一種動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池組單元、高壓管控單元、成組電池管理單元、無(wú)線傳輸單元、云管理系統(tǒng)和用戶終端，動(dòng)力電池組單元包括多個(gè)并聯(lián)的動(dòng)力電池組子單元，動(dòng)力電池組子單元包括多個(gè)串聯(lián)的單組電池模塊，單組電池模塊包括電池組、采樣保護(hù)單元、單組電池管理單元和隔離通信模塊，采樣保護(hù)單元對(duì)電池組進(jìn)行采集，單組電池管理單元計(jì)算電池組的健康狀態(tài)和電量狀態(tài)，通過(guò)無(wú)線傳輸單元分別傳送到云管理系統(tǒng)和用戶終端。實(shí)施本實(shí)用新型的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，具有以下有益效果：能對(duì)各電池組進(jìn)行獨(dú)立管理、提高鋰電池組使用安全性、有利于電池的梯次回收利用、能提高電池組的有效使用率。
【專利說(shuō)明】
一種動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電池監(jiān)管領(lǐng)域，特別涉及一種動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電動(dòng)車，即電力驅(qū)動(dòng)車輛，又名電驅(qū)車。電動(dòng)車分為交流電動(dòng)車和直流電動(dòng)車。通常說(shuō)的電動(dòng)車是以電池作為能量來(lái)源，通過(guò)控制器和電機(jī)等部件，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能運(yùn)動(dòng)，以控制電流大小來(lái)改變速度的車輛。傳統(tǒng)技術(shù)中，在對(duì)電動(dòng)車的電池進(jìn)行管理時(shí)，對(duì)每個(gè)電池組的管理都不是獨(dú)立的，而是通過(guò)對(duì)所有的電池組直接并聯(lián)進(jìn)行管理，當(dāng)其中某個(gè)單節(jié)電池發(fā)生異常時(shí)，將會(huì)影響其他電池組的工作，直接損壞所并聯(lián)的所有電池，故障無(wú)法排除，不利于電池組安全使用，不利于電池的梯次回收利用。另外，不能對(duì)電池組的全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，這樣就不能在整個(gè)電池全生命周期內(nèi)進(jìn)行合理利用，造成電池組的有效使用率較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不能對(duì)各電池組進(jìn)行獨(dú)立管理、鋰電池組使用安全性較低、不利于電池的梯次回收利用、電池組的有效使用率較低的缺陷，提供一種能對(duì)各電池組進(jìn)行獨(dú)立管理、提高鋰電池組使用安全性，有利于電池的梯次回收利用、能提高電池組的有效使用率的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池組單元、高壓管控單元、成組電池管理單元、無(wú)線傳輸單元、云管理系統(tǒng)和用戶終端，所述動(dòng)力電池組單元包括多個(gè)并聯(lián)的動(dòng)力電池組子單元，多個(gè)所述動(dòng)力電池組子單元并聯(lián)的一端通過(guò)所述高壓管控單元與電動(dòng)車供電電源正極端連接，并聯(lián)的另一端與電動(dòng)車供電電源負(fù)極端連接，所述動(dòng)力電池組子單元包括多個(gè)串聯(lián)的單組電池模塊，每個(gè)所述單組電池模塊均通過(guò)通信總線與所述成組電池管理單元連接，所述單組電池模塊包括電池組、采樣保護(hù)單元、單組電池管理單元和隔離通信模塊，所述采樣保護(hù)單元采集所述電池組的電壓、電流和溫度并傳送到所述單組電池管理單元，所述單組電池管理單元計(jì)算電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)并將其通過(guò)所述隔離通信模塊傳送到所述成組電池管理單元，所述成組電池管理單元將所述電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)通過(guò)所述無(wú)線傳輸單元分別傳送到所述云管理系統(tǒng)和用戶終端，所述單組電池管理單元在所述電池組發(fā)生異常時(shí)控制采樣保護(hù)單元進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，在任一通信鏈路斷開(kāi)時(shí)，所述成組電池管理單元控制所述高壓管控單元切斷對(duì)外輸出，并將預(yù)警信息通過(guò)所述無(wú)線傳輸單元傳送到所述云管理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警。
[0005]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述采樣保護(hù)單元包括電壓采樣模塊、電流采樣模塊、溫度采樣模塊和保護(hù)模塊，所述電壓采樣模塊與所述電池組連接、用于采集所述電池組的電壓，所述電流采樣模塊通過(guò)一個(gè)檢流電阻與所述電池組連接、用于采集所述電池組的電流，所述溫度采樣模塊位于所述電池組上、用于采集所述電池組的溫度，所述保護(hù)模塊分別與所述電壓采樣模塊、電流采樣模塊和溫度采樣模塊連接、用于對(duì)所述電池組進(jìn)行過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、充電過(guò)流保護(hù)、放電過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)。
[0006]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)的電池，所述溫度采樣模塊包括多個(gè)溫度探頭，每個(gè)所述溫度探頭分別位于對(duì)應(yīng)的電池上。
[0007]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述單組電池模塊還包括控制模塊、第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管，所述第一開(kāi)關(guān)管的一端與所述采樣保護(hù)單元連接，所述第一開(kāi)關(guān)管的另一端通過(guò)所述第二開(kāi)關(guān)管接所述單組電池模塊的負(fù)極，所述控制模塊分別與所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管連接、用于控制所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通或斷開(kāi)，所述控制模塊還與所述單組電池管理單元連接。
[0008]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述高壓管控單元包括霍爾電流采樣電路、第三開(kāi)關(guān)管、高壓主控模塊和漏電檢測(cè)模塊，所述霍爾電流采樣電路的一端與所述并聯(lián)的一端連接，所述霍爾電流采樣電路的另一端通過(guò)所述第三開(kāi)關(guān)管與所述電動(dòng)車供電電源正極端連接，所述高壓主控模塊分別與所述霍爾電流采樣電路、第三開(kāi)關(guān)管、漏電檢測(cè)模塊和成組電池管理單元連接，所述高壓主控模塊還通過(guò)CAN總線與所述無(wú)線傳輸單元連接。
[0009]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，還包括充電粧，所述充電粧通過(guò)CAN總線與所述成組電池管理單元連接、用于判定電池組停止充電的時(shí)間。
[0010]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述通信總線為CAN總線或LIN總線或UART總線。
[0011]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述無(wú)線傳輸單元采用3G網(wǎng)絡(luò)或4G網(wǎng)絡(luò)與所述云管理系統(tǒng)連接，所述無(wú)線傳輸單元采用WIFI或藍(lán)牙方式與所述用戶終端連接。
[0012]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述第三開(kāi)關(guān)管為繼電器。
[0013]在本實(shí)用新型所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)中，所述無(wú)線傳輸單元設(shè)有用于對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行定位的定位模塊。
[0014]實(shí)施本實(shí)用新型的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，具有以下有益效果:由于使用動(dòng)力電池組單元、高壓管控單元、成組電池管理單元、無(wú)線傳輸單元、云管理系統(tǒng)和用戶終端，動(dòng)力電池組單元包括多個(gè)并聯(lián)的動(dòng)力電池組子單元，動(dòng)力電池組子單元包括多個(gè)串聯(lián)的單組電池模塊，單組電池模塊包括電池組、采樣保護(hù)單元、單組電池管理單元和隔離通信模塊，采樣保護(hù)單元采集所述電池組的電壓、電流和溫度并傳送到單組電池管理單元，單組電池管理單元計(jì)算電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)并將其通過(guò)隔離通信模塊傳送到成組電池管理單元，成組電池管理單元將電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)通過(guò)無(wú)線傳輸單元分別傳送到云管理系統(tǒng)和用戶終端，這樣云管理系統(tǒng)就可以實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，單組電池管理單元在電池組發(fā)生異常時(shí)控制采樣保護(hù)單元進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，電池組可主動(dòng)從故障中切除，這樣就不會(huì)影響其他電池組的工作，提高了鋰電池組使用安全性，在任一通信鏈路斷開(kāi)時(shí)，成組電池管理單元控制高壓管控單元切斷對(duì)外輸出，并將預(yù)警信息通過(guò)無(wú)線傳輸單元傳送到云管理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警，所以其能對(duì)各電池組進(jìn)行獨(dú)立管理、提高鋰電池組使用安全性，有利于電池的梯次回收利用、能提高電池組的有效使用率。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實(shí)用新型動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為所述實(shí)施例中單組電池模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為所述實(shí)施例中動(dòng)力電池組子單元中電池組排列的頂視圖；
[0019]圖4為所述實(shí)施例中動(dòng)力電池組子單元中電池組排列的側(cè)視圖；
[0020]圖5為所述實(shí)施例中溫度探頭在電池組中的分布示意圖；
[0021]圖6為所述實(shí)施例中放置了溫度探頭的電池組的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023]在本實(shí)用新型動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)實(shí)施例中，其動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1中，該動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)包括動(dòng)力電池組單元1、高壓管控單元2、成組電池管理單元3、無(wú)線傳輸單元4、云管理系統(tǒng)5和用戶終端6，]?11、]\112……Mln、M21、M22……M2n、Mnl、Mn2……Mnn均為單組電池模塊，其中，M11、M12……Mln串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)動(dòng)力電池組子單元，M21、M22……M2n串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)動(dòng)力電池組子單元，......，Mnl、Mn2......Mnn串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)動(dòng)力電池組子單元，這多個(gè)動(dòng)力電池組子單元并聯(lián)后構(gòu)成動(dòng)力電池組單元I，多個(gè)動(dòng)力電池組子單元并聯(lián)的一端(也就是動(dòng)力電池組單元I的一端)通過(guò)高壓管控單元2與電動(dòng)車供電電源正極端(即母線正)連接，并聯(lián)的另一端(也就是動(dòng)力電池組單元I的另一端)與電動(dòng)車供電電源負(fù)極端(即母線負(fù))連接，每個(gè)單組電池模塊(S卩M11、M12……Mln、M21、M22……M2n、Mnl、Mn2……Mnn)均通過(guò)通信總線與成組電池管理單元3連接。值得一提的是，本實(shí)施例中，電動(dòng)車可以是電動(dòng)汽車，也可以是電動(dòng)自彳丁車，或者是其他電動(dòng)車輛。通?目總線可以是CAN總線，可以是LIN總線，也可以是UART總線，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)具體需要選擇相應(yīng)類型的通信總線。
[0024]圖2為本實(shí)施例中單組電池模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，以單組電池模塊Mln來(lái)說(shuō)，單組電池模塊Mln包括電池組11、采樣保護(hù)單元12、單組電池管理單元13和隔離通信模塊14，其中，采樣保護(hù)單元12采集電池組11的電壓、電流和溫度并傳送到單組電池管理單元13，單組電池管理單元13計(jì)算電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)，并將計(jì)算出的電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)通過(guò)隔離通信模塊14傳送到成組電池管理單元3，成組電池管理單元3將電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)通過(guò)無(wú)線傳輸單元4分別傳送到云管理系統(tǒng)5和用戶終端6，本實(shí)施例中，無(wú)線傳輸單元4采用3G網(wǎng)絡(luò)或4G網(wǎng)絡(luò)與云管理系統(tǒng)5連接，無(wú)線傳輸單元4采用WIFI或藍(lán)牙方式與用戶終端6連接，也就是說(shuō)，成組電池管理單元3與云管理系統(tǒng)5之間是通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)或4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的，成組電池管理單元3與用戶終端6之間是通過(guò)WIFI或藍(lán)牙方式進(jìn)行通信的。用戶終端6可以通過(guò)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)查看所有電池的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)，并可遠(yuǎn)程打開(kāi)或關(guān)閉電池組輸出。單組電池管理單元13在電池組11發(fā)生異常時(shí)控制采樣保護(hù)單元12進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，電池組可主動(dòng)從故障中切除，這樣就不會(huì)影響其他電池組的工作，提高了鋰電池組使用安全性，同時(shí)云管理系統(tǒng)5還可以對(duì)故障電池組進(jìn)行主動(dòng)切斷。在任一通信鏈路斷開(kāi)時(shí)，成組電池管理單元3控制高壓管控單元2切斷對(duì)外輸出，并將預(yù)警信息通過(guò)無(wú)線傳輸單元4傳送到云管理系統(tǒng)5進(jìn)行預(yù)警，這樣各個(gè)單組電池模塊之間就不會(huì)相互影響。
[0025]本實(shí)施例中，通過(guò)將采集到的電壓、電流和溫度傳送到單組電池管理單元13，單組電池管理單元13根據(jù)所有的信息對(duì)電池組進(jìn)行智能管理，計(jì)算得到電池組的剩余容量和電池健康狀態(tài)。云管理系統(tǒng)5根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，在整個(gè)電池組的使用周期內(nèi)，計(jì)算電池的衰減，根據(jù)計(jì)算結(jié)果估算電池的健康狀態(tài)。本動(dòng)力鋰電池全生命周期監(jiān)管系統(tǒng)采用電池組模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)電池組模塊采用獨(dú)立的采樣，支持獨(dú)立的保護(hù)，每個(gè)單組電池管理單元13均能進(jìn)行獨(dú)立的計(jì)算電池的健康狀態(tài)，并支持單體電池溫度檢測(cè)，任意溫度點(diǎn)異常，系統(tǒng)都能及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。本實(shí)施例中，獨(dú)立的單組電池模塊采取10串3并方式設(shè)計(jì)，請(qǐng)參見(jiàn)圖3和圖4，圖3為本實(shí)施例中動(dòng)力電池組子單元中電池組排列的頂視圖；圖4為本實(shí)施例中動(dòng)力電池組子單元中電池組排列的側(cè)視圖，這樣就方便電池的回收處理，同時(shí)還能保證安全，成組電池管理單元3可以分析得到所有單組電池模塊的輸出電流、實(shí)時(shí)單體電壓和實(shí)時(shí)單體溫度。其能對(duì)各電池組進(jìn)行獨(dú)立管理、有利于電池的梯次回收利用、能提高電池組的有效使用率。
[0026]本實(shí)施例中，采樣保護(hù)單元12包括電壓采樣模塊121、電流采樣模塊122、溫度采樣模塊123和保護(hù)模塊124，電池組11包括多個(gè)串聯(lián)的電池，本實(shí)施例中，每個(gè)電池組包括10個(gè)串聯(lián)的電池，請(qǐng)參見(jiàn)圖1中的81、82、83、84、85、86、87、88、89和則0。溫度采樣模塊123包括多個(gè)溫度探頭，每個(gè)溫度探頭分別位于對(duì)應(yīng)的電池上，溫度探頭為多點(diǎn)網(wǎng)狀排布，請(qǐng)參見(jiàn)圖5和圖6，圖5為本實(shí)施例中溫度探頭在電池組中的分布示意圖；圖6為本實(shí)施例中放置了溫度探頭的電池組的側(cè)視圖，圖中的黑色實(shí)心小圓點(diǎn)就是溫度探頭，溫度探頭均與電路板連接。具體的，電壓采樣模塊121與電池組11連接、用于采集電池組11的電壓，也就是具備單節(jié)電池電壓采樣功能，并將采集的電壓值傳送到單組電池管理單元13;電流采樣模塊122通過(guò)一個(gè)檢流電阻R與電池組11連接、用于采集電池組11的電流，也就是具備充放電電流采樣功能，并將采集的電流值傳送到單組電池管理單元13;溫度采樣模塊123位于電池組11上、用于采集電池組11的溫度，也就是具備網(wǎng)狀多點(diǎn)溫度采樣功能，可全面采集各節(jié)單體電池的溫度，并將采集的溫度值傳送到單組電池管理單元13。保護(hù)模塊124分別與電壓采樣模塊121、電流采樣模塊122和溫度采樣模塊123連接、用于對(duì)電池組11進(jìn)行過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、充電過(guò)流保護(hù)、放電過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)。也就是說(shuō)，保護(hù)模塊124可以進(jìn)行單節(jié)電池的過(guò)流保護(hù)和過(guò)放保護(hù)，可以進(jìn)行充電過(guò)流保護(hù)，可以進(jìn)行放電過(guò)流保護(hù)，可以進(jìn)行輸出短路保護(hù)，該采樣保護(hù)單元12可實(shí)時(shí)精確監(jiān)控電池組11的剩余容量、電池健康狀態(tài)和滿充容量。
[0027]本實(shí)施例中，單組電池管理單元13通過(guò)電壓及電流的變化，估算電阻內(nèi)阻，單組電池管理單元13通過(guò)電流積分計(jì)算電量(通過(guò)庫(kù)化計(jì)方法)得出電量基本曲線，單組電池管理單元13根據(jù)單電池的電壓及電流大小，對(duì)照電芯充放電曲線數(shù)進(jìn)行電量修正，并依據(jù)溫度補(bǔ)償偏移進(jìn)行內(nèi)阻修正，得到電池組剩余容量。單組電池管理單元13可以實(shí)時(shí)監(jiān)控充入及放出的電量，對(duì)每一循環(huán)進(jìn)行對(duì)比，得到電量衰減變化，對(duì)滿充容量進(jìn)行學(xué)習(xí)。單組電池管理單元13根據(jù)滿充容量的變化、單體電池電壓差異及內(nèi)阻估算電池健康狀態(tài)。多點(diǎn)網(wǎng)狀溫度探頭全面監(jiān)控每一節(jié)電池電芯的溫度，在任一節(jié)電池出現(xiàn)溫度異常時(shí)，單組電池管理單元13可直接控制電池組關(guān)閉。當(dāng)任意一節(jié)單體電池發(fā)生內(nèi)短路時(shí)，單組電池管理單元13可直接關(guān)閉單組電池模塊Mln，使故障從整體的動(dòng)力電池組子單元中移除，并向CAN總線發(fā)送報(bào)警信號(hào)。
[0028]本實(shí)施例中，當(dāng)任意一節(jié)電池組提前衰減壽命，內(nèi)阻變大，在充電或放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，單組電池管理單元13可準(zhǔn)確定位而關(guān)閉該電池模組，使故障從整體移除，并向CAN總線發(fā)送報(bào)警保護(hù)。當(dāng)單組電池模塊Mln中任意2節(jié)電池間壓差大于安全值，該電池組壽命提前終止，單組電池管理單元13主動(dòng)關(guān)閉該電池組，使故障移除，并向CAN總線發(fā)送故障信號(hào)。當(dāng)任意一節(jié)電池電壓在發(fā)生過(guò)充之前(硬件保護(hù)之前)，向CAN總線發(fā)送預(yù)警，CAN總線無(wú)響應(yīng)時(shí)，主動(dòng)關(guān)閉該電池組，軟件失效時(shí)，硬件二次保護(hù)，關(guān)閉電池組充電。當(dāng)任意一節(jié)電池電壓即將發(fā)生過(guò)放之前，向CAN總線發(fā)送預(yù)警售，CAN總線無(wú)響應(yīng)時(shí)，主動(dòng)關(guān)閉該電池組，軟件失效時(shí)，硬件進(jìn)入二次保護(hù)，關(guān)閉該電池組。在充電電流發(fā)生過(guò)流時(shí)，向CAN總線發(fā)出報(bào)警，無(wú)響應(yīng)時(shí)關(guān)閉該電池組，軟件失效時(shí)硬件進(jìn)入二次保護(hù)強(qiáng)行關(guān)閉該電池組。在放電電流過(guò)流時(shí)，向CAN總線發(fā)送報(bào)警，無(wú)響應(yīng)時(shí)關(guān)閉該電池組輸出，在軟件失效時(shí)硬件強(qiáng)行進(jìn)入二次保護(hù)，關(guān)閉該電池組。在發(fā)生短路時(shí)，硬件直接進(jìn)入短路保護(hù)狀態(tài)，單組電池管理單元13同時(shí)向CAN總線發(fā)送報(bào)警。
[0029]本實(shí)施例中，單組電池模塊Mln還包括控制模塊15、第一開(kāi)關(guān)管MOSl和第二開(kāi)關(guān)管M0S2，第一開(kāi)關(guān)管MOSl的一端與采樣保護(hù)單元12連接，第一開(kāi)關(guān)管MOSl的另一端通過(guò)第二開(kāi)關(guān)管M0S2接單組電池模塊Mln的負(fù)極PACK-，控制模塊15分別與第一開(kāi)關(guān)管MOSl和第二開(kāi)關(guān)管M0S2連接、用于控制第一開(kāi)關(guān)管MOSl和第二開(kāi)關(guān)管M0S2的導(dǎo)通或斷開(kāi)，控制模塊15還與單組電池管理單元13連接。
[0030]本實(shí)施例中，單組電池模塊Mln內(nèi)置有識(shí)別芯片，該識(shí)別芯片用于記錄全球唯一的數(shù)字識(shí)別碼，也就是每個(gè)單組電池模塊都有唯一的識(shí)別碼，每個(gè)單組電池模塊的識(shí)別碼都存放在云管理系統(tǒng)5中數(shù)據(jù)庫(kù)中，采集的電壓、電流、溫度、電池組剩余容量和電池健康狀態(tài)通過(guò)CAN總線送到成組電池管理單元3，并通過(guò)無(wú)線傳輸單元4上傳到云管理系統(tǒng)5，通過(guò)云管理系統(tǒng)5記錄該電池組的全生命周期數(shù)據(jù)。這樣，在進(jìn)行電池回收時(shí)，可以直接進(jìn)行分類，大大降低回收成本。通過(guò)對(duì)電池組進(jìn)行小模塊化結(jié)構(gòu)處理，在回收時(shí)可簡(jiǎn)拆分后，二次應(yīng)用于輕量電動(dòng)電行車或家庭儲(chǔ)能等產(chǎn)品，大大降低再生產(chǎn)成本。
[0031]本實(shí)施例通過(guò)無(wú)線傳輸單元4把每一個(gè)單組電池模塊的數(shù)據(jù)全部記錄于云管理系統(tǒng)5中，對(duì)電池組的全生命周期進(jìn)行監(jiān)控，全生命周期的數(shù)據(jù)也將再次促進(jìn)電池材料的改良。根據(jù)云管理系統(tǒng)5中的電池?cái)?shù)據(jù)，當(dāng)電池達(dá)到回收時(shí)段時(shí)，向用戶終端6推送回收信息，提示用戶進(jìn)行回收處理，以舊換新等，在回收時(shí)，直接利用云管理系統(tǒng)5中的電池組使用情況數(shù)據(jù)，對(duì)電池組進(jìn)行分類，直接降低回收成本及再生產(chǎn)成本，在整個(gè)生命周期中以最低的成本達(dá)到最大的利用率。通過(guò)云管理系統(tǒng)5可直接得到電池組的壽命狀態(tài)，便于對(duì)電池進(jìn)行梯次回收。
[0032]本實(shí)施例中，高壓管控單元2包括霍爾電流采樣電路h1、第三開(kāi)關(guān)管S3、高壓主控模塊21和漏電檢測(cè)模塊22，其中，霍爾電流采樣電路hi的一端與并聯(lián)的一端(即動(dòng)力電池組單元I的一端)連接，霍爾電流采樣電路hi的另一端通過(guò)第三開(kāi)關(guān)管S3與電動(dòng)車供電電源正極端(母線正)連接，高壓主控模塊21分別與霍爾電流采樣電路hl、第三開(kāi)關(guān)管S3、漏電檢測(cè)模塊22和成組電池管理單元3連接，高壓主控模塊21還通過(guò)CAN總線與無(wú)線傳輸單元4連接?；魻栯娏鞑蓸与娐穐i可采集總電流，第三開(kāi)關(guān)管S3為繼電器。漏電檢測(cè)模塊22可以對(duì)動(dòng)力電池組單元I進(jìn)行漏電檢測(cè)，在發(fā)生漏電時(shí)第一時(shí)間關(guān)閉輸出并提示用戶。
[0033]本實(shí)施例中，當(dāng)高壓管控單元2通信丟失時(shí)，高壓包內(nèi)部會(huì)主動(dòng)切斷繼電器，停止一切對(duì)外電流輸出，同時(shí)無(wú)線傳輸單元4會(huì)將高壓管控單元2通信丟失的信息發(fā)送到云管理系統(tǒng)5，進(jìn)行緊急后臺(tái)預(yù)警，還可以發(fā)送給用戶終端6(用戶終端6中安裝有電池監(jiān)管APP)，當(dāng)然，也可以發(fā)送給電動(dòng)車內(nèi)部的聲光報(bào)警模塊(圖中未示出)進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)動(dòng)力電池組單元I通信丟失時(shí)，證明電池組已經(jīng)不在可控范圍，高壓管控單元2會(huì)關(guān)閉繼電器S3，停止一切對(duì)外輸出，同時(shí)，無(wú)線傳輸單元4會(huì)將動(dòng)力電池組單元I通信丟失的信息發(fā)送到云管理系統(tǒng)5進(jìn)行后臺(tái)緊急預(yù)警，還可以發(fā)送給用戶終端6，當(dāng)然，也可以發(fā)送給電動(dòng)車內(nèi)部的聲光報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)成組電池管理單元3通信丟失時(shí)，證明整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)處于不可控范圍，高壓管控單元2會(huì)關(guān)閉繼電器S3，停止一切對(duì)外輸出。同時(shí)，無(wú)線傳輸單元4會(huì)將動(dòng)力電池組單元I通信丟失的信息發(fā)送到云管理系統(tǒng)5進(jìn)行后臺(tái)緊急預(yù)警，還可以發(fā)送給用戶終端6，當(dāng)然，也可以發(fā)送給電動(dòng)車內(nèi)部的聲光報(bào)警模塊進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)無(wú)線傳輸單元4通信丟失時(shí)，證明無(wú)線傳輸單元4已經(jīng)不能正常發(fā)揮效用，整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)脫離后臺(tái)的管控，成組電池管理單元3會(huì)通過(guò)通信總線告知電動(dòng)車電控系統(tǒng)，讓電動(dòng)車降功率或者停止充電，證明電動(dòng)車已經(jīng)有隱患存在。
[0034]本實(shí)施例中，該動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)還包括充電粧7，充電粧7通過(guò)CAN總線與成組電池管理單元3連接、用于判定電池組停止充電的時(shí)間。當(dāng)充電粧7通信丟失時(shí)，因?yàn)殡妱?dòng)車在充電時(shí)都是將電池組信息告知充電粧7，充電粧7根據(jù)得到的信息來(lái)判定停止充電時(shí)間。如果與充電粧7的通信鏈路丟失，成組電池管理單元3會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)得到的電池組數(shù)據(jù)來(lái)判定是否需要強(qiáng)制停止充電(參數(shù)根據(jù)電池特性設(shè)定)。同時(shí)，成組電池管理單元3會(huì)通過(guò)無(wú)線傳輸單元4進(jìn)行后臺(tái)預(yù)警，充電粧管理部門可以強(qiáng)制干預(yù)。
[0035]本實(shí)施例中，無(wú)線傳輸單元4設(shè)有定位模塊(圖中未示出)，定位模塊用于對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行定位，其定位信息可以傳送到云管理系統(tǒng)5。
[0036]總之，在本實(shí)施例中，該動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)可以解決動(dòng)力電池組因?yàn)閱误w電池異常影響整個(gè)電池組工作的問(wèn)題，包含電池內(nèi)短路等問(wèn)題。該動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)由于采用的是電池模塊微型化，這樣任意單組電池模塊異常，都不會(huì)影響整體電池組的使用。單組電池模塊內(nèi)部都內(nèi)置獨(dú)立的管理系統(tǒng)。關(guān)于電池的回收，通過(guò)云管理系統(tǒng)5實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，深入掌握電池組的使用情況，掌握每一個(gè)電池組衰減程序和健康度，當(dāng)電池組衰減到70%以后，云管理系統(tǒng)5啟動(dòng)電池組回收機(jī)制。在整個(gè)電池組處于回收階段的時(shí)候，云管理系統(tǒng)5已經(jīng)對(duì)整個(gè)電池組的電池健康度、剩余壽命和剩余電量做了精確分析，在回收時(shí)，獨(dú)立的單組電池模塊不需要再拆解就能應(yīng)用到家庭儲(chǔ)能或微型助動(dòng)車等應(yīng)用，極大地方便了電池組的梯次再利用。大量累計(jì)的動(dòng)力電池實(shí)際使用環(huán)境的數(shù)據(jù)，可改善電池材料，有助于電池新技術(shù)的發(fā)展。云管理系統(tǒng)5可以監(jiān)管到獨(dú)立的每一個(gè)單組電池模塊。云管理系統(tǒng)5監(jiān)管到任意單組電池模塊異常會(huì)影響到安全時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)切斷，防止因?yàn)閱谓M電池模塊異常所出現(xiàn)的安全隱患問(wèn)題。該動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)獨(dú)立的單組電池模塊還支持智能靜態(tài)均衡，可以使電池的一致性始終都處于一致水平，同時(shí)還可以根據(jù)均衡的數(shù)據(jù)來(lái)判定電池的好壞，例如:如果連續(xù)幾個(gè)循環(huán)后，系統(tǒng)都是始終在均衡同一個(gè)電池，那么系統(tǒng)就會(huì)判定這一節(jié)電池發(fā)生異常，可以通知云管理系統(tǒng)5，同時(shí)告知用戶。該動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)有助于動(dòng)力電池的梯次回收利用，在整個(gè)電池全生命周期內(nèi)合理利用，提高使用率。
[0037]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，包括動(dòng)力電池組單元、高壓管控單元、成組電池管理單元、無(wú)線傳輸單元、云管理系統(tǒng)和用戶終端，所述動(dòng)力電池組單元包括多個(gè)并聯(lián)的動(dòng)力電池組子單元，多個(gè)所述動(dòng)力電池組子單元并聯(lián)的一端通過(guò)所述高壓管控單元與電動(dòng)車供電電源正極端連接，并聯(lián)的另一端與電動(dòng)車供電電源負(fù)極端連接，所述動(dòng)力電池組子單元包括多個(gè)串聯(lián)的單組電池模塊，每個(gè)所述單組電池模塊均通過(guò)通信總線與所述成組電池管理單元連接，所述單組電池模塊包括電池組、采樣保護(hù)單元、單組電池管理單元和隔離通信模塊，所述采樣保護(hù)單元采集所述電池組的電壓、電流和溫度并傳送到所述單組電池管理單元，所述單組電池管理單元計(jì)算電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)并將其通過(guò)所述隔離通信模塊傳送到所述成組電池管理單元，所述成組電池管理單元將所述電池組健康狀態(tài)和電量狀態(tài)通過(guò)所述無(wú)線傳輸單元分別傳送到所述云管理系統(tǒng)和用戶終端，所述單組電池管理單元在所述電池組發(fā)生異常時(shí)控制采樣保護(hù)單元進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，在任一通信鏈路斷開(kāi)時(shí)，所述成組電池管理單元控制所述高壓管控單元切斷對(duì)外輸出，并將預(yù)警信息通過(guò)所述無(wú)線傳輸單元傳送到所述云管理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣保護(hù)單元包括電壓采樣模塊、電流采樣模塊、溫度采樣模塊和保護(hù)模塊，所述電壓采樣模塊與所述電池組連接、用于采集所述電池組的電壓，所述電流采樣模塊通過(guò)一個(gè)檢流電阻與所述電池組連接、用于采集所述電池組的電流，所述溫度采樣模塊位于所述電池組上、用于采集所述電池組的溫度，所述保護(hù)模塊分別與所述電壓采樣模塊、電流采樣模塊和溫度采樣模塊連接、用于對(duì)所述電池組進(jìn)行過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、充電過(guò)流保護(hù)、放電過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述電池組包括多個(gè)串聯(lián)的電池，所述溫度采樣模塊包括多個(gè)溫度探頭，每個(gè)所述溫度探頭分別位于對(duì)應(yīng)的電池上。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述單組電池模塊還包括控制模塊、第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管，所述第一開(kāi)關(guān)管的一端與所述采樣保護(hù)單元連接，所述第一開(kāi)關(guān)管的另一端通過(guò)所述第二開(kāi)關(guān)管接所述單組電池模塊的負(fù)極，所述控制模塊分別與所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管連接、用于控制所述第一開(kāi)關(guān)管和第二開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通或斷開(kāi)，所述控制模塊還與所述單組電池管理單元連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓管控單元包括霍爾電流采樣電路、第三開(kāi)關(guān)管、高壓主控模塊和漏電檢測(cè)模塊，所述霍爾電流采樣電路的一端與所述并聯(lián)的一端連接，所述霍爾電流采樣電路的另一端通過(guò)所述第三開(kāi)關(guān)管與所述電動(dòng)車供電電源正極端連接，所述高壓主控模塊分別與所述霍爾電流采樣電路、第三開(kāi)關(guān)管、漏電檢測(cè)模塊和成組電池管理單元連接，所述高壓主控模塊還通過(guò)CAN總線與所述無(wú)線傳輸單元連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，還包括充電粧，所述充電粧通過(guò)CAN總線與所述成組電池管理單元連接、用于判定電池組停止充電的時(shí)間。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述通信總線為CAN總線或LIN總線或UART總線。8.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線傳輸單元采用3G網(wǎng)絡(luò)或4G網(wǎng)絡(luò)與所述云管理系統(tǒng)連接，所述無(wú)線傳輸單元采用WIFI或藍(lán)牙方式與所述用戶終端連接。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述第三開(kāi)關(guān)管為繼電器。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力鋰電池全生命周期智能監(jiān)管系統(tǒng)，其特征在于，所述無(wú)線傳輸單元設(shè)有用于對(duì)電動(dòng)車進(jìn)行定位的定位模塊。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK205523735SQ201620064608
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日
【發(fā)明人】任煥, 李振文, 王艷
【申請(qǐng)人】深圳市智鋰能源科技有限公司