CN110600816B - 一种基于无线通信控制的电池管理***及电池管理方法 - Google Patents

Abstract

一种基于无线通信控制的电池管理***及电池管理方法，电池管理***包括：多个第一电池管理模块、多个无线传输模块、第二电池管理模块、有线传输模块及控制模块；一个第一电池管理模块采集对应的单体电池的运行参数；一个无线传输模块将对应的第一电池管理模块输出的运行参数进行无线传输；第二电池管理模块接收多路运行参数，并且根据多路运行参数计算得到剩余容量值；有线传输模块对剩余容量值进行有线传输；控制模块接收剩余容量值，并根据剩余容量值生成均衡控制信号；每个第一电池管理模块接收均衡控制信号，并且根据均衡控制信号控制对应的单体电池进行充电或者放电；本实施例中的运行参数采用无线传输方式，简化了电池管理***的架构设计。

Description

一种基于无线通信控制的电池管理***及电池管理方法

技术领域

本申请属于电池控制技术领域，尤其涉及一种基于无线通信控制的电池管理***及电池管理方法。

背景技术

随着电子设备的普及，电子设备的电源供应安全已经成为影响电子设备工作效率的关键因素；为了保持电子设备的正常工作状态，技术人员需要采用稳定的电源以输出电能，进而电子设备能够接入额定的电能并维持额定的运行状态，满足技术人员的电路功能需求；当采用大量的电池向大规模集成电路进行供电控制的过程中，BMS(BatteryManagement System，电池管理***)成为了电池与用户之间的联系纽带；BMS能够同步调节多个电池的运行状态，那么BMS已经被广泛地量应用在电动汽车，电瓶车，机器人，无人机等各种工业产品中，并且发挥着非常重要和不可替代的作用。

然而传统技术中的BMS为了实现对于多个电源的同步控制功能，BMS的内部往往采用多路信号有线传输的功能；那么这就导致了传统技术中的BMS至少存在如下几个问题：

1、通信架构繁琐，存在协议转换问题；在一般规模的电池管理***中，如在储能机柜、汽车中使用的供电电源数量较多，导致BMS构架通常为多层构架，其中通信更为繁琐；传统技术全部使用有线数据传输的方式，势必存在信号协议转换问题。

2、BMS内部的走线结构复杂；在实际应用过程中，尤其是走线部分相当复杂，由于BMS操控多个电源的运行情况，若电源的数量较多，则导致多个电源连线过多，BMS的内部走线设备过于繁琐，且空间体积占用较大，增加BMS的内部布线成本。

3、BMS的架构单一不灵活；由于线束数量及安装的限制，导致BMS只能适用于超大规模电源的控制过程中，以实现同步控制功能；若当BMS的应用对象至存在少量的电源，这将会导致BMS的控制效率较低，并且造成电源输入输出的较大损耗，兼容性较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于无线通信控制的电池管理***及电池管理方法，旨在解决传统的技术方案中的BMS的内部通信架构较为复杂，通信信息传输控制过程过于繁琐，增加了BMS的内部走线结构的复杂性，灵活性较低，进而导致无法普遍地适用于各种规模供电***的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种基于无线通信控制的电池管理***，包括：

多个第一电池管理模块，一个所述第一电池管理模块与多个单体电池连接，一个所述第一电池管理模块用于采集对应的所述单体电池的运行参数；

多个无线传输模块，与多个所述第一电池管理模块一一对应连接，一个所述无线传输模块用于将对应的所述第一电池管理模块输出的运行参数进行无线传输；

第二电池管理模块，与多个所述无线传输模块连接，所述第二电池管理模块用于接收多路所述运行参数，并且根据多路所述运行参数计算得到剩余容量值；

有线传输模块，与所述第二电池管理模块连接，所述有线传输模块用于对所述剩余容量值进行有线传输；以及

控制模块，与所述有线传输模块连接，所述控制模块用于接收所述剩余容量值，并根据所述剩余容量值生成均衡控制信号，依次通过所述有线传输模块、所述第二电池管理模块以及所述无线传输模块将所述均衡控制信号反馈至所述第一电池管理模块；

每个所述第一电池管理模块还用于根据所述均衡控制信号控制对应的所述单体电池进行充电或者放电。

在其中的一个实施例中，所述单体电池的运行参数包括：运行电压、运行电流以及温度中的至少任意一项。

在其中的一个实施例中，每个所述第一电池管理模块均包括：

至少两个第一电池管理单元，一个所述第一电池管理单元与至少两个所述单体电池连接，一个所述第一电池管理单元用于采集至少两个所述单体电池的运行参数；

隔离通信单元，与至少两个所述第一电池管理单元连接，所述隔离通信单元用于对多路所述运行参数进行隔离传输；

第二电池管理单元，与所述隔离通信单元及对应的所述无线传输模块连接，所述第二电池管理单元用于接收多路所述运行参数，并对于多路所述运行参数进行整合；

每个所述第一电池管理单元还用于接收所述均衡控制信号，并且根据所述均衡控制信号控制对应的所述单体电池进行充电或者放电。

在其中的一个实施例中，每一个所述第一电池管理模块还包括：

至少一个温度检测单元，所述温度检测单元与所述第一电池管理单元及至少四个所述单体电池连接，所述温度检测单元用于检测至少四个所述单体电池的温度。

在其中的一个实施例中，每个所述温度检测单元包括NTC温度探头；

每个所述第一电池管理单元采用型号为ISL78610的电池管理芯片实现；

每个所述无线传输模块采用型号为LTC5800无线传输芯片实现。

在其中的一个实施例中，每个所述第一电池管理模块均包括：

第三电池管理单元，与对应的所述无线传输模块及至少两个所述单体电池连接，所述第三电池管理单元用于对所述单体电池的运行电压和运行电流进行AD采样，以及对所述单体电池的温度进行检测；

所述第三电池管理单元对至少两路所述运行参数进行整合；

所述第三电池管理单元还用于接收所述均衡控制信号，并且根据所述均衡控制信号控制对应的所述单体电池进行充电或者放电。

在其中的一个实施例中，所述第二电池管理模块还用于根据所述运行参数检测对应的单体电池是否处于故障状态，若根据所述运行参数检测到对应的单体电池处于故障状态，则生成警报信号；

所述电池管理***还包括：

故障报警支路，连接于所述第二电池管理模块与所述控制模块之间，所述故障报警支路包括干接点，所述故障报警支路用于在所述干接点导通时，将所述警报信号上传至所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述警报信号生成并输出警报提示信息。

本申请实施例的第二方面提供了一种基于如上所述电池管理***的电池管理方法，所述电池管理方法包括：

采用多个所述第一电池管理模块分别采集多个所述单体电池的运行参数；

采用多个所述无线传输模块将多路所述运行参数无线传输至所述第二电池管理模块；

采用所述第二电池管理模块根据多路所述运行参数计算得到剩余容量值；

采用所述有线传输模块将所述剩余容量值有线传输至所述控制模块；

采用所述控制模块根据所述剩余容量值生成均衡控制信号；

采用所述第一电池管理模块根据所述均衡控制信号控制所述单体电池进行充电或者放电。

在其中的一个实施例中，采用多个所述无线传输模块所述将多路所述运行参数无线传输至所述第二电池管理模块，具体为：

采用多个所述无线传输模块将多路所述运行参数以SPI通信方式传输至所述第二电池管理模块。

在其中的一个实施例中，采用多个所述无线传输模块所述将多路所述运行参数无线传输至所述第二电池管理模块以后，所述电池管理方法还包括：

采用所述第二电池管理模块根据多路所述运行参数检测所述单体电池是否处于故障状态，若采用所述第二电池管理模块根据多路所述运行参数判定所述单体电池处于故障状态，则生成警报信号；

将干接点导通，并且通过所述干接点所在的支路将所述警报信号传输至所述控制模块；

采用所述控制模块根据所述警报信号生成并输出警报提示信息。

上述的基于无线通信控制的电池管理***通过多个第一电池管理模块能够实时采集多个单体电池的运行参数，并且通过无线传输方式将多路运行参数兼容地输出至第二电池管理模块，通过第二电池管理模块对于多路运行参数进行处理和分析后，将剩余容量值有线传输至控制模块，进而控制模块根据剩余容量值对于多个单体电池实现均衡充电和均衡放电控制，以保障多个单体电池的充放电安全性和内部物理安全性；从而本申请实施例中的电池管理***的内部可实现运行参数的无线传输功能，不但简化了***的内部架构和空间布线结构，节省了电池管理***所占用的空间体积，而且使得电池管理***的内部参数保持更高的传输效率和精度，电池管理***能够更加精确地对于多个电池进行额定充电控制和额定放电控制，提高了多个单体电池的充放电控制安全性；进而电池管理***能够适用于各个领域中单体电池的均衡控制过程中，兼容性和灵活性较高，降低了电池管理***的自身结构设计成本和应用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的基于无线通信控制的电池管理***的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的第一电池管理模块的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的第一电池管理模块的另一种结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的第一电池管理模块的另一种结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的基于无线通信控制的电池管理***的另一种结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的电池管理方法的具体流程图；

图7为本申请一实施例提供的电池管理方法的另一种具体流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本申请实施例提供的基于无线通信控制的电池管理***10的结构示意图，其中电池管理***10与多个单体电池(图1采用201、202、…20M来表示，其中M为大于或者等于4的正整数)连接，通过电池管理***10能够对于多个单体电池进行均衡充电控制和均衡放电控制，以保障多个单体电池的电能存储安全性和存储稳定性，并且电池管理***10的内部具有较为简化的信号传输步骤，灵活性极高；为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

上述电池管理***10包括：多个第一电池管理模块(图1中采用1011、1012、…101N表示，其中N为大于或者等于2的正整数)、多个无线传输模块(图1中采用1021、1022、…102N表示)、第二电池管理模块103、有线传输模块104以及控制模块105。

其中，一个第一电池管理模块与多个单体电池连接，一个第一电池管理模块用于采集对应的单体电池的运行参数。

可选的，单体电池为电化学电池，单体电池具有存储电量的功能，并且通过单体电池能够对于外部负载进行供电，以使得外部负载实现正常的电路控制功能。

其中每个第一电池管理模块与多个单体电池可实现通信互联，并且第一电池管理模块具有信息采集的功能，因此通过第一电池管理模块能够获取对应的单体电池的运行状态，实现对于单体电池的充放电状态的精确、实时监控功能；基于单体电池的运行参数实现了对于每一个电池的自适应、高效电源管理控制，提高了对于多个单体电池的信息采集精度和充放电控制效率。

多个无线传输模块与多个第一电池管理模块一一对应连接，一个无线传输模块用于将对应的第一电池管理模块输出的运行参数进行无线传输。

示例性的，每一个无线传输模块对于对应的运行参数能够实现4G或者5G等无线传输功能，通过无线传输模块能够保持参数在传输过程中的精度和兼容性。

其中无线传输模块具有信号无线传输的功能，并且通过无线传输模块保障了运行参数的传输效率和传输精度，以实现运行参数能够在各种工作环境中保持信号的兼容传输功能，通信的抗干扰性能较强；相比于有线传输方式，对于多个第一电池管理模块输出的运行参数采用无线传输方式，不但有利于节省参数传输控制的成本，提高电池管理***10的内部通信兼容性和灵活性，而且对于多路运行参数进行无线兼容传输，简化了电池管理***10的内部走线结构，***的架构更加灵活，根据无线传输后的运行参数能够实现对于多个电池的更加精确控制功能，实用价值较高。

第二电池管理模块103与多个无线传输模块连接，第二电池管理模块103用于接收多路运行参数，并且根据多路运行参数计算得到剩余容量值(SOC，State of Charge)。

需要说明的是，剩余容量值作为衡量单体电池的电能存储状态的特征指标，剩余容量值的取值范围为0～1，当剩余容量值为0时，则说明单体电池已经放电完全，其内部没有存储任何电量；当剩余容量值为1时，则说明单体电池已经完全充满点，其无法再继续进行充电；因此本实施例根据剩余容量值能够精确地判断出每一个单体电池的实际电能存储状态，以便对于单体电池实现更高精度的充放电控制功能。

本实施例中的第二电池管理模块103具有多路运行参数的集中控制和分析功能，当第二电池管理模块103无线接收到多路运行参数时，第二电池管理模块103能够实现对于多个单体电池的充放电状态精确监控功能，进而通过述第二电池管理模块103输出的剩余容量值能够更加精确地得到多个单体电池的实际充放电需求，以便对于多个单体电池的充电控制过程提供了更加合理和可选的依据；因此本实施例中的电池管理***10对于多个单体电池具有更高充放电控制的精确性和效率。

有线传输模块104与第二电池管理模块103连接，有线传输模块104用于对剩余容量值进行有线传输。

可选的，有线传输模块104采用CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线、RS485、RS232或者Modbus(串行通信)来实现有线传输功能，进而有线传输模块104对于剩余容量值实现更加兼容的传输功能，可在各个通信环境中保持兼容传输功能。

当第二电池管理模块103得到剩余容量值时，通过有线传输模块104能够实时地将剩余容量值进行转发和传输，并且通过有线传输方式能够保障剩余容量值的抗干扰性和功率完整性，剩余容量值在电池管理***10的内部能够保持兼容、稳定的传输功能，信号传输的精度较高。

控制模块105与有线传输模块104连接，控制模块105用于接收剩余容量值，并根据剩余容量值生成均衡控制信号，依次通过有线传输模块104、第二电池管理模块103以及无线传输模块经均衡控制信号反馈至第一电池管理模块。

可选的，控制模块105为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)，其中控制模块105具有逻辑运算和集中控制的功能，通过控制模块105对于剩余容量值进行处理后得到均衡控制信息，通过均衡控制信号能够实现对于多个单体电池的均衡充放电控制功能，控制的精度极高；因此通过控制模块105能够根据单体电池的实际电能存储状态实现均衡充放电控制功能，保障了电池管理***10对于多个单体电池的充放电管理精度和效率，可操控性极强。

因此本实施例中的控制模块105根据剩余容量值能够精确地获取每一单体电池的运行状态，并且实现对于多个第一电池管理模块的反馈控制，以使得电池管理***10具有更佳信号传输稳定性。

每个第一电池管理模块接收根据均衡控制信号控制对应的单体电池进行充电或者放电。

有线传输模块104将均衡控制信号输出至第二电池管理模块103，每个无线传输模块将均衡控制信号无线传输至对应的第一电池管理模块；因此本实施例中电池管理***10的内部电路模块之间可实现信号的双向传输功能，当控制模块105根据单体电池的实际电能存储状态得到均衡控制信号时，电池管理***10内的电路模块能够将均衡控制信号反馈输出至多个第一电池管理模块，以实现对于多个单体电池201的自适应充放电控制功能。

其中本实施例中的第一电池管理模块还具有充放电控制功能，当第一电池管理模块接收到均衡控制信号时，第一电池管理模块能够解析均衡控制信号内部的充放电控制信息，第一电池管理模块根据均衡控制信号能够对于多个单体电池实现自适应充放电控制功能，以使得多个单体电池实现更高的充放电控制均衡性和高效性；多个单体电池内部存储的电能具有更高的均衡性和稳定性，保障了负载的工作效率。

在图1示出电池管理***10的结构示意中，结合多个第一电池管理模块能够实时精确地采集多个单体电池的运行参数，并且实现运行参数的无线传输功能，以保障对于多个单体电池的充放电控制精度和稳定性；由于通过多个无线传输模块102来分别实现多路运行参数的无线传输功能，不但简化了运行参数的传输步骤和通信流程，以使得第二电池管理模块103能够兼容地接收到运行参数，而且无线传输方式极大地简化了***的内部布线结构，电池管理***10的内部架构具有更高的兼容性和灵活性，节省了电池管理***10的空间体积，减少了电池管理***10的内部信号传输成本和布线结构制造成本；并且通过控制模块105对于剩余容量值进行处理和分析后，可根据均衡控制信号能够反馈操控多个第一电池管理模块的充放电控制状态，以实现对于多个单体电池的均衡充放电控制功能，保障了多个单体电池的电能存储安全性和稳定性；因此本实施例中的电池管理***10可根据每一个单体电池的实际电能存储状态对于单体电池进行均衡充放电控制，防止了单体电池出现过度充电和过度放电的现象；并且本实施例中的电池管理***10能够对于各种不同数量的单体电池进行自适应充放电控制，并且对于运行参数实现无线传输的功能，以使电池管理***10能够适用于各个不同的工业技术领域，保障了多个单体电池的电能存储安全性和供电效率；从而有效地解决了传统技术中BMS的通信加工过于复杂，内部的信号传输步骤繁琐，灵活***底，并且传统的BMS的内部走线结构较为复杂，无法对于多个单体电池实现自适应的均衡充放电控制，兼容性较低的问题。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括：运行电压、运行电流以及温度中的任意至少一项。

其中结合单体电池的运行电流和运行电压能够精确地得出单体电池的实际电能输入输出状态，以精确地得出单体电池的电量存储状态，通过单体电池的温度能够得到单体电池的实际物理安全性能，以保障单体电池在进行充放电过程中的物理安全性能；因此本实施例中的单体电池的运行参数包含各种运行信息，实现了对于单体电池充放电状态的精确调控功能。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括运行电流和运行电压，进而通过每个第一电池管理模块能够对于多个单体电池的电能存储状态进行实时的自适应监控。

请参阅图2，图2示出了本实施例提供的第一电池管理模块的结构示意，其中每个第一电池管理模块均包括：至少两个第一电池管理单元(图2采用2011、2012、…、201P表示，其中P为大于或者等于2的正整数)、隔离通信单元202以及第二电池管理单元203。

其中，一个第一电池管理单元与至少两个单体电池连接，一个第一电池管理单元用于采集至少两个单体电池的运行参数。

可选的，在每一个第一电池管理模块中，至少两个单体电池采用级联的传输方式，其中第一个第一电池管理单元与隔离通信单元202连接，当每个第一电池管理单元对于对应的单体电池进行参数采集后，则第一电池管理单元将自身采集的运行参数传输至上一个相邻的第一电池管理单元，进而通过第一个第一电池管理单元将所有第一电池管理单元采集得到的多路运行参数传输至隔离通信单元202，以保障多个第一电池管理单元的采集精度和传输效率。

示例性的，一个第一电池管理单元与10个单体电池连接；每一个第一电池管理单元能够同步采集多个单体电池的运行状态，以实现对于多个单体电池的精确控制功能；因此本实施例中的第一电池管理单元具有精确的参数采集功能，保障了对于多个单体电池的运行状态的采集精度和效率。

隔离通信单元202与至少两个第一电池管理单元连接，隔离通信单元202用于对多路运行参数进行隔离传输。

其中通过隔离通信单元202能够实现运行参数的隔离传输功能，即保障了每个第一电池管理模块的内部信号传输效率和精度，而且隔离通讯的方式能够防止两个电路模块之间出现相互干扰；本实施例通过隔离通信单元202能够分别保障隔离通信单元202与第二电池管理单元203在进行通信过程中的各自独立性，第一电池管理模块的内部具有更高的通信兼容性，以使得第二电池管理单元203能够更加兼容地接收到多路运行参数。

第二电池管理单元203与隔离通信单元202及对应的无线传输模块连接，第二电池管理单元203用于接收多路运行参数，并对于多路运行参数进行整合。

其中第二电池管理单元203对于多路运行参数具有参数融合的功能，进而通过第二电池管理单元203对于多路运行参数进行整合后，对应的无线传输模块将整合后的运行参数无线传输至第二电池管理模块；由于本实施例通过多个第一电池管理单元能够对于多个单体电池的运行参数进行采集和传输，因此通过第二电池管理单元203对于多路参数进行整合后，可防止运行参数在传输过程中出现丢失的现象；每个第一电池管理模块对于多个单体电池的运行参数实现了更高的采样精度和更高的参数传输精度。

每个第一电池管理单元接收均衡控制信号，并且根据均衡控制信号控制对应的单体电池进行充电或者放电。

具体的，当控制模块105根据剩余容量值获取多个单体电池的实际充放电需求，并生成均衡控制信号，在每个第一电池管理模块中，第二电池管理单元无线接收均衡控制信号，隔离通信单元将均衡控制信号隔离传输至每个第一电池管理单元，第一电池管理单元根据均衡控制信号实现对于至少两个单体电池进行均衡充放电控制，以保障多个单体电池的充放电控制安全性和效率；因此本实施例利用多个第一电池管理单元的充放电控制功能，以实现对于每一个单体电池的自适应电能传输控制功能；进一步提升了多个单体电池的电能存储安全性和均衡性，每个第一电池管理模块具有更高的控制灵活性。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括运行电流、运行电压以及温度，进而通过运行参数能够全面地监控单体电池的实际运行状态；图3示出了本实施例提供的第一电池管理模块的另一种结构示意，相比于图2中第一电池管理模块的结构示意，图3中的第一电池管理模块还包括：至少一个温度检测单元(图3采用301、302、…表示)，其中温度检测单元与第一电池管理单元及至少四个单体电池连接，温度检测单元用于检测至少四个单体电池的温度。

因此本实施例中第一电池管理单元的运行参数包括：运行电流、运行电流以及温度；因此当隔离通信单元将多路运行参数隔离传输至第二电池管理单元，第二电池管理单元能够对于多个单体电池的各个方面的运行信息进行融合，以使得电池管理***10能够对于多个单体电池实现更佳的充放电控制功能；本实施例中的第一电池管理模块不但能够采集多个单体电池的电能存储状态，而且能够获取单体电池的内部物理安全状态，提高了电池管理***10对于单体电池的监控准确性。

作为一种可选的实施方式，每个温度检测单元包括：NTC(Negative TemperatureCoeffiCient，负温度系数)温度探头；其中，NTC温度探头的电阻特性与温度的变化量呈现指数关系，因此本实施例利用NTC温度探头能够对于多个单体电池的温度进行灵敏的感应，以保障对于温度的检测精度和效率。

作为一种可选的实施方式，每个第一电池管理单元采用型号为ISL78610的电池管理芯片实现。

本实施例通过ISL78610电池管理芯片对于多个单体电池的运行参数进行采集；示例性的，电压的采集范围0～5V，每个单体电池的采样频率大于1khz，将运行参数传输至控制模块105的通讯时间间隔小于1秒，采样误差10mV；因此本实施例中的第一电池管理单元对于多个单体电池的运行状态具有较高的采集效率和采集准确性，保障了对于多个单体电池的充放电状态的控制灵敏性。

作为一种可选的实施方式，每个无线传输模块采用型号为LTC5800无线传输芯片实现。

本实施例通过型号为ISL78610的电池管理芯片来实现单体电池的电能采样功能和充放电控制功能，操作简便，灵敏性较高；并且通过型号为LTC5800无线传输芯片实现多路运行参数的无线传输功能，保障了运行参数的传输精度和准确性，简化了电池管理***10的内部通信架构和信号传输步骤，无线传输模块具有较为较低的电路设计成本和制造成本。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括：运行电压、运行电流以及温度；图4示出了本实施例提供的第一电池管理模块的另一种结构示意，请参阅图4，每个第一电池管理模块均包括：第三电池管理单元401，第三电池管理单元401与对应的无线传输模块及至少两个单体电池连接，第三电池管理单元401用于对单体电池的运行电压和运行电流进行AD采样，以及对单体电池的温度进行检测；第三电池管理单元401对至少两路运行参数进行整合。

第三电池管理单元接收均衡控制信号，并且根据均衡控制信号控制对应的单体电池进行充电或者放电。

其中本实施例通过第三电池管理单元401可直接对于多个单体电池的温度、运行电压以及运行电流进行实时采集，进一步简化了第一电池管理模块的内部电路模块结构，降低了单体电池的运行参数采集步骤，节约了电池管理***10的内部空间体积，降低了第三电池管理单元401的应用成本。

示例性的，第三电池管理单元401包括单片机控制芯片，进而本实施例中的第三电池管理单元401能够对于多个单体电池的运行参数进行全方位的采集，而且可根据均衡控制信号对于多个单体电池进行均衡充放电控制，控制灵活简便，电池管理***10具有更高兼容性和参数采集稳定性。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本实施例提供的电池管理***10的另一种结构示意，相比于图1中电池管理***10的结构示意，图5中的电池管理***10还包括故障报警支路。

第二电池管理模块103根据运行参数检测对应的单体电池是否处于故障状态，若根据运行参数检测到对应的单体电池处于故障状态，则生成警报信号。

具体的，当第二电池管理模块103根据运行参数检测到对应的单体电池不处于故障状态，则不生成警报信号。

当第二电池管理模块103接收到多路运行参数时，第二电池管理模块103根据运行参数判断对应的单体电池是否处于故障状态；若电池处于故障状态，则说明单体电池处于不安全的电能存储状态，此时通过警报信号以对于处于故障状态的单体电池实现故障处理功能，以对于单体电池的安全控制功能；本实施例中的多个单体电池具有更高的充放电安全性能。

故障报警支路连接于第二电池管理模块103与控制模块105之间，故障报警支路包括干接点106，故障报警支路用于在干接点106导通时，将警报信号上传至控制模块105；控制模块105用于根据警报信号生成并输出警报提示信息。

需要说明的是，干接点具有导通和关断两种状态，并且通过干接点能够实现信号的快速、兼容传输功能；并且干接点的连接方式具有多样性，可实现连接状态的兼容调控；因此干接点能够极大地提高信号的传输效率和控制响应精度。

本实施例通过干接点106及时地将警报信号传输至控制模块105，以驱动控制模块105实现故障控制响应功能；示例性的，警报提示信息为光信号或者声信号；进而当通过第二电池管理模块103检测到单体电池出现故障时，则立即将单体电池的故障信息通知控制模块105，以使得控制模块105发出声光提示信息，技术人员能够直观地获知单体电池的故障状态，并且对于单体电池进行排除故障操作，以防止单体电池长期处于故障状态而导致自身的物理安全受到损坏；因此本实施例通过干接点106保障了控制模块105对于单体电池的故障状态的响应速度，电池管理***10能够对于各个单体电池实现故障检测和故障处理功能，保障了对于多个单体电池的安全充放电控制功能。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括运行电流；第二电池管理模块103根据运行参数检测对应的单体电池是否处于过流状态，若根据运行参数检测到对应的单体电池处于过流状态，则生成过流警报信号。

示例性的，当单体电池的运行电流大于预设安全电流，则第二电池管理模块判定对应的单体电池处于过流状态，并生成过流警报信号。

当单体电池的运行电流小于或者等于预设安全电流，则第二电池管理模块判定对应的单体电池不处于过流状态，并不生成过流警报信号。

故障报警支路用于将过流警报信号上传至控制模块105；控制模块105用于根据过流警报信号生成并输出过流提示信息。

因此本实施例通过第二电池管理模块103能够实时监控单体电池的过流状态，并且通过控制模块105对于过流状态进行控制响应，保障了单体电池自身运行电流的安全性和可靠性。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括运行电压；第二电池管理模块103根据运行参数检测对应的单体电池是否处于过压状态，若根据运行参数检测到对应的单体电池处于过压状态，则生成过压警报信号。

示例性的，当单体电池的运行电压大于预设上限电压，则第二电池管理模块判定对应的单体电池处于过压状态，并生成过压警报信号。

当单体电池的运行电压小于或者等于预设上限电压，则第二电池管理模块判定对应的单体电池不处于过压状态，并不生成过压警报信号。

故障报警支路用于将过压警报信号上传至控制模块105；控制模块105用于根据过压警报信号生成并输出过压提示信息。

因此本实施例通过第二电池管理模块103能够实时监控单体电池的过压状态，并且通过控制模块105对于过压状态进行控制响应，保障了单体电池自身运行电压的安全性和可靠性。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括运行电压；第二电池管理模块103根据运行参数检测对应的单体电池是否处于欠压状态，若根据运行参数检测到对应的单体电池处于欠压状态，则生成欠压警报信号。

示例性的，当单体电池的运行电压小于预设下限电压，则第二电池管理模块103判定对应的单体电池处于欠压状态，并生成欠压警报信号。

当单体电池的运行电压大于或者等于预设下限电压，则第二电池管理模块103判定对应的单体电池不处于欠压状态，并不生成欠压警报信号。

故障报警支路用于将欠压警报信号上传至控制模块105；控制模块105用于根据欠压警报信号生成并输出欠压提示信息。

因此本实施例通过第二电池管理模块103能够实时监控单体电池的欠压状态，并且通过控制模块105对于欠压状态进行控制响应，保障了单体电池的充放电控制效率和电能存储稳定性。

作为一种可选的实施方式，单体电池的运行参数包括温度；第二电池管理模块103根据运行参数检测对应的单体电池是否处于过温状态，若根据运行参数检测到对应的单体电池处于过温状态，则生成过温警报信号。

示例性的，当单体电池的温度大于预设安全温度，则第二电池管理模块103判定对应的单体电池处于过温状态，并生成过温警报信号。

当单体电池的温度小于或者等于预设安全温度，则第二电池管理模块103判定对应的单体电池不处于过温状态，并不生成过温警报信号。

故障报警支路用于将过温警报信号上传至控制模块105；控制模块105用于根据过温警报信号生成并输出过温提示信息。

因此本实施例通过第二电池管理模块103能够实时监控单体电池的过温状态，并且通过控制模块105对于过温状态进行及时的控制响应，保障了单体电池的物理安全性和充放电控制稳定性、可靠性。

因此在本实施例中，通过第二电池管理模块103检测出多个单体电池的过温、过流、过压以及欠压情况，并且及时通过干接点方式上报给控制模块105，进而有效的保护单体电池在充放电过程中的安全性和可靠性；电池管理***10对于单体电池具有更加全面的充放电控制性能。

综上所述，本实施例中的电池管理***10可实现运行参数的无线传输功能，简化了电池管理***10的内部布线结构以及降低了布线成本；电池管理***10的架构简单并且灵活多变；并且本实施例中的电池管理***10对于运行参数具有较高的传输效率和传输精度，避免了对于单体电池的控制误差；通过控制模块105实现故障警报功能，对于多个单体电池实现了安全保护的作用；从而本实施例中的电池管理***10的功能更精简集中，切合分布式储能的特性，对被动均衡功能、电压采集功能与无线通讯功能等进行深入设计，达到***级别的控制与监控报警，且成本低廉、整体架构简单、性价比高，与最底层构架无线传输的方式可大大节约空间与设计成本，可达到物尽其用的效果；有效地解决了传统技术中BMS的内部通信架构过于复杂，灵活性较低，并且BMS的内部布线繁琐，提升了BMS的内部通信成本和制造成本，无法普遍适用的问题。

图6示出了本实施例提供的电池管理方法的具体实现流程，其中电池管理方法基于如上所述电池管理***10，通过电池管理方法能够对于多个单体电池实现精确的充放电控制，并且控制步骤较为简化；请参阅图6，电池管理方法具体包括如下步骤：

步骤S601：采用多个第一电池管理模块分别采集多个单体电池的运行参数。

步骤S602：采用多个无线传输模块将多路运行参数无线传输至第二电池管理模块。

步骤S603：采用第二电池管理模块根据多路运行参数计算得到剩余容量值。

步骤S604：采用有线传输模块将剩余容量值有线传输至控制模块。

步骤S605：采用控制模块根据剩余容量值生成均衡控制信号。

步骤S606：采用第一电池管理模块根据均衡控制信号控制单体电池进行充电或者放电。

作为一种可选的实施方式，图7示出了本实施例提供的电池管理方法的另一种具体实现流程，相比于图6中电池管理方法的具体实现流程，在图7示出电池管理方法的具体实现流程中，在步骤S602之后，电池管理方法还包括：

步骤S607：采用第二电池管理模块根据多路运行参数检测单体电池是否处于故障状态，若采用第二电池管理模块根据多路运行参数判定单体电池处于故障状态，则生成警报信号。

步骤S608：将干接点导通，并且通过所述干接点所在的支路将所述警报信号传输至控制模块。

步骤S609：采用控制模块根据警报信号生成并输出警报提示信息。

应理解，上述电池管理方法实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

作为一种可选的实施方式，步骤S602具体为：

采用多个无线传输模块将多路运行参数以SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)通信方式传输至第二电池管理模块。

其中SPI通信具有无线高速传输和支持全双工的号特点，因此本实施例可将运行参数以SPI通信方式进行传输，以保障运行参数的传输效率和传输精度；基于运行参数能够对于多个单体电池实现更加安全的充放电控制功能，灵活性较高；并且通过SPI通信可简化对于第二电池管理模块的布线通信成本，在保障参数传输精度的基础之上，提高了对于多个单体电池的控制可靠性，电池管理方法可适用于各个不同的通信环境中。

可选的，步骤S604具体为：

将电池管理方法以CAN总线、RS485、RS232或者Modbus方式传输至控制模块。

需要说明的是，图6至图7中的电池管理方法与图1至图5中的电池管理***相对应，因此图6至图7中电池管理方法的各个具体步骤实施方式可参照图1至图5的实施例，此处将不再赘述。

在本实施例提供的电池管理方法中，对于多个单体电池的运行参数进行精确的采集后，可使得第二电池管理模块能够无线接收运行参数，以实现对于运行参数的的深度处理和计算后得到剩余容量值，根据剩余容量值来获取多个单体电池的实际运行状态，并对于多个单体电池实现均衡的充放电控制功能，保障了多个单体电池的充放电安全性；因此本实施例中的电池管理方法能够对于运行参数实现无线传输功能，提高了参数通信的灵活性和可操控性，降低了电池管理方法的应用成本，操作更加简便，基于多个单体电池的运行状态采集结果实现了对于单体电池的灵活、自适应控制功能，电池管理方法具有更高的适用范围和实用价值；从而有效地解决了传统技术对于电池充放电控制的步骤过于繁琐，操作不便，导致传统的电池管理方法的应用成本较高，灵活性较低，难以普遍适用的问题。

在本文对各种器件、电路、装置、***和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于无线通信控制的电池管理***，其特征在于，包括：

多个第一电池管理模块，一个所述第一电池管理模块与多个单体电池连接，一个所述第一电池管理模块用于采集对应的所述单体电池的运行参数；

多个无线传输模块，与多个所述第一电池管理模块一一对应连接，一个所述无线传输模块用于将对应的所述第一电池管理模块输出的运行参数进行无线传输；

第二电池管理模块，与多个所述无线传输模块连接，所述第二电池管理模块用于接收多路所述运行参数，并且根据多路所述运行参数计算得到剩余容量值；

有线传输模块，与所述第二电池管理模块连接，所述有线传输模块用于对所述剩余容量值进行有线传输；以及

控制模块，与所述有线传输模块连接，所述控制模块用于接收所述剩余容量值，并根据所述剩余容量值生成均衡控制信号，依次通过所述有线传输模块、所述第二电池管理模块以及所述无线传输模块将所述均衡控制信号反馈至所述第一电池管理模块；

每个所述第一电池管理模块还用于根据所述均衡控制信号控制对应的所述单体电池进行充电或者放电；

每个所述第一电池管理模块均包括：

至少两个第一电池管理单元，一个所述第一电池管理单元与至少两个所述单体电池连接，一个所述第一电池管理单元用于采集至少两个所述单体电池的运行参数；

隔离通信单元，与至少两个所述第一电池管理单元连接，所述隔离通信单元用于对多路所述运行参数进行隔离传输；

第二电池管理单元，与所述隔离通信单元及对应的所述无线传输模块连接，所述第二电池管理单元用于接收多路所述运行参数，并对于多路所述运行参数进行整合；

每个所述第一电池管理单元还用于接收所述均衡控制信号，并且根据所述均衡控制信号控制对应的所述单体电池进行充电或者放电。

2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述单体电池的运行参数包括：运行电压、运行电流以及温度中的至少任意一项。

3.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，每一个所述第一电池管理模块还包括：

至少一个温度检测单元，所述温度检测单元与所述第一电池管理单元及至少四个所述单体电池连接，所述温度检测单元用于检测至少四个所述单体电池的温度。

4.根据权利要求3所述的电池管理***，其特征在于，

每个所述温度检测单元包括NTC温度探头；

每个所述第一电池管理单元采用型号为ISL78610的电池管理芯片实现；

每个所述无线传输模块采用型号为LTC5800无线传输芯片实现。

5.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，每个所述第一电池管理模块均包括：

第三电池管理单元，与对应的所述无线传输模块及至少两个所述单体电池连接，所述第三电池管理单元用于对所述单体电池的运行电压和运行电流进行AD采样，以及对所述单体电池的温度进行检测；

所述第三电池管理单元对至少两路所述运行参数进行整合；

所述第三电池管理单元还用于接收所述均衡控制信号，并且根据所述均衡控制信号控制对应的所述单体电池进行充电或者放电。

6.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述第二电池管理模块还用于根据所述运行参数检测对应的单体电池是否处于故障状态，若根据所述运行参数检测到对应的单体电池处于故障状态，则生成警报信号；

所述电池管理***还包括：

故障报警支路，连接于所述第二电池管理模块与所述控制模块之间，所述故障报警支路包括干接点，所述故障报警支路用于在所述干接点导通时，将所述警报信号上传至所述控制模块；

所述控制模块用于根据所述警报信号生成并输出警报提示信息。

7.一种基于如权利要求1-6任一项所述电池管理***的电池管理方法，其特征在于，所述电池管理方法包括：

采用多个所述第一电池管理模块分别采集多个所述单体电池的运行参数；

采用多个所述无线传输模块将多路所述运行参数无线传输至所述第二电池管理模块；

采用所述第二电池管理模块根据多路所述运行参数计算得到剩余容量值；

采用所述有线传输模块将所述剩余容量值有线传输至所述控制模块；

采用所述控制模块根据所述剩余容量值生成均衡控制信号；

采用所述第一电池管理模块根据所述均衡控制信号控制所述单体电池进行充电或者放电。

8.根据权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，采用多个所述无线传输模块将所述多路所述运行参数无线传输至所述第二电池管理模块，具体为：

采用多个所述无线传输模块将多路所述运行参数以SPI通信方式传输至所述第二电池管理模块。

9.根据权利要求7所述的电池管理方法，其特征在于，采用多个所述无线传输模块将所述多路所述运行参数无线传输至所述第二电池管理模块以后，所述电池管理方法还包括：

采用所述第二电池管理模块根据多路所述运行参数检测所述单体电池是否处于故障状态，若采用所述第二电池管理模块根据多路所述运行参数判定所述单体电池处于故障状态，则生成警报信号；

将干接点导通，并且通过所述干接点所在的支路将所述警报信号传输至所述控制模块；

采用所述控制模块根据所述警报信号生成并输出警报提示信息。

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