一种电池管理系统论文和设计-陈颜新

全文摘要

本实用新型适用于电池管理领域，提供了一种电池管理系统，包括：控制单元；多个通过级联的方式相连的电池保护单元，所述电池保护单元与多节电池电芯相连，可采集所述电池电芯的工作信息，并将所述工作信息输出至所述控制单元；开关单元，受控于所述控制单元，所述控制单元根据所述电池电芯的工作信息对所述开关单元进行控制；以及供电单元，用于对所述控制单元进行供电。本实用新型通过采用多个通过级联的方式相连的电池保护单元，再将级联后的电池保护单元与控制单元连接，解决了传统电池保护单元只能通过隔离方式与控制单元连接的缺点，能有效降低成本，减小占用空间，节约与控制单元连接的IO口，进一步的增加电池的可靠性。

主设计要求

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：控制单元；多个通过级联的方式相连的电池保护单元，所述电池保护单元与多节电池电芯相连，可采集所述电池电芯的工作信息，并将所述工作信息输出至所述控制单元；开关单元，受控于所述控制单元，所述控制单元根据所述电池电芯的工作信息对所述开关单元进行控制；以及供电单元，用于对所述控制单元进行供电。

设计方案

1.一种电池管理系统，其特征在于，包括：

控制单元；

多个通过级联的方式相连的电池保护单元，所述电池保护单元与多节电池电芯相连，可采集所述电池电芯的工作信息，并将所述工作信息输出至所述控制单元；

开关单元，受控于所述控制单元，所述控制单元根据所述电池电芯的工作信息对所述开关单元进行控制；以及

供电单元，用于对所述控制单元进行供电。

2.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，多个所述电池保护单元之间的信号传输通道形成从所述电池管理系统的高电压端到低电压端的级联结构，并最终连接至所述控制单元。

3.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，所述电池保护单元与所述控制单元之间设有信息传递单元。

4.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

当控制单元在待机状态下使控制单元处于完全断电状态的零功耗单元。

5.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

用于控制系统的充、放电及异常保护的保护开关。

6.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

与控制单元连接的温度保护单元，用于检测所述电池电芯的温度，以供系统进行温度异常保护。

7.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

与电池保护单元连接的温度保护单元，用于检测所述电池电芯的温度，以供系统进行温度异常保护。

8.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

通信模块，用于与充电设备或放电设备进行通信连接，以进行信息交互、或对所述控制单元进行休眠唤醒。

9.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

与所述控制单元连接的显示模块。

10.如权利要求1所述的电池管理系统，其特征在于，还包括：

与所述控制单元连接的输入装置。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于电池管理领域，尤其涉及一种电池管理系统。

背景技术

在各种技术领域中，电池被用作能量供应器。该技术领域包括，但不限于：汽车应用(比如，启动电池和电动车辆的电池)、航空应用、移动设备等。

每个电池可包括多个电池单元。此外，多个电池可通过电源线被串联地电连接。电池堆栈(battery stack)被形成。通过此串联连接，确定的电压可被提供，该电压总计大于10伏(volt)，大于100伏、200伏或500伏。

电池管理系统(英语：Battery Management System，缩写BMS)是对电池进行管理的系统，通常具有量测电池电压的功能，防止或避免电池过放电、过充电、过温度…等异常状况出现。随着技术发展，已经逐渐增加许多功能。通常应用于手机、MP3播放器、录音笔、笔记型电脑、电动脚踏车、电动自行车、电动代步车、电动二轮车、电动机车、老人代步车、电动车、纯电动车、电动汽车、电动船等任何有使用电池并且需要充电的装置、仪器或载具。

但现有的每种电池管理系统只能采集固定数量的电池模块，若电池组中的电池模块的数量发生变化时，则需要更换电池管理系统，以满足管理要求。然而，该方法使得电池管理系统的通用性较差，且提高了设计及制作成本。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池管理系统，旨在解决电池保护芯片通过隔离的方式与MCU相连，导致成本高、占用空间大及浪费较多单片机的IO口问题。

本实用新型是这样实现的，包括：

控制单元；

多个通过级联的方式相连的电池保护单元，所述电池保护单元与多节电池电芯相连，可采集所述电池电芯的工作信息，并将所述工作信息输出至所述控制单元；

开关单元，受控于所述控制单元，所述控制单元根据所述电池电芯的工作信息对所述开关单元进行控制；以及

供电单元，用于对所述控制单元进行供电。

更进一步地，多个所述电池保护单元之间的信号传输通道形成从所述电池管理系统的高电压端到低电压端的级联结构，并最终连接至所述控制单元。

更进一步地，所述电池保护单元与所述控制单元之间设有信息传递单元。

更进一步地，还包括：当控制单元在待机状态下使控制单元处于完全断电状态的零功耗单元。

更进一步地，还包括：用于控制系统的充、放电及异常保护的保护开关。

更进一步地，还包括：与控制单元连接的温度保护单元，用于检测所述电池电芯的温度，以供系统进行温度异常保护。

更进一步地，还包括：与电池保护单元连接的温度保护单元，用于检测所述电池电芯的温度，以供系统进行温度异常保护。

更进一步地，还包括：通信模块，用于与充电设备或放电设备进行通信连接，以进行信息交互、或对所述控制单元进行休眠唤醒。

更进一步地，还包括：与所述控制单元连接的显示模块。

更进一步地，还包括：与所述控制单元连接的输入装置。

本实用新型所达到的有益效果：本实用新型通过采用多个通过级联的方式相连的电池保护单元，再将级联后的电池保护单元与控制单元连接，解决了传统电池保护单元只能通过隔离方式与控制单元连接的缺点，能有效降低成本，减小占用空间，节约与控制单元连接的IO口，进一步的增加电池的可靠性；而采用开关单元，可以根据控制单元的指令对电路进行导通或断开，便于在电池保护单元检测到异常信息时，控制单元能及时将电路断开，起到对电池电芯的保护作用。

附图说明

图1是本实用新型提供的实施例一的系统结构连接图；

图2是本实用新型提供的实施例三的系统结构连接图；

图3是本实用新型提供的实施例四的系统结构连接图；

图4是本实用新型提供的实施例六的系统结构连接图；

图5是本实用新型提供的实施例七的系统结构连接图；

图6是本实用新型提供的实施例八的系统结构连接图；

图7是本实用新型提供的实施例十的系统结构连接图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。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。

本实用新型通过采用多个通过级联的方式相连的电池保护单元，并将级联后的电池保护单元连接于控制单元，能有效对电池电芯的状态进行监控，达到保护效果。

实施例一<\/u>

如图1所示，本实用新型实施例提供一种电池管理系统，包括：

控制单元；

多个通过级联的方式相连的电池保护单元，所述电池保护单元与多节电池电芯相连，可采集所述电池电芯的工作信息，并将所述工作信息输出至所述控制单元；

开关单元，受控于所述控制单元，所述控制单元根据所述电池电芯的工作信息对所述开关单元进行控制；以及

供电单元，用于对所述控制单元进行供电。

具体地，所述电池保护单元用于采集电池电芯的电压、电流及温度等参数中的一种或多种。

本实用新型通过采用多个通过级联的方式相连的电池保护单元，再将级联后的电池保护单元与控制单元连接，解决了传统电池保护单元只能通过隔离方式与控制单元连接的缺点，能有效降低成本，减小占用空间，节约与控制单元连接的IO口，进一步的增加电池的可靠性；而采用开关单元，可以根据控制单元的指令对电路进行导通或断开，便于在电池保护单元检测到异常信息时，控制单元能及时将电路断开，起到对电池电芯的保护作用。

实施例二<\/u>

多个所述电池保护单元之间的信号传输通道形成从所述电池管理系统的高电压端到低电压端的级联结构，并最终连接至所述控制单元。

本实施例中，通过将多个所述电池保护单元之间的信号传输通道形成级联结构，能够对电池从高电压端到低电压端进行全方位监控，并最终将检测信息传递给控制单元，由控制单元处理，可以满足多种电压参数的电池使用。

实施例三<\/u>

如图2所示，所述电池保护单元与所述控制单元之间设有信息传递单元。

本实施例中，所述信息传递单元将电池保护单元所采集到的参数信息进行转化并传递至控制单元，便于控制单元对信息进行处理和作出反应。

实施例四<\/u>

如图3所示，所述电池管理系统还包括：当控制单元在待机状态下使控制单元处于完全断电状态的零功耗单元。

本实施例中，控制单元控制零功耗单元断开，从而切断整个供电回路使得系统关闭，实现待机零功耗；当需要系统启动时，则可通过触发控制单元打开零功耗单元，恢复供电回路从而唤醒启动系统。

实施例五<\/u>

所述电池管理系统还包括：用于控制系统的充、放电及异常保护的保护开关。

本实施例中，针对电池的电压、电流、温度等信息参数，以及电池的充电和放电两个工作状态下，保护开关可以针对充电过压保护、放电欠压保护、充电过流保护、放电过流保护、充电高温保护、充电低温保护、放电高温保护、放电低温保护等情况对系统进行保护，有效提高系统的安全性能。

实施例六<\/u>

如图4所示，所述电池管理系统还包括：与控制单元连接的温度保护单元，用于检测所述电池电芯的温度，以供系统进行温度异常保护。

本实施例中，将温度保护单元与控制单元连接，当温度保护单元检测到电池电芯的温度异常时，可以及时将异常信息传递给控制单元，由控制单元控制开关单元断开回路，简单便捷。

实施例七<\/u>

如图5所示，所述电池管理系统还包括：与电池保护单元连接的温度保护单元，用于检测所述电池电芯的温度，以供系统进行温度异常保护。

本实施例中，将温度保护单元与电池保护单元连接，当温度保护单元检测到电池电芯的温度异常时，可以及时将异常信息传递给电池保护单元，并由电池保护单元传递给控制单元，再由控制单元控制开关单元断开回路，简单便捷。

实施例八<\/u>

如图6所示，所述电池管理系统还包括：通信模块，用于与充电设备或放电设备进行通信连接，以进行信息交互、或对所述控制单元进行休眠唤醒。

本实施例中，通过设置通信模块，便于通过通信模块和放电设备通信进行信息交互，也可以和充电设备通信进行信息交互；此外，也便于外部设备通过通信模块对系统进行设置和控制。

实施例九<\/u>

所述电池管理系统还包括：与所述控制单元连接的显示模块。

本实施例中，所述显示模块可采用触控显示屏，用于显示电池电芯的工作状态信息参数，包括电压、电流、温度、工作状态(充电\/放电)、电量以及异常报警信息等，便于管理者查看。

实施例十<\/u>

如图7所示，所述电池管理系统还包括：与所述控制单元连接的输入装置。

本实施例中，通过所述输入装置，便于用户对系统进行操控。

本实用新型通过采用多个通过级联的方式相连的电池保护单元，再将级联后的电池保护单元与控制单元连接，解决了传统电池保护单元只能通过隔离方式与控制单元连接的缺点，能有效降低成本，减小占用空间，节约与控制单元连接的IO口，进一步的增加电池的可靠性；而采用开关单元，可以根据控制单元的指令对电路进行导通或断开，便于在电池保护单元检测到异常信息时，控制单元能及时将电路断开，起到对电池电芯的保护作用；可以满足多种电压参数的电池使用；而在电池保护单元和控制单元之间设置信号传递单元，通过所述信息传递单元将电池保护单元所采集到的参数信息进行转化并传递至控制单元，便于控制单元对信息进行处理和作出反应；控制单元控制零功耗单元断开，从而切断整个供电回路使得系统关闭，实现待机零功耗；当需要系统启动时，则可通过触发控制单元打开零功耗单元，恢复供电回路从而唤醒启动系统；设置温度保护单元，能实时对电池的温度进行监控，避免电池温度过高或过低；通过设置通信模块，便于通过通信模块和放电设备通信进行信息交互，也可以和充电设备通信进行信息交互；此外，也便于外部设备通过通信模块对系统进行设置和控制。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图