài)信號(hào)，通訊信號(hào)，受控信號(hào)組成。信號(hào)與外部連接都需要使用隔離器隔離，隔離器可用光耦、隔離芯片、變壓器、隔離電容、微波等實(shí)現(xiàn)。該信號(hào)連接至中心管理模塊供監(jiān)控與控制。其中，中心管理模塊通過通訊信號(hào)獲得電池包的詳細(xì)信息，如電壓、電流、溫度等，通過保護(hù)狀態(tài)信號(hào)無延時(shí)的獲得所連接的電池包的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電池包運(yùn)行正常時(shí)，保護(hù)狀態(tài)信號(hào)輸出高電平，任意電池管理模塊異常時(shí)輸出低電平，此時(shí)保護(hù)狀態(tài)信號(hào)總線會(huì)被下拉成低電平，圖7的中心管理模塊中的MCU檢測(cè)到異常后，通過隔離受控信號(hào)發(fā)出低電平，所有的電池管理模塊可無延時(shí)地收到信號(hào)，并馬上進(jìn)行BMS保護(hù)。同理，當(dāng)所有的電池管理模塊正常后，保護(hù)狀態(tài)信號(hào)總線會(huì)輸出高電平，中心管理模塊MCU在檢測(cè)到系統(tǒng)正常后，通過隔離受控信號(hào)發(fā)出高電平，所有的電池管理模塊可無延時(shí)地收到信號(hào)，并馬上進(jìn)行BMS的恢復(fù)。使得整個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的電池管理系統(tǒng)協(xié)同工作。
[0024]參見圖7，是本實(shí)用新型中中心管理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。所述中心管理模塊包括一MCU、顯示單元以及通訊單元；所述顯示單元、通訊單元均與所述MCU連接。該中心管理模塊除了接受處理隔離監(jiān)控信號(hào)及控制信號(hào)外，還可整合所有連接的電池管理模塊的信息，并通過IXD或LED等人機(jī)交互界面顯示，以方面維護(hù)人員監(jiān)控電池管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。同時(shí)具有通信單元，可連接至外部主機(jī)監(jiān)控電池管理系統(tǒng)狀態(tài)。
[0025]這里需要說明的是:
[0026]隔離監(jiān)控及受控單元采用一種無延時(shí)的電池包狀態(tài)監(jiān)控及受控機(jī)制，使得中心管理模塊可快速的獲取所有連接的電池管理模塊的狀態(tài)，同時(shí)也可使電池管理模塊快速接收由中心管理模塊發(fā)出的控制信號(hào)。電池管理模塊解析信號(hào)后，馬上進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。反接保護(hù)單元可保護(hù)電池模塊管理單元在接入反向電壓的時(shí)候可正常保護(hù)不損壞。特別是在電池管理模塊串聯(lián)使用時(shí)，若某一個(gè)模塊發(fā)生異常保護(hù)，那么剩余的可正常工作的電池管理模塊會(huì)與負(fù)載串聯(lián)形成反向電壓疊加到保護(hù)的電池管理模塊上，此時(shí)反向保護(hù)單元可保護(hù)該電池管理模塊不損壞。
[0027]中心管理模塊通過隔離監(jiān)控及受控單元可獲取所有的電池模塊管理系統(tǒng)的狀態(tài)，并能組合成的電池組狀態(tài)，若異常則也是通過該單元下發(fā)控制信號(hào)，將所有電池模塊管理系統(tǒng)全部進(jìn)行保護(hù)。模塊恢復(fù)正常后，中心管理模塊也可通過該單元進(jìn)行對(duì)電池管理模塊進(jìn)行統(tǒng)一的恢復(fù)。
[0028]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，其特征在在于:包括復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊和一中心管理模塊；所述復(fù)數(shù)個(gè)電池管理模塊能進(jìn)行任意的并聯(lián)或任意串聯(lián)后與所述中心管理豐吳塊連接； 所述電池管理模塊包括電池組、數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、控制及保護(hù)單元、顯示及告警單元、隔離監(jiān)控及受控單元、以及反接保護(hù)單元；所述數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元、反接保護(hù)單元均與所述電池組兩端連接；所述電池組上串聯(lián)有第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件，所述數(shù)據(jù)采集及均衡管理單元與所述控制及保護(hù)單元連接；所述控制及保護(hù)單元設(shè)于所述第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件上；所述控制及保護(hù)單元與顯示及告警單元連接；顯示及告警單元與中心管理模塊連接；所述隔離監(jiān)控及受控單元分別與所述控制及保護(hù)單元、中心管理模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，其特征在在于:所述反接保護(hù)單元為二極管，所述二極管的負(fù)極與所述電池組的正極連接，二極管的正極與所述電池組的負(fù)極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，其特征在在于:所述反接保護(hù)單元包括運(yùn)算放大器和第三開關(guān)器件；所述運(yùn)算放大器的負(fù)極接電池組的正極，運(yùn)算放大器的正極接電池組的負(fù)極，運(yùn)算放大器的頭接第三開關(guān)器件，所述第三開關(guān)器件串聯(lián)于電池組的正極和負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，其特征在在于:所述第一開關(guān)器件、第二開關(guān)器件和第三開關(guān)器件均為MOSFET管、IGBT管、繼電器或SCR電力調(diào)整器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，其特征在在于:所述隔離監(jiān)控及受控單元包括有用于隔離保護(hù)狀態(tài)信號(hào)的隔離器一、用于隔離通訊信號(hào)的隔離器二以及用于隔離受控信號(hào)的隔離器三；所述隔離器一、隔離器二、隔離器三均與所述控制及保護(hù)單元和中心管理模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可多串或多并的電池管理系統(tǒng)，其特征在在于:所述中心管理模塊包括一 MCU、顯示單元以及通訊單元；所述顯示單元、通訊單元均與所述MCU連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK203707817SQ201320837179
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】楊麒麟, 俞峰 申請(qǐng)人:飛毛腿(福建)電子有限公司