基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开的属于动力、储能电池管理系统技术领域，具体为一种基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，其包括：并储模组、保护管理电路、开关保护器、通道管理器和集中式管理器。该基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，结合“双触点脱桥开关组件”、“通道管理器”和“动态自均衡”几大核心技术，架构了全新的“并行管理系统，采用先串联后并联，可省去热管理系统，当某个通道电池出现异常时，将自动脱离整个系统，不会引起整系统崩溃，提升自修复能力，底层采用硬件控制，安全性更高，且设计难度简单，适配性强，成本更低。本更低。本更低。

【技术实现步骤摘要】
基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统


[0001]本技术涉及动力、储能电池管理系统
，具体为一种基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统。

技术介绍

[0002]锂电池是迄今为止能量密度最高的二次电源。有很多优势，但也存在隐患，其中最大的隐患就是电池的安全性管理。现有的动力锂电池的成组技术，绝大多数均采用“串行”bms管理，我们称之为“单通道集中式”管理模式。以现行的电动汽车、电力储能站为例。电池管理方式都是先通过电芯进行大型并联形成并联模组，再把所有的并联模组进行串联，达到一定的目标电压，形成系统应用需要的电池。在电池管理的过程中，每个并联模组对并联模组进行集中的数据采集，采集内容包括电压、电流、温度等，上传到一个集中的Bms管理系统中，通过bms对保护开关实时控制。但是传统单通道BMS的痛点如下：
[0003]1、基础并联过多，热失控无解
[0004]2、基础电芯容量过大，无法自修复平衡，导致一次性衰减严重
[0005]3、底层无保护，过分依赖软件性保护和外供电源支持，当出现死机和异常失控的时候，全系统崩溃。
[0006]4、体化设计空间利用率低，以电动汽车为例，初始设计难度过高，开发成本过高。
[0007]5、在混合动力等复杂能量应用场景下，温变效应明显，电池会出现急剧性衰减。
[0008]因此，研发一种基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，用于解决上述至少一种技术问题成为一种必需。

技术实现思路

[0009]本技术提供了如下技术方案：
[0010]一种基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，其包括：
[0011]并储模组，所述并储模组内并联有多个电池组，所述电池组内的电池相互串联，且所述电池组内并联有动态均衡模组，所述并储模组提供电池功能，所述电池组连接构成并储模组，所述动态均衡模组提供动态平衡能力；
[0012]保护管理电路，多个所述动态平衡模组串行连接有保护管理电路，所述保护管理电路串行连接有开关保护器和通道管理器，所述保护管理电路控制动态平衡模组进行工作；
[0013]开关保护器，所述电池组串联有开关保护器，所述开关保护器在通道电池异常工作时提供保护；
[0014]通道管理器，所述开关保护器串联有通道管理器，所述通道管理器在异常硬件开关保护的同时，关断通道管理器主开关，使电池组脱离系统，并将该通道相关信息按照国家要求的通讯协议上传，同时可以和充电器进行握手；
[0015]集中式管理器，多个所述电池组并行连接有集中式管理器，所述集中式管理器对
各个通道进行监控；
[0016]时间统计模块，所述保护管理电路串行连接有时间统计模块，所述时间统计模块串行连接有通道管理器，所述时间统计模块在获取保护管理电路上传的电池组损坏信息时进行记录，并统计两次损坏信息之间的时间，当时间间隔数值小于预设阈值T时，阈值T设为10min，将信息上传到通道管理器中，并通过通道管理器上的通讯协议上传信息。
[0017]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述动态均衡模组包括采样芯片、动态平衡开关和动态平衡电阻，所述采样芯片、动态平衡开关和动态平衡电阻并联有电池。
[0018]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述开关保护器可以采用单开关保护器。
[0019]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述单开关保护器内设置有一个主开关、过放续流二极管、过充续流二极管和限流单元，所述主开关并联有过放续流二极管、过充续流二极管和限流单元。
[0020]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述开关保护器还可以采用双开关保护器。
[0021]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述双开关保护器内设置有两个主开关和两个二极管，两个所述主开关分别并联有两个二极管。
[0022]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述通道管理器连接有12V电源。
[0023]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述通道管理器包括控制主开关和旁路限流单元，所述控制主开关并联有旁路限流单元。
[0024]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述通道管理器还可以由控制主开关、双向转压限流电路和通信控制电路组成，所述控制主开关并联有双向转压限流电路，所述控制主开关和双向转压限流电路均并行连接有通讯控制电路。
[0025]作为本技术所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统的一种优选方案，其中：所述通道管理器通过通信控制电路进行对外通信。
[0026]与现有技术相比：
[0027]1、分包管理，最大限度提高安全性
[0028]相比于传统技术，大电流实际上已经从“外通道”释放，而不需要走进内通道，该系统可省去昂贵的“热管理”系统；
[0029]2、底层管理均为硬件管理，不依赖信号传输和软件。可靠性提升一个数量级。当某个通道电池出现异常时，将自动脱离整个系统，不会引起整系统崩溃，只是损失某通道电量，车辆可以正常运行；
[0030]3、提升自修复能力
[0031]由于通道电量的下降，动态均衡的电磁自修复体系就可以建立，在长期使用的过程中可以有效克服电池一致性衰减问题；
[0032]4、通道管理为智能化管理；
[0033]通道管理器有两大功能，其一，二次保护，当通道电池异常保护在硬件开关保护的同时，干信号上传到通道管理器，同步关断通道管理器主开关，并脱离系统。其二，将该通道相关信息按照国家要求的通讯协议上传，同时可以和充电器进行握手；
[0034]5、集中式管理器使用方法和传统电池管理也不同，将对各通道进行监控。
[0035]该基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，结合“双触点脱桥开关组件”、“通道管理器”和“动态自均衡”几大核心技术，架构了全新的“并行管理系统，采用先串联后并联，可省去热管理系统，当某个通道电池出现异常时，将自动脱离整个系统，不会引起整系统崩溃，提升自修复能力，底层采用硬件控制，安全性更高，且设计难度简单，适配性强，成本更低。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本技术实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细实施方式对本技术进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，其特征在于，包括：并储模组，所述并储模组内并联有多个电池组，所述电池组内的电池相互串联，且所述电池上并联有动态均衡模组，所述并储模组提供电池功能，所述电池组连接构成并储模组，所述动态均衡模组提供动态平衡能力；保护管理电路(200)，多个所述动态均衡模组串行连接有保护管理电路(200)，所述保护管理电路(200)串行连接有开关保护器(300)和通道管理器(400)，所述保护管理电路(200)控制动态平衡模组进行工作；开关保护器(300)，所述电池组串联有开关保护器(300)，所述开关保护器(300)在通道电池异常工作时提供保护；通道管理器(400)，所述开关保护器(300)串联有通道管理器(400)，所述通道管理器(400)在异常硬件开关保护的同时，关断通道管理器(400)主开关，使电池组脱离系统，并将该通道相关信息按照国家要求的通讯协议上传，同时可以和充电器进行握手；集中式管理器(500)，多个所述电池组并行连接有集中式管理器(500)，所述集中式管理器(500)对各个通道进行监控；时间统计模块(600)，所述保护管理电路(200)串行连接有时间统计模块(600)，所述时间统计模块(600)串行连接有通道管理器(400)，所述时间统计模块(600)在获取保护管理电路(200)上传的电池组损坏信息时进行记录，并统计两次损坏信息之间的时间，当时间间隔数值小于预设阈值T时，阈值T设为10min，将信息上传到通道管理器(400)中，并通过通道管理器(400)上的通讯协议上传信息。2.根据权利要求1所述的基于自由模组的软硬件协同保护的多通道电池管理系统，其特征在于，所述动态均衡模组包括采样芯片、动态平衡开关和...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊朝晖，王永文，苏林，沈斌，岳严霜，
申请(专利权)人：常州市龙星工业自动化系统有限公司，
类型：新型
国别省市：