CN207559625U - 一种分布式电池管理***以及动力电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种分布式电池管理***以及动力电池。一种分布式电池管理***，包括：主控制器、多个电池监测芯片和多个主动均衡模块；其中，主控制器与多个电池监测芯片通过SPI总线通信连接，多个电池监测芯片与多个主动均衡模块通过I2C总线一一对应连接；每个电池监测芯片用于采集与其连接的电池模组的电池信息，主控制器用于对多个电池监测芯片采集到的电池信息进行处理，并通过多个电池监测芯片控制多个主动均衡模块，以保持多个电池模组的单体电池之间的电量均衡。通过上述方式，本实用新型实施例能够简化电路的外部接线，有效地减少产品的体积。
Description
技术领域
本实用新型实施例涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种分布式电池管理***以及动力电池。
背景技术
电池管理***通常负责电池组中电池电量的计算、电池保护，电池间的电量平衡控制、以及电池管理***内外的信号通信等。在现有技术中，一般使用到电池的产品，都需要搭配电池管理***来控制。
根据电池管理***拓扑结构的差异，可分为集中式和分布式电池管理***。集中式结构通过微控制器控制检测模块进行数据采集并处理，具有成本低、体积小，连接方便的优点；分布式电池管理***多采用星形拓扑结构，由一个电池管理主机模块(BatteryManagement System Master Unit,BMU)和多个电池管理从机模块(Battery ManagementSystem Slave Unit,BSU)构成，具有接线灵活、扩展方便的突出优点，能够根据电池数量灵活配置。
其中，BMU和多个BSU通过CAN(Controller Area Network)总线连接，BSU负责电池信息采集、与主机模块通信并执行均衡等功能，BMU则负责数据处理和任务管理。当产品具有大电池容量时，电池管理***需包括多个BSU，***电路较多，内部的线束复杂，导致产品体积增大。
实用新型内容
本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种分布式电池管理***以及动力电池，能够简化电路的外部接线，有效地减少产品的体积。
为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种分布式电池管理***，包括：主控制器、多个电池监测芯片和多个主动均衡模块；其中，
主控制器与多个电池监测芯片通过SPI总线通信连接，多个电池监测芯片与多个主动均衡模块通过I2C总线一一对应连接；
每个电池监测芯片用于采集与其连接的电池模组的电池信息，主控制器用于对多个电池监测芯片采集到的电池信息进行处理，并通过多个电池监测芯片控制多个主动均衡模块，以保持多个电池模组的单体电池之间的电量均衡。
可选地，每个电池监测芯片均包括温度采集子模块、电流采集子模块和电压采集子模块；
温度采集子模块用于采集电池模组的温度信息，电流采集子模块用于采集电池模组的电流信息，电压采集子模块用于采集电池模组的每一单体电池的电压信息。
可选地，每个主动均衡模块均包括I/O扩展模块和多路主动均衡电路；
I/O扩展模块包括多个I/O口，每路主动均衡电路均包括控制信号输入端，多个I/O口与多路主动均衡电路的控制信号输入端一一对应连接，每路主动均衡电路用于与电池模组的一单体电池连接。
可选地，该分布式电池管理***，还包括：
热管理模块，与主控制器连接，用于保持多个电池模组的工作温度在预设温度范围内。
可选地，该分布式电池管理***，还包括：
充电管理模块，与主控制器连接，用于对与其连接的多个电池模组进行充电控制。
可选地，该分布式电池管理***，还包括：
通信模块，与主控制器连接，用于将多个电池监测芯片采集到的电池信息发送至终端设备。
可选地，电池监测芯片为LTC6811。
可选地，多个电池监测芯片之间串联，通过一根SPI总线与主控制器连接。
可选地，多个电池监测芯片之间并联，每个电池监测芯片分别通过一根SPI总线与主控制器连接。
本实用新型实施例还提供一种动力电池，包括多个电池模组和如上的分布式电池管理***。
本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例的分布式电池管理***包括主控制器、多个电池监测芯片和多个主动均衡模块，其中，主控制器与多个电池监测芯片通过SPI总线通信连接，多个电池监测芯片与多个主动均衡模块通过I2C总线一一对应连接，主控制器、电池监测芯片和主动均衡模块之间通过SPI总线、I2C总线进行数据或控制指令的传输，通过上述方式，能够简化电路的外部接线，有效地减少产品的体积。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本实用新型实施例的分布式电池管理***的结构示意图；
图2是图1所示的分布式电池管理***的局部结构示意图；
图3是本实用新型另一实施例的分布式电池管理***的结构示意图；
图4是本实用新型又一实施例的分布式电池管理***的结构示意图。
具体实施例
为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。
请参阅图1，图1为本实用新型实施例的分布式电池管理***的结构示意图，如图1所示，该分布式电池管理***包括主控制器100、多个电池监测芯片200和多个主动均衡模块300，其中，主控制器100与多个电池监测芯片200通过SPI总线通信连接，多个电池监测芯片200与多个主动均衡模块300通过I2C总线一一对应连接，即每一电池监测芯片200通过I2C总线与每一主动均衡模块300连接，主控制器100、电池监测芯片200和主动均衡模块300之间通过SPI总线、I2C总线进行数据或控制指令的传输。
每个电池监测芯片200用于采集与其连接的电池模组400的电池信息，主控制器100用于对多个电池监测芯片200采集到的电池信息进行处理，并通过多个电池监测芯片200控制多个主动均衡模块300，以保持多个电池模组400的单体电池之间的电量均衡。
其中，如图2所示，每个电池模组400均包括6-12个串联的单体电池410。本实施例中，多个电池模组400之间串联，在其他实施例中，若干个电池模组400之间也可以串联或者串并联。
可选地，每个电池监测芯片200均包括温度采集模块210、电流采集模块220和电压采集模块230，温度采集模块210用于采集电池模组400的温度信息，电流采集模块220用于采集电池模组400的电流信息，电压采集模块230用于采集电池模组400的每一单体电池的电压信息。
例如，温度采集模块210可通过NTC热敏电阻来采集电池模组400的温度信息；电流采集模块220可通过将一个电流感应电阻串联到电池模组400的回路中，通过测量该电阻两端的电压来采集电池模组400的电流信息；电压采集模块230可通过与每一单体电池的正负极两端连接，通过获取正负极两端的差分信号来采集电池模组400的每一单体电池的电压信息。
主控制器100接收到多个电池监测芯片200传输的多个电池模组400的温度信息、电流信息和单体电池电压信息后，对上述信息进行实时运算和状态判别，通过多个电池监测芯片200向各主动均衡模块300传输控制指令，以保持多个电池模组400的单体电池410之间的电量均衡.
每个主动均衡模块300均包括I/O扩展模块310和多路主动均衡电路320，I/O扩展模块210包括多个I/O口，每路主动均衡电路320均包括控制信号输入端，多个I/O口与多路主动均衡电路320的控制信号输入端一一对应连接，即每一I/O口与每一主动均衡电路320的控制信号输入端连接，每路主动均衡电路320用于与电池模组的一单体电池连接。在一优选的实施例中，每个主动均衡模块300均包括I/O扩展模块310和12路主动均衡电路320。
I/O扩展模块310将接收到的I2C信号转为对应I/O口的I/O信号，该I/O信号作为控制与其连接的主动均衡电路320的控制信号，用于控制主动均衡电路320中的开关管的导通或关闭，以实现电荷从高电压单体电池向低电压单体电池的转移，达到多个单体电池420之间的电量均衡，进而保持多个电池模组400之间的电量均衡。
请参阅图3，在一些实施例中，该分布式电池管理***还包括：热处理模块500，与主控制器100连接，用于保持多个电池模组400的工作温度在预设温度范围内。
可选地，热处理模块500包括加热子模块和散热子模块，当主控制器100接收到的温度信息高于预设温度范围的高温阈值时，主控制器100控制加热子模块工作，以对多个电池模组400进行加热；当主控制器100接收到的温度信息低于预设温度范围的低温阈值时，主控制器100控制散热子模块520工作，以对多个电池模组400进行散热。
在一些实施例中，该分布式电池管理***还包括：充电管理模块600，与主控制器100连接，用于对与其连接的多个电池模组400进行充电控制，如调节多个电池模组400充电时的各项指标，确保多个电池模组400的正常充电，以及控制多个电池模块400的充电回路的开、关。
在一些实施例中，该分布式电池管理***还包括：通信模块700，与主控制器100连接，用于将多个电池监测芯片200采集到的电池信息发送至终端设备，以实现对多个电池模组400的实时监控，和/或使主控制器100接收终端设备的控制指令。
通信模块700可为CAN总线，该分布式电池管理***通过CAN总线通讯方式与终端设备进行数据通信，和/或可为GPRS模块，该分布式电池管理***通过无线通讯方式与终端设备进行数据通信。
可选地，电池监测芯片为LTC6811，LTC6811是一款完整的电池监视IC，能够测量多达12节串联的单体电池，具可编程三阶噪声滤波器的16位ΔΣADC，具有很强的抗干扰能力，且每个LTC6811具有一个可单独寻址的串行接口。当使用LTC6811-1时，多个池监测芯片200之间串联，通过一根SPI总线与主控制器100连接。
当使用LTC6811-2时，如图4所示，多个池监测芯片200B之间可并联，每个电池监测芯片200B分别通过一根SPI总线与主控制器100B连接。
本实施例的分布式电池管理***包括主控制器100、多个电池监测芯片200和多个主动均衡模块300，其中，主控制器100与多个电池监测芯片200通过SPI总线通信连接，多个电池监测芯片200与多个主动均衡模块300通过I2C总线一一对应连接，主控制器100、电池监测芯片200和主动均衡模块300之间通过SPI总线、I2C总线进行数据或控制指令的传输，通过上述方式，能够简化电路的外部接线，有效地减少产品的体积。
本实用新型实施例还提供一种动力电池，包括多个电池模组和如上所述的分布式电池管理***，其中，分布式电池管理***的每一电池监测芯片和每一主动均衡模块分别与一电池模组连接。
需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种分布式电池管理***，其特征在于，包括：主控制器、多个电池监测芯片和多个主动均衡模块；其中，
所述主控制器与多个所述电池监测芯片通过SPI总线通信连接，多个所述电池监测芯片与多个所述主动均衡模块通过I2C总线一一对应连接；
每个所述电池监测芯片用于采集与其连接的电池模组的电池信息，所述主控制器用于对多个所述电池监测芯片采集到的电池信息进行处理，并通过多个所述电池监测芯片控制多个所述主动均衡模块，以保持多个电池模组的单体电池之间的电量均衡。
2.根据权利要求1所述的分布式电池管理***，其特征在于，
每个所述电池监测芯片均包括温度采集子模块、电流采集子模块和电压采集子模块；
所述温度采集子模块用于采集所述电池模组的温度信息，所述电流采集子模块用于采集所述电池模组的电流信息，所述电压采集子模块用于采集所述电池模组的每一单体电池的电压信息。
3.根据权利要求2所述的分布式电池管理***，其特征在于，
每个所述主动均衡模块均包括I/O扩展模块和多路主动均衡电路；
所述I/O扩展模块包括多个I/O口，每路所述主动均衡电路均包括控制信号输入端，多个所述I/O口与多路所述主动均衡电路的控制信号输入端一一对应连接，每路所述主动均衡电路用于与电池模组的一单体电池连接。
4.根据权利要求2所述的分布式电池管理***，其特征在于，还包括：
热管理模块，与所述主控制器连接，用于保持多个所述电池模组的工作温度在预设温度范围内。
5.根据权利要求1所述的分布式电池管理***，其特征在于，还包括：
充电管理模块，与所述主控制器连接，用于对与其连接的多个所述电池模组进行充电控制。
6.根据权利要求1所述的分布式电池管理***，其特征在于，还包括：
通信模块，与所述主控制器连接，用于将多个所述电池监测芯片采集到的电池信息发送至终端设备。
7.根据权利要求1-6任一项所述的分布式电池管理***，其特征在于，
所述电池监测芯片为LTC6811。
8.根据权利要求7所述的分布式电池管理***，其特征在于，
多个所述电池监测芯片之间串联，通过一根SPI总线与所述主控制器连接。
9.根据权利要求7所述的分布式电池管理***，其特征在于，
多个所述电池监测芯片之间并联，每个所述电池监测芯片分别通过一根SPI总线与所述主控制器连接。
10.一种动力电池，其特征在于，包括多个电池模组和如权利要求1-9任一项所述的分布式电池管理***。
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