一种包括防反并联开关组件的电池管理系统技术方案

本发明专利技术提供一种包括防反并联开关组件的电池管理系统，包括电池、浪涌抑制器、储能矩阵、防反开关组件和矩阵电池管理与能源调度系统，多个电池串联形成电池串，电池串的连接端与防反开关组件的连接端串联形成电池簇，所述储能矩阵的正极和负极分别与矩阵电池管理与能源调度系统的连接端电性连接，所述矩阵电池管理与能源调度系统包括充电端、通信单元、运算单元、能源调度单元和中心管理系统，所述通信单元的连接端与中心管理系统的连接端电性连接，所述中心管理系统另一端与充电端连接，所述中心管理系统与多个电池簇中的防反开关组件通信连接；根据本发明专利技术的电池管理系统，防止热失控的可靠性大大提高。止热失控的可靠性大大提高。止热失控的可靠性大大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种包括防反并联开关组件的电池管理系统


[0001]本专利技术涉及电气
，具体涉及一种包括防反并联开关组件的电池管理系统。

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及动态一致性寿命问题。现有的动力锂电池的成组技术绝大多数均采用单通道BMS管理，为“单通道集中式”管理模式。目前的电动汽车和电力储能站，其都是先通过电芯进行多个并联形成并联模组，再把所有的并联模组进行串联，达到一定的目标电压，模块所有的采样信息通过通信方式传递到集中式BMS单元，最后通过一套开关组件进行安全管理并单个通道输出形成系统应用需要的电池系统。在电池管理的过程中，BMS对每个并联模组每路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管理系统对控制单元中，通过BMS对终端的保护开关实时控制。
[0003]这种传统的电池管理模式虽然表面上看结构简单，有一定的智能化，但存在以下问题：
[0004]1、由于每个并联模组电量过大，无法实施均衡，由此会引发电池在长期使用和反复充放电过程中的严重的一致性衰减问题。
[0005]2、单通道设计模式，在大功率工作的条件下，必然引发通道的负荷压力，以电动汽车为例，由于电动汽车的电池组设计电压普遍在300伏以上，对所有的管控开关器件提出了更高的要求，耐压等级的提高代表成本提高和可靠性的下降，另外通道上不仅有上百个焊接点，而汽车所有的驱动功率全部由该通道来实现，这个过程中，通道的工作电流普遍在200～300安培以上，峰值电流甚至上千导致通道过热，进而引发电池过热，造成热失控。
[0006]3、一般热失控的反应时间一般在5秒以内，且威力大，一旦发生热失控，无法对其控制或抑制。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术一种包括防反并联开关组件的电池管理系统，包括电池、浪涌抑制器、储能矩阵、防反开关组件和矩阵电池管理与能源调度系统，多个电池串联形成电池串，电池串的连接端与防反开关组件的连接端串联形成电池簇，所述储能矩阵的正极和负极分别与矩阵电池管理与能源调度系统的连接端电性连接，所述矩阵电池管理与能源调度系统包括充电端、通信单元、运算单元、能源调度单元和中心管理系统，所述通信单元的连接端与中心管理系统的连接端电性连接，所述中心管理系统另一端与充电端连接，所述中心管理系统与多个电池簇中的防反开关组件通信连接，所述防反开关组件与电池串通信连接，所述浪涌抑制器的连接端分别与多个电池簇的连接端并联。
[0008]根据本专利技术的一个具体实施例，所述防反开关组件包括第一动力接线端、第一电子开关、第一信号采集管理单元、主通道开关、第一限流单元、温度采样区块、第一通信接口
和第一管理电源输入，所述第一动力接线端的连接端与主通道开关的连接端串联连接，所述第一电子开关的连接端与第一限流单元的连接端串联连接，所述第一电子开关和第一限流单元的连接端之间与主通道开关的连接端并联连接，所述第一信号采集管理单元的连接端分别与主通道开关和第一电子开关电性连接，所述第一信号采集管理单元的连接端分别与第一通信接口和第一管理电源输入的连接端电性连接，所述第一电子开关的数量为两个，两个第一电子开关的连接端之间串联连接。
[0009]根据本专利技术的一个具体实施例，所述防反开关组件包括第二动力接线端、第二限流单元、第二信号采集管理单元、双触双桥开关、二极管、第二电子开关、第二通信接口和第二管理电源输入，所述双触双桥开关包括触点一和触点二，所述触点一的连接端和触点二的连接端并联，所述第二动力接线端的连接端与触点一的连接端串联连接，二极管的连接端与触点二的连接端串联连接，且与触点一的连接端并联，所述第二电子开关的连接端与第二限流单元的连接端串联连接，然后与触点一的连接端并联，所述第二信号采集管理单元的连接端分别与双触双桥开关、触点一、二极管、第二电子开关、第二通信接口和第二管理电源输入的连接端电性连接。
[0010]根据本专利技术的一个具体实施例，所述双触双桥开关包括第一开关、第二开关和框架：
[0011]所述第一开关包括第一线圈、第一联动桥、第一触点和第一位置感测元件，所述第一线圈、第一联动桥、第一触点和第一位置感测元件的连接端之间电性连接；
[0012]所述第二开关包括第二线圈、第二联动桥、第二触点和第二位置感测元件，所述第二线圈、第二联动桥、第二触点和第二位置感测元件的连接端之间电性连接；
[0013]所述框架包括第一安装座和第二安装座，所述第一开关和第二开关分别安装在第一安装座和第二安装座的内部。
[0014]根据本专利技术的一个具体实施例，所述第一位置感测元件包括第一微动开关，所述第一线圈、第一联动桥和第一微动开关的连接端之间电性连接；
[0015]所述第二位置感测元件包括第二微动开关，所述第二线圈、第二联动桥和第二微动开关的连接端之间电性连接。
[0016]根据本专利技术的一个具体实施例，所述第一位置感测元件包括第一位置传感器，所述第一线圈、第一联动桥和第一位置传感器的连接端之间电性连接；
[0017]所述第二位置感测元件包括第二位置传感器，所述第二线圈、第二联动桥和第二位置传感器的连接端之间电性连接。
[0018]相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
[0019]储能矩阵每个电池簇自身具有独立的管理和保护功能并对外输送信号，当多个电池簇进行单通道串联的过程中，一旦出现某个电池簇内部某个单电池异常的情况下，第1级保护由电池簇自带的机械开关实施断电，同时将异常信号告知，防反并联器，此时有三种状态：
[0020]①
过充状态，防反开关二次断开，但不影响电池单通道限流放电。
[0021]②
过放状态，防反开关二次断开，但不影响电池单通道限流充电。
[0022]③
热失控状态：在本系统中，每个电池簇好比一个隔离舱，由内部的相变材料做支撑，外壳材料做阻燃，动态均衡功能来保证电池的一致性，电池簇的开关组件来保证电池的
安全防护，在异常热式控发生的过程中，首先模组自断电，与通道隔离，通道通过防反开关组件再次断电和系统隔离，模组内部由相变材料进行一次能量消纳，有阻燃外壳件进行二次能量消纳及隔离，杜绝连锁反应，实践证明，该系统架构可以保证电池整体一致性良好，热失控的阻断能力比传统锂电池系统的提高两个数量级。
附图说明
[0023]通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同或相似的部件。
[0024]图1所示为根据本专利技术一实施例的含防反开关组件的电池管理系统结构示意图；
[0025]图2所示为根据本专利技术一实施例的防反开关组件1结构示意图；
[0026]图3所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括防反并联开关组件的电池管理系统，包括电池、浪涌抑制器(60)、储能矩阵(61)、防反开关组件(62)和矩阵电池管理与能源调度系统(67)，其特征在于：多个电池串联形成电池串，电池串的连接端与防反开关组件(62)的连接端串联形成电池簇，所述储能矩阵(61)的正极和负极分别与矩阵电池管理与能源调度系统(67)的连接端电性连接，所述矩阵电池管理与能源调度系统(67)包括充电端(63)、通信单元(64)、运算单元(65)、能源调度单元(66)和中心管理系统(68)，所述通信单元(64)的连接端与中心管理系统(68)的连接端电性连接，所述中心管理系统(68)另一端与充电端(63)连接，所述中心管理系统(68)与多个电池簇中的防反开关组件(62)通信连接，所述防反开关组件(62)与电池串通信连接，所述浪涌抑制器(60)的连接端分别与多个电池簇的连接端并联。2.根据权利要求1所述的一种包括防反并联开关组件的电池管理系统，其特征在于：所述防反开关组件(62)包括第一动力接线端(7)、第一电子开关(8)、第一信号采集管理单元(9)、主通道开关(10)、第一限流单元(11)、温度采样区块(12)、第一通信接口(13)和第一管理电源输入(14)，所述第一动力接线端(7)的连接端与主通道开关(10)的连接端串联连接，所述第一电子开关(8)的连接端与第一限流单元(11)的连接端串联连接，所述第一电子开关(8)和第一限流单元(11)的连接端之间与主通道开关(10)的连接端并联连接，所述第一信号采集管理单元(9)的连接端分别与主通道开关(10)和第一电子开关(8)电性连接，所述第一信号采集管理单元(9)的连接端分别与第一通信接口(13)和第一管理电源输入(14)的连接端电性连接，所述第一电子开关(8)的数量为两个，两个第一电子开关(8)的连接端之间串联连接。3.根据权利要求1所述的一种包括防反并联开关组件的电池管理系统，其特征在于：所述防反开关组件(62)包括第二动力接线端(30)、第二限流单元(31)、第二信号采集管理单元(32)、双触双桥开关(34)、二极管、第二电子开关(36)、第二通信接口(37)和第二管理电源输入(38)，所述双触双桥开关(34)包括触点一(35)和触点二(33)，所述触点一(35)的连接端和触点二...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏林，樊朝晖，杨明贺，岳严霜，卢世佳，
申请(专利权)人：智一新能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：