CN214100911U - 一种电池管理***及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池管理***，包括第一继电器、第二继电器、熔断器、电阻、二极管、第一电池连接端和第一充电电源连接端；所述第一电池连接端连接所述熔断器的第一端，所述熔断器的第二端连接所述第一继电器的第一端，所述第一继电器的第二端连接所述第一充电电源连接端；所述第二继电器与所述电阻串联后一端连接所述第一继电器的第一端，另一端连接所述第一继电器的第二端；所述二极管的第一端连接所述第一继电器的第一端，所述二极管的第二端连接所述第一继电器的第二端。本实用新型还提供一种电池管理装置。本申请有效缩小了电池管理***的体积，增加了***的空间利用率。

Description

一种电池管理***及装置

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种电池管理***及装置。该电池管理***可以适用于高压、中小功率的不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)或储能***，成本较低，同时所占体积较小，具有较高的空间利用率。

背景技术

随着新能源电动汽车的广泛应用，电池的容量、安全性、健康状态与续航能力日益成为关注重点。电池管理***(Battery Management System，BMS)是对电池进行监控与控制的***，俗称为电池保姆或电池管家，主要作用是智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电或过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。电池管理***可以将采集的电池信息实时反馈给用户，同时根据采集的信息调节参数，从而充分发挥电池的性能。传统的电池管理***包括断路器、继电器、二极管、霍尔元件等多种元件。由于传统电池管理***的集成功率元件较多、控制逻辑复杂，所以体积较大、成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种电池管理***及装置，旨在解决传统应用中高压、中小功率、集成式UPS用电池的电池管理***占***成本的比例居高不下，同时所占体积较大，空间利用率不高的问题。

为实现上述目的，一方面，本实用新型实施例提供一种电池管理***，包括第一继电器、第二继电器、熔断器、电阻、二极管、第一电池连接端和第一充电电源连接端；

所述第一电池连接端连接所述熔断器的第一端，所述熔断器的第二端连接所述第一继电器的第一端，所述第一继电器的第二端连接所述第一充电电源连接端；

所述第二继电器与所述电阻串联后一端连接所述第一继电器的第一端，另一端连接所述第一继电器的第二端；

所述二极管的第一端连接所述第一继电器的第一端，所述二极管的第二端连接所述第一继电器的第二端。

进一步地，所述电池管理***还包括高压模块和AC电源模块，所述高压模块的输出端连接所述AC电源模块，所述高压模块的输入端连接所述第一充电电源连接端。

进一步地，所述电池管理***还包括第二电池连接端、第二充电电源连接端和霍尔元件，所述霍尔元件连接在所述第二电池连接端和所述第二充电电源连接端之间，所述第二充电电源连接端连接所述高压模块的第二端。

进一步地，所述电池管理***还包括FRONT转接板，所述FRONT转接板连接所述AC电源模块。

进一步地，所述FRONT转接板的输出电压为24V。

进一步地，所述电池管理***还包括干接点和用于保护所述电池管理***的控制模块，所述干接点连接所述控制模块，所述控制模块连接所述AC电源模块，所述控制模块与充电电源联动，接收充电电源的信号。

进一步地，所述连接通过2-BVR16导线连接。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种电池管理装置，包括所述电池管理***和充电电源；所述电池管理***的充电电源连接端连接所述充电电源。

进一步地，所述充电电源为不间断电源。

进一步地，所述电池管理***的电池连接端用于连接锂电池。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型的技术方案中，通过熔断器实现电池管理***在紧急状态下的安全保护，通过第一继电器与二极管使得电池管理***在充电保护状态下可以继续放电，保证电池管理***的供电安全，使得本申请可应用于高压、中小功率、以及集成化的负载设备上。本申请的控制逻辑简单，有效缩小了电池管理***的体积，增加了***的空间利用率。

并且，电池管理***和UPS通过干接点通信，从而实现在紧急状态下通过电池管理***使UPS的断路器脱扣，保障***安全。

此外，本申请也可以使电池管理***与UPS深度集成，增加了UPS对电池管理***的粘性。本申请的结构采用2-BVR16导线进行连接，布线固定柔软，适用于中小型设备的使用。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的电池管理***的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的电池管理***的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例的电池管理***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

在传统应用中，中小功率、集成式UPS(不间断电源)用锂电池的电池管理***与高压、大功率UPS用锂电池的电池管理***共用保护逻辑，这使得中小功率、集成式UPS用锂电池的电池管理***占***成本的比例居高不下，同时所占体积较大(由于传统电路需要充放电同口、异回路，充放电都需要继电器、二极管等原件，才能实现充放电保护、及在充(放)电保护时可以继续放(充)电，但由于原件增加一倍，所以体积大、成本高。)，空间利用率不高，市场竞争优势较弱。因此，有必要提供一种电池管理***以解决上述技术问题。

在本申请中，其电路通过与UPS通信，可省去实现放电回路的二极管、继电器等原件，可以实现在充电保护时继续放电；而放电时，电池不发生放电保护，可以通过UPS停止放电的方式实现对电池的放电保护。因此，本申请的原件相对传统电路较少，所以体积相对传统电路较小、成本较低。

在本申请中，除第一继电器、第二继电器外的其余“第一”表示正极、“第二”表示负极。

图1是本实用新型一实施例提供的电池管理***的结构示意图。本实用新型实施例提供的电池管理***，包括第一继电器KM1、第二继电器KM5、熔断器FU1、电阻R1、二极管、第一电池连接端B+和第一充电电源连接端P+；

所述第一电池连接端B+连接所述熔断器FU1的第一端，所述熔断器FU1的第二端连接所述第一继电器KM1的第一端，所述第一继电器KM1的第二端连接所述第一充电电源连接端P+；

所述第二继电器KM5与所述电阻R1串联后一端连接所述第一继电器KM1的第一端，另一端连接所述第一继电器KM1的第二端；

所述二极管的第一端连接所述第一继电器KM1的第一端，所述二极管的第二端连接所述第一继电器KM1的第二端。

需要说明的是，在本实施例中，第二继电器的第一端连接第一继电器的第一端，第二继电器的第二端连接电阻的第一端，电阻的第二端连接第一继电器的第二端；或者，在其他实施例中，

电阻的第一端连接第一继电器的第一端，电阻的第二端连接第二继电器的第一端，第二继电器的第二端连接第一继电器的第二端。

所述第一继电器KM1用于控制所述第一电池连接端B+和第一充电电源连接端P+之间的连通。闭合第一继电器KM1，则第一电池连接端B+和第一充电电源连接端P+之间连通，断开第一继电器KM1，则第一电池连接端B+和第一充电电源连接端P+之间不连通。

所述第二继电器KM5用于控制电流是否经过所述电阻R1，所述第二继电器KM5和所述电阻R1起到限流保护的作用，通过第一继电器与二极管使得电池管理***在充电保护状态下可以继续放电(发生充电保护时，第一继电器KM1断开，充电器无法通过第一充电电源连接端P+、第二充电连接端端P-对电池进行充电；当电池管理***需要放电时，电流可以经过BVR16对外放电，当电池管理***检测到BVR16有电流通过时，则第一继电器KM1闭合，从而实现电池管理***的放电。)。

所述熔断器FU1连接在所述第一电池连接端B+与所述第一继电器KM1之间，用于实现***紧急状态下的安全保护(当电池发生短路等极端异常、且电流达到熔断器的熔断值时，熔断器熔断，电池管理***断路，从而实现电池管理***的安全防护)；

所述二极管连接在所述熔断器FU1与所述第一充电电源连接端P+之间，用于实现电池***充电保护状态下***可继续放电的功能(发生充电保护时，第一继电器KM1断开，充电器无法通过第一充电电源连接端P+、第二充电连接端端P-对电池进行充电；当电池管理***需要放电时，电流可以经过BVR16对外放电，当电池管理***检测到BVR16有电流通过时，则第一继电器KM1闭合，从而实现电池管理***的放电。)，以保证***的供电安全。

进一步地，所述电池管理***还包括高压模块和AC电源模块，所述高压模块的输出端连接所述AC电源模块，所述高压模块的输入端连接所述第一充电电源连接端。

具体地，在本实施例中，所述高压模块的正极输出端连接于所述AC电源模块的正极输入端(V0+)上，所述高压模块的负极输出端连接于所述AC电源模块的负极输入端(V0-)上。

需要说明的是，所述AC电源模块与所述高压模块电气连接。电源模块是一种可以直接焊接直插在电路板上的电源转换器，按变换方式一般分为AC转DC或DC转DC，在本实施例中，变换方式为AC转DC。随着科技的发展，电源体积趋向模块化和小型化，于是出现了电源模块，其集成度最高，可以实现宽频调制、隔离及多种保护等功能。

进一步地，图2是本实用新型另一实施例的电池管理***，如图2所示，所述电池管理***还包括第二电池连接端、第二充电电源连接端和霍尔元件，所述霍尔元件连接在所述第二电池连接端和所述第二充电电源连接端之间，所述第二充电电源连接端连接所述高压模块的第二端。霍尔元件可以用来检测电流的方向。

本申请实施例也可以在第一继电器KM1和第一充电电源连接端P+之间设置充放电保护装置，示例性地，充放电保护装置可以为保护板，保护板的第一端连接第一充电电源连接端P+，保护板的第二端连接第二充电电源连接端P-。

所述高压模块与所述保护板电气连接。高压模块是一种新型的直流电源设备，主要应用于小型开关站和用户末端，为二次控制线路提供可靠不间断工作电源，避免交流失电时导致微机保护失去保护作用，解决因操作过电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效问题。同时还可为符合装置功率要求的一次开关设备提供直流操作电源。在本实施例中，高压模块将通过保护板引出的电源正负极连接到高压模块的输入端，藉以得到DC24V电压的输出，用于此后的进一步处理之中。

进一步地，如图3所示的又一实施例的电池管理***，在该实施例中，所述电池管理***还包括FRONT转接板，所述FRONT转接板连接所述AC电源模块。具体的，所述AC电源模块的正极输出端与所述FRONT转接板的正极输入端(24V)连接，所述AC电源模块的负极输出端与所述FRONT转接板的接地端(GND)连接。

进一步地，在该实施例中，所述AC电源模块与所述FRONT转接板电气连接。转接板一般用于调试、检修，用于引入或引出信号以方便连接测试仪器或提供信号源。在本实施例中，转接板作为一个过渡装置，将前述各种转换后得到的电压以多种多样的形式和途径最终输出，以便于进行J4、LAN和干接点通讯。

进一步地，所述FRONT转接板的输出电压为24V。

进一步地，在其他实施例中，所述电池管理***还包括干接点和用于保护所述电池管理***的控制模块，所述干接点连接所述控制模块，所述控制模块连接所述AC电源模块；所述控制模块与充电电源联动，接收充电电源的信号。在本申请中，控制模块可以根据电池管理***的告警、保护等参数设置及内定的充放电逻辑实现相关的保护电池管理***的动作；控制模块也通过与充电电源(UPS)联动，接收UPS的信号。干接点用于所述电池管理***与所述UPS之间的通信，实现在紧急状态下通过电池管理***使UPS的断路器脱扣(在本申请中，干接点相当于开关信号，当电池异常时，干接点首先发送信号至UPS，使得UPS断开与负载的连接或者使UPS关机，从而实现对UPS的保护)，保障***安全。

进一步地，在本申请的实施例中，如无特别说明，所述连接均通过2-BVR16导线连接。本申请的结构采用2-BVR16导线进行连接，布线固定柔软，适用于中小型设备的使用。

本申请的电路的工作过程和控制逻辑如下：

1、开机自检：

电路最初启动的时候，先进入测试阶段。此时所述第一继电器断开，所述第二继电器闭合。电流从所述第一电池连接端开始，流经第二继电器和限流电阻，最终流到第一充电电源连接端。电池初始启动时直流母线可能与电池存在较大压差，回路中接入限流电阻可以减小电流，避免较大电流对电池管理***形成冲击，即限流电阻可以保护电路在测试阶段不会被烧坏。

2、放电模式：

开机自检完成之后，电路将会进入正式工作阶段。此时所述第一继电器闭合，所述第二继电器断开。电流从所述第一电池连接端开始，流经第一继电器，最终流到第一充电电源连接端。电池开始正常放电和工作。

若电池内的电量全部耗尽、达到设置的保护状态时，电池将发送信号至UPS，使得UPS停止输出，电池停止继续放电。此时所述第一继电器断开，所述第二继电器断开。

3、充电模式

如果用UPS对电池进行充电，则UPS的第一端连接所述第一充电电源连接端，UPS的第二端连接所述第二充电电源连接端。电流从所述第一充电电源连接端开始，流经第一继电器，最终流到第一电池连接端。

4、充电保护

发生充电保护时，第一继电器KM1断开，充电器无法通过第一充电电源连接端P+、第二充电连接端端P-对电池进行充电；当电池管理***需要放电时，电流可以经过BVR16对外放电，当电池管理***检测到BVR16有电流通过时，则第一继电器KM1闭合，从而实现电池管理***的放电。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种电池管理装置，包括所述电池管理***和充电电源；所述电池管理***的充电电源连接端连接所述充电电源。此时，所述干接点连接所述充电电源。

进一步地，所述充电电源为不间断电源。

进一步地，所述电池管理***的电池连接端用于连接锂电池。

本实用新型的技术方案中，通过熔断器实现电池管理***在紧急状态下的安全保护(当电池发生短路等极端异常、且电流达到熔断器的熔断值时，熔断器熔断，电池管理***断路，从而实现电池管理***的安全防护)，通过第一继电器与二极管使得电池管理***在充电保护状态下可以继续放电(发生充电保护时，第一继电器断开，充电器无法通过第一充电电源连接端、第二充电连接端端对电池进行充电；当电池管理***需要放电时，电流可以经过BVR16对外放电，当电池管理***检测到BVR16有电流通过时，则第一继电器闭合，从而实现电池管理***的放电。)，保证电池管理***的供电安全，使得本申请可应用于高压、中小功率、以及集成化的负载设备上。本申请的控制逻辑简单，有效缩小了电池管理***的体积，增加了***的空间利用率，

并且，电池管理***和UPS通过干接点通信，从而实现在紧急状态下通过电池管理***使UPS的断路器脱扣(在本申请中，干接点相当于开关信号，当电池异常时，干接点首先发送信号至UPS，使得UPS断开与负载的连接或者使UPS关机，从而实现对UPS的保护)，保障***安全。

此外，本申请也可以使电池管理***与UPS深度集成，增加了UPS对电池管理***的粘性(电池与UPS可以相互通信，由于电池的BMS无放电回路保护，所以在电池需要放电保护时，电池发送信号至UPS，使得UPS执行必要的动作进行电池放电保护；当UPS发生异常时，UPS可发送信号至电池，使得电池断开电池与UPS之间的连接，从而保护电池)。

本申请在实现智能化管理及维护各个电池单元的同时，能够防止电池出现过充电和过放电、延长电池的使用寿命、以及监控电池等，还大幅度降低了电池供电设备的生产成本，而且减小了设备的体积，使设备小型化、轻便化，有效提升了本申请的电池管理***的品质和效用。

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。

Claims (10)

1.一种电池管理***，其特征在于，包括第一继电器、第二继电器、熔断器、电阻、二极管、第一电池连接端和第一充电电源连接端；

所述第一电池连接端连接所述熔断器的第一端，所述熔断器的第二端连接所述第一继电器的第一端，所述第一继电器的第二端连接所述第一充电电源连接端；

所述第二继电器与所述电阻串联后一端连接所述第一继电器的第一端，另一端连接所述第一继电器的第二端；

所述二极管的第一端连接所述第一继电器的第一端，所述二极管的第二端连接所述第一继电器的第二端。

2.根据权利要求1所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括高压模块和AC电源模块，所述高压模块的输出端连接所述AC电源模块，所述高压模块的输入端连接所述第一充电电源连接端。

3.根据权利要求2所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括第二电池连接端、第二充电电源连接端和霍尔元件，所述霍尔元件连接在所述第二电池连接端和所述第二充电电源连接端之间，所述第二充电电源连接端连接所述高压模块的第二端。

4.根据权利要求3所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括FRONT转接板，所述FRONT转接板连接所述AC电源模块。

5.根据权利要求4所述的电池管理***，其特征在于，所述电池管理***还包括干接点和用于保护所述电池管理***的控制模块，所述干接点连接所述控制模块，所述控制模块连接所述AC电源模块；所述控制模块与充电电源联动，接收充电电源的信号。

6.根据权利要求1至5任一项所述的电池管理***，其特征在于，所述连接通过2-BVR16导线连接。

7.根据权利要求4所述的电池管理***，其特征在于，所述FRONT转接板的输出电压为24V。

8.一种电池管理装置，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的电池管理***和充电电源；所述电池管理***的充电电源连接端连接所述充电电源。

9.根据权利要求8所述的电池管理装置，其特征在于，所述充电电源为不间断电源。

10.根据权利要求8所述的电池管理装置，其特征在于，所述电池管理***的电池连接端用于连接锂电池。

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