多電池組的信息和能量分配擴展裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種多電池組的信息和能量分配擴展裝置,電池組中央控制模塊和若干獨立的電池管理模塊并聯在CAN總線上,通過CAN總線進行信息傳遞,每個電池管理模塊包含一個采集單元、一個均衡單元和一個主控單元,每個電池管理模塊單獨管理對應的電池組,電池組中央控制模塊與上位機相連,上位機配置參數送電池組中央控制模塊,電池組中央控制模塊將電池管理模塊接收的電池組數據送上位機,充電裝置通過電池組中央控制模塊接各個電池組,各個電池組通過電池組中央控制模塊接外界負載。可以在不改變其它模塊軟件的情況下,只需更改采集單元和控制單元上的撥碼開關,便能進行電池管理模塊的擴展,具有結構靈活、適應性強,擴展方便等特點。
【專利說明】多電池組的信息和能量分配擴展裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電池管理技術,特別涉及一種多電池組的信息和能量分配擴展裝置。
【背景技術】
[0002]隨著新能源技術的發展,電池也開始作為動力電源使用,由于單體電池電壓太低,使用時,常把單體電池串并級聯使用,以提供較高的輸出電壓和較大的驅動電流,現在許多大功率電池供電都采用多個單體電池串并級聯的方式構成電池組系統提供能量。
[0003]電池組在充放電過程中,單體電池的物理和化學特性會產生不一致的變化,形成單體電池之間的性能差異,長時間工作于此狀態下的電池,使用壽命將會縮短;同時影響到電池組的一致性,也會減少級聯電池組的整體使用壽命。電池管理系統能夠采集電池的單體電壓,單體溫度和電池等數據,同時根據這些數據,對電池進行監控和保護等管理,提高電池的使用壽命和使用效率。
[0004]隨著對功率要求不斷提高,電池的節數增加,如何科學有效地根據負載變化需求,合理配置電池組的能量,成為國內外學者廣泛關注的問題;因此研究方便的擴展結構、靈活的電池組管理控制裝置和方法成為當前的熱點之一。
【發明內容】
[0005]本發明是針對多電池組容量匹配重要性的問題,提出了一種多電池組的信息和能量分配擴展裝置,可以匯集總線上各電池組的工況數據,進行提取和分析,根據系統設計負載情況,進行電池管理模塊的能力分配和擴展。
[0006]本發明的技術方案為:一種多電池組的信息和能量分配擴展裝置,包括上位機、充電裝置、一個電池組中央控制模塊和若干獨立的電池管理模塊,電池組中央控制模塊和若干獨立的電池管理模塊并聯在CAN總線上,通過CAN總線進行信息傳遞,每個電池管理模塊包含一個采集單元、一個均衡單元和一個主控單元,每個電池管理模塊單獨管理對應的電池組,電池組中央控制模塊與上位機相連,上位機配置參數送電池組中央控制模塊,電池組中央控制模塊將電池管理模塊接收的電池組數據送上位機,充電裝置通過電池組中央控制模塊接各個電池組,各個電池組通過電池組中央控制模塊接外界負載。
[0007]所述電池組中央控制模塊包含充電口、放電口、CAN通信單元、RS232通信單元、負載分析單元、串并聯配置單元、開關矩陣單元和數據處理單元,充電口、放電口分別接充電裝置和電池組,CAN通信單元和RS232通信單元分別接電池管理模塊和上位機,負載分析單元采集負載數據送數據處理單元,串并聯配置單元和開關矩陣單元輸出控制電池組的串并聯結構,數據處理單元通過RS232通信單元讀取上位機的操作指令,數據處理單元通過CAN通信單元對電池管理模塊進行通信和控制。
[0008]所述電池管理模塊中的采集單元定時采集電池的單體電壓,單體溫度和電流實時信息,定時通過CAN通信傳遞到主控單元,主控單元接收電池信息并分析后輸出到均衡單元,均衡單元根據自主控單元的數據對電池組進行單體均衡控制。
[0009]本發明的有益效果在于:本發明多電池組的信息和能量分配擴展裝置,可以在不改變其它模塊軟件的情況下,只需更改采集單元和控制單元上的撥碼開關,便能進行電池管理模塊的擴展,具有結構靈活、適應性強,擴展方便等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明多電池組的信息和能量分配擴展裝置結構示意圖;
圖2為本發明多電池組的信息和能量分配擴展裝置中電池組中央控制模塊結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]如圖1所示多電池組的信息和能量分配擴展裝置結構示意圖,一個電池組中央控制模塊和若干獨立的電池管理模塊,所有模塊并聯在CAN總線上,通過CAN總線進行信息傳遞,每個電池管理模塊包含一個采集單元、一個均衡單元和一個主控單元,每個電池管理模塊單獨管理對應的節電池組;電池組中央控制模塊與上位機相連,能通過上位機對所有模塊進行監控和設置。上位機選擇需要監控和設置電池管理模塊,發送數據請求命令,當某個電池管理模塊收到數據請求命令后,通過CAN總線與中央控制模塊通信,電池組中央控制模塊再將數據發送到上位機中,或由上位機配置參數。充電裝置通過電池組中央控制模塊接各個電池組,各個電池組通過電池組中央控制模塊接外界負載。該結構易于通信擴展,能量擴展和能量配置。
[0012]假設現在系統中只需要一個電池組1,連接好電池組中央控制模塊和電池管理模塊I的通信線纜和電力線纜,將電池管理模塊I中的采集單元I的撥碼開關撥成0x00001,主控單元I的撥碼開關撥成0x00001。此時電池管理模塊I中的采集單元I定時采集并測量電池的單體電壓,單體溫度和電流等信息,然后定時通過CAN通信傳遞到主控單元I中,主控單元I對收到的數據進行分析,以進行電池管理,電池管理包括電壓保護,電流保護和溫度保護,并根據這些信息得到電池健康狀況信息。均衡單元I根據來自主控單元I的數據對該電池組進行單體均衡控制。撥碼開關是協議的通信方式,也可以理解為地址信息代碼。
[0013]上位機可以對電池管理模塊I的工作進行監控和設置,上位機發出操作指令,通過電池組中央控制模塊對操作指令進行分析,產生新的操作指令對電池管理模塊I進行通信和控制,電池管理模塊I則分析來自電池組中央控制模塊的操作指令進行相應的操作。當檢測到有接入負載或充電機時,電池組中央控制模塊還能通過充電口和放電口進行充放電控制。
[0014]若要加大系統的電壓或功率,必須再增加一個電池組和對應的電池管理模塊。通信擴展的具體辦法是將電池管理模塊2的采集單元2的撥碼開關撥至0x00002,主控單元2的撥碼開關撥至0x00002。然后連接好電力線纜和通信線纜。此時電池管理模塊2能和電池管理模塊I有一樣的工作情況。
[0015]上位機也可以對電池管理模塊2的工作進行監控和設置,操作過程和對電池管理模塊I相同。電池組中央控制模塊還能進行能量擴展,可由上位機配置現有電池組的串并聯結構,經分析、處理后形成串并聯配置信息,驅動串并聯配置單元,串并聯配置單元再控制開關矩陣單元對電池組能量結構進行擴展。
[0016]按類推的操作,電池組管理系統可以接入更多的電池組,并能進行電池組的最優能量配置,在正常工況下電池組中央控制模塊通過CAN通信單元采集各電池組的健康狀況信息,當負載功率或上位機配置信息發生變化時,經數據處理單元的分析、處理后,由開關矩陣單元適配電池組的健康狀況。
[0017]如圖2所示電池組中央控制模塊結構示意圖,描述了電池組中央控制模塊的結構和工作方式。所述的電池組中央控制模塊結構,包含充電口、放電口、CAN通信單元、RS232通信單元、負載分析單元、串并聯配置單元、開關矩陣單元和數據處理單元,充、放電口主要用于電池組的充電和放電,CAN通信單元和RS232通信單元用于與電池管理模塊和上位機的通信,負載分析單元采集負載數據,用于分析、計算負載工況功率,將數據送數據處理單元,串并聯配置單元和開關矩陣單元則用于控制電池組的串并聯結構,而數據處理單元則用于通信控制;數據處理單元通過RS232通信單元讀取上位機的操作指令,根據操作指令,通過CAN通信單元對電池管理模塊進行通信和控制。同時可以控制能量擴展和能量配置。
[0018]上位機發出操作指令,通過RS232通信單元傳到數據處理單元中,數據處理單元再對操作指令進行分析,產生新的操作指令,通過CAN通信單元對電池管理模塊進行通信和控制,電池管理模塊則分析來自電池組中央控制模塊的操作指令進行相應的操作。
[0019]當檢測到有接入負載或充電機時,電池組中央控制模塊中的數據處理單元還能通過充電口和放電口進行充放電控制。
[0020]電池組中央控制模塊還能進行能量擴展。可由上位機配置現有電池組的串并聯結構,負載分析單元得到當前負載情況,經數據處理單元分析、處理后形成串并聯配置信息,驅動串并聯配置單元,串并聯配置單元再控制開關矩陣單元對電池組能量結構進行擴展。
[0021]電池組中央控制模塊能進行電池組的最優能量配置,在正常工況下數據處理單元通過CAN通信單元采集各電池組的健康狀況信息,當負載功率或上位機配置信息發生變化時,由負載分析單元得到當前負載情況,經數據處理單元的分析、處理后,由開關矩陣單元適配電池組的健康狀況。
【權利要求】
1.一種多電池組的信息和能量分配擴展裝置,其特征在于,包括上位機、充電裝置、一個電池組中央控制模塊和若干獨立的電池管理模塊,電池組中央控制模塊和若干獨立的電池管理模塊并聯在CAN總線上,通過CAN總線進行信息傳遞,每個電池管理模塊包含一個采集單元、一個均衡單元和一個主控單元,每個電池管理模塊單獨管理對應的電池組,電池組中央控制模塊與上位機相連,上位機配置參數送電池組中央控制模塊,電池組中央控制模塊將電池管理模塊接收的電池組數據送上位機,充電裝置通過電池組中央控制模塊接各個電池組,各個電池組通過電池組中央控制模塊接外界負載。
2.根據權利要求1所述多電池組的信息和能量分配擴展裝置,其特征在于,所述電池組中央控制模塊包含充電口、放電口、CAN通信單元、RS232通信單元、負載分析單元、串并聯配置單元、開關矩陣單元和數據處理單元,充電口、放電口分別接充電裝置和電池組,CAN通信單元和RS232通信單元分別接電池管理模塊和上位機,負載分析單元采集負載數據送數據處理單元,串并聯配置單元和開關矩陣單元輸出控制電池組的串并聯結構,數據處理單元通過RS232通信單元讀取上位機的操作指令,數據處理單元通過CAN通信單元對電池管理模塊進行通信和控制。
3.根據權利要求1所述多電池組的信息和能量分配擴展裝置,其特征在于,所述電池管理模塊中的采集單元定時采集電池的單體電壓,單體溫度和電流實時信息,定時通過CAN通信傳遞到主控單元,主控單元接收電池信息并分析后輸出到均衡單元,均衡單元根據自主控單元的數據對電池組進行單體均衡控制。
【文檔編號】H02J7/00GK103840523SQ201410082237
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】陳嵐, 張謙, 范永清, 劉皓喆, 孫利鵬 申請人:上海應用技術學院