电池管理系统的检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电池管理系统的检测装置，其包括可调节数字电源、控制器、电池单元、以及至少与电池单元数目相等的双刀继电器，各所述双刀继电器的公共端串联，各所述电池单元依次与各所述双刀继电器的常闭端连接，各所述双刀继电器的常开端分别与所述可调节数字电源连接，所述控制器分别连接所述可调节数字电源以及各所述双刀继电器，通过本实用新型方案，可以提高检测电池管理系统的效率，并可以遍历所有均衡管理的均衡单元。
【专利说明】电池管理系统的检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电池组管理【技术领域】，特别是涉及一种电池管理系统的检测装置。
【背景技术】
[0002]动力锂离子电池在储能或电动汽车等大功率应用中，均需要多节单体电池进行串并联组合构成储能电池组，以满足电压和功率的需要。但由于生产工艺以及外部环境的影响，常常导致储能电池组的各单体电池的不一致性。在经过多个充放电周期后，这种不一致性会体现在单体电池容量方面的差异，进而导致储能电池可使用容量的降低。储能电池组长期处于不一致的状态也会减少储能电池组的使用寿命。对于多节串并联使用的动力储能电池组，其电池管理系统(BMS)最主要的功能之一就是电池的均衡管理。相应的，电池管理系统检测装置最重要的功能就是检测电池管理系统的均衡功能正常与否。
[0003]目前电池管理系统上最常用的均衡方式是选取电压过高的单体电池，选通对应的均衡单元形成均衡回路，通过并联的功率电阻进行放电，以降低电池电压。为实现上述均衡管理功能的检测，传统技术是直接对电池组充放电，在充放电过程中观察均衡功能是否正
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[0004]传统技术对于电池管理系统的均衡功能的检测效率低，且无法遍历电池管理系统的各均衡单元，导致检测结果可信度不高。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提供一种电池管理系统的检测装置，可以提高检测效率，并可以遍历电池管理系统的各均衡单元。
[0006]本实用新型的目的通过如下技术方案实现:
[0007]一种电池管理系统的检测装置，包括可调节数字电源、控制器、电池单元、以及至少与电池单元数目相等的双刀继电器，各所述双刀继电器的公共端串联，各所述电池单元依次与各所述双刀继电器的常闭端连接，各所述双刀继电器的常开端分别与所述可调节数字电源连接，所述控制器分别连接所述可调节数字电源以及各所述双刀继电器。
[0008]依据上述本实用新型的方案，由于控制器分别连接各双刀继电器、各双刀继电器的公共端串联、各双刀继电器的常开端分别与可调节数字电源连接，因而可以通过控制器将各双刀继电器的公共端按照测试需要与可调节数字电源导通，则实现了连接在对应的双刀继电器的公共端的被测电池管理系统的均衡单元与连接在对应的双刀继电器的常开端的可调数字电源的连接，且由于控制器还连接可调节数字电源，因而，可以由控制器控制所述可调节数字电源的输出电压进而控制加在相应的被测电池管理系统的均衡单元的电压，该电压又是可调的，可以检测不同电压状态下的被测电池管理系统的各均衡单元的均衡功能。本装置可以快速遍历电池管理系统的每个均衡单元，确定各均衡单元的均衡功能，进而确定电池管理系统的均衡功能，提高了检测效率，且实现了电池管理系统的均衡功能的准确检测。
[0009]在其中一个实施例中，上述控制器可以为单片机，可以提高电池管理系统的检测装置的可靠性以及检测效率，并且减小电池管理系统的检测装置的体积。
[0010]在其中一个实施例中，上述电池单元可以包括模拟电池，也可以包括实体电池，其中，以电池单元包括模拟电池为佳。
[0011]在其中一个实施例中，上述电池单元的数目和上述双刀继电器的数目相等，以充分利用电池管理系统的检测装置的各器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为均衡单元的工作电路示意图；
[0013]图2为本实用新型的电池管理系统的检测装置实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步阐述，但本实用新型的实现方式不限于此。
[0015]为了便于理解本实用新型，首先对均衡单元的工作原理进行阐述，如图1所示，虚线框中为电池管理系统的一个均衡单元，与电池管理系统连接的单体电池(计为By)，如单体电池By两端电压VBy满足VBy > (Vth+Δ V)，电池管理系统的均衡单元将需要闭合Kx以导通均衡回路，通过均衡回路中的均衡电阻Rb来对单体电池By进行放电，进而使得单体电池By的电压回落，维持单体电池By与串并联电池组中其他单体电池的电压一致性，当VBy< (Vth-ΔV)满足时，Kx断开，均衡停止，其中VBy为连接到电池管理系统上的单体电池电压，Vth为均衡开启门限，AV为电压测量误差上限。
[0016]参见图2所示，为本实用新型的电池管理系统的检测装置实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例中的电池管理系统的检测装置包括可调节数字电源、控制器、电池单元Bx (X可取I?η)、以及至少与电池单元Bx数目相等的双刀继电器Rl?Rn，各双刀继电器Rl?Rn的公共端串联，各电池单元Bx依次与各双刀继电器Rl?Rn的常闭端连接，一个双刀继电器Rx (X可取I?η)连接一个电池单元Βχ，各双刀继电器Rl?Rn的常开端分别与所述可调节数字电源连接，控制器分别连接可调节数字电源以及各双刀继电器Rl?Rn。
[0017]控制器分别连接各所述双刀继电器Rl?Rn的控制端，可以控制各双刀继电器Rl?Rn接通与断开，各双刀继电器Rl?Rn共同构成一个继电器切换矩阵，控制器通过控制该继电器切换矩阵可以接通任意个数的双刀继电器Rl?Rn、断开任意个数的双刀继电器Rl?Rn ;
[0018]双刀继电器Rl?Rn的公共端为图2中的每个双刀继电器Rl?Rn的右侧的两个引出端，双刀继电器Rl?Rn的常闭端为图2中的每个双刀继电器Rl?Rn的左侧的四个引出端的第一个引出端和第三个引出端(从上往下数)，双刀继电器Rl?Rn的常开端为图2中的每个双刀继电器Rl?Rn的左侧的四个引出端的第二个引出端和第四个引出端(从上往下数)，电池单元Bx与双刀继电器Rx的连接关系为:电池单元的正极Bx+(当X为I时)连接双刀继电器Rl的BI+、电池单元的负极Bx-(当X为I时)连接双刀继电器Rl的B1-，电池单元Bx+的正极(当X为2时)连接双刀继电器R2的Β2+、电池单元的负极Bx-(当χ为2时)连接双刀继电器R2的B2-，以此类推；
[0019]在具体工作时，在装置投入使用后，各双刀继电器Rl?Rn的公共端可以分别连接被测电池管理系统的一个均衡单元,例如，BT1、BT2为双刀继电器Rl连接的电池单元BI对应的均衡单元的两个连接端，相当于图1中y取I的情况；
[0020]其中，控制器可以根据测试需要控制各双刀继电器Rl?Rn接通与断开，具体断开哪个(哪些)双刀继电器Rl?Rn可以根据具体测试哪些均衡单元决定，每次可以对一个均衡单元进行测试，以下以分别测试各个均衡单元为例进行说明，假设电池单元Bx的数目以及双刀继电器Rx的数目均为n，均衡单元个数也为n，控制器通过控制各双刀继电器Rl?Rn依次将可调节数字电源与一个双刀继电器Rl?Rn的公共端导通，即可以由控制器生成控制信号RCl?RCn，控制信号RCl?RCn分别作用于双刀继电器Rl?Rn (即控制信号RCl
作用于双刀继电器Rl......控制信号RCn作用于双刀继电器Rn)以实现可调节数字电源
与一个双刀继电器Rl?Rn的公共端导通，如当前需要将可调节数字电源与双刀继电器Rl导通，则通过控制信号RCl闭合双刀继电器Rl、并通过控制信号RC2?RCn断开双刀继电器R2?Rn，使得Bs+, Bs-分别与BT1、BT2相连；
[0021]在导通后，控制器可以控制其连接的可调节数字电源实现模拟的电池状态切换，例如，当前导通的是可调节数字电源与双刀继电器R1，则控制器可以通过控制可调节数字电源的输出电压模拟电池单元BI的状态切换，其中，输出电压可以是电池单元BI对应的正常电压状态也可以过电压状态等，然后控制器还可以分别采集各种电压状态下的可调节数字电源的电流值，但不限于用控制器采集可调节数字电源的电流值的方式，例如，还可以通过其他电流采集器件进行采集，操作人员就可以根据各电流值确定与双刀继电器Rl的公共端连接的均衡单元的均衡功能；
[0022]根据电流值确定均衡单元的均衡功能一般可以通过下述方式实现:判断在电池单元Bx的电压为正常电压时，电流值是否为零，若是，则对应的均衡单元的均衡功能正常，否则均衡功能异常；或者判断在电池单元Bx的电压为过电压时，电流值是否为当前的电池单元Bx的电压与对应的均衡单元均衡电阻的比值，若是则对应的均衡单元的均衡功能正常，否则均衡功能异常；或者电池单元Bx的电压小于其对应的正常工作电压时，电流值是否为零，若是，则对应的均衡单元的均衡功能正常，否则均衡功能异常；
[0023]可以通过前述方式确定各个均衡单元的均衡功能，在各均衡单元的均衡功能都正常时确定被测电池管理系统的均衡功能正常，否则表明被测电池管理系统的均衡功能异常，该被测电池管理系统则需要维修或者更换。
[0024]据此，依据上述本实施例的方案，由于各双刀继电器Rl?Rn的接通与断开都可以由控制器进行控制，且由于各双刀继电器Rl?Rn的公共端串联、各双刀继电器Rl?Rn的常开端分别与可调节数字电源连接，因而可以通过控制器将各双刀继电器Rl?Rn的公共端按照测试要求与可调节数字电源导通，则实现了连接在对应的双刀继电器Rl?Rn的公共端的被测电池管理系统的均衡单元与连接在对应的双刀继电器Rl?Rn的常闭端的电池单元Bx之间的连接，且由于控制器还连接可调节数字电源，因而，可以由控制器控制可调节数字电源的输出电压进而控制加在相应的被测电池管理系统的均衡单元的电压，该电压又是可调的，可以检测不同电压状态下的被测电池管理系统的各均衡单元的均衡功能，本装置可以快速遍历电池管理系统的每个均衡单元，确定各均衡单元的均衡功能，进而确定电池管理系统的均衡功能，提高了检测效率，且实现了电池管理系统的均衡功能的准确检测。
[0025]在其中一个实施例中，控制器具体可以利用单片机实现，由于单片机具有结构简单，使用方便、可靠性高、处理功能强、处理速度快等优点，因此，控制器利用单片机实现，可以提高本实用新型的电池管理系统的检测装置的可靠性以及检测效率，并且减小电池管理系统的检测装置的体积，此外，控制器也不限于利用单片机实现这种方式，例如，还可以利用专用ASIC芯片实现，也可以利用DSP、FPGA、CPLD、EPLD等可编程逻辑器件实现等。
[0026]在其中一个实施例中，电池单元Bx可以包括模拟电池，也可以包括实体电池(真正的电池)，其中，以电池单元Bx包括模拟电池为佳，这是考虑到由于经常性的测试会使实体电池的寿命缩短，并使其内阻增大，也影响测试结果的准确性，而且，采用模拟电池，不会出现寿命缩短、内阻增大等问题，且电压可随意设定，可以更适合测试需求，效果好。
[0027]在其中一个实施例中，电池单元Bx的数目和双刀继电器Rx的数目相等，例如都为η, η为正整数，在具体实现时，还可以根据被测管理系统的均衡单元的个数设定。
[0028]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种电池管理系统的检测装置，其特征在于，包括可调节数字电源、控制器、电池单元、以及至少与电池单元数目相等的双刀继电器，各所述双刀继电器的公共端串联，各所述电池单元依次与各所述双刀继电器的常闭端连接，各所述双刀继电器的常开端分别与所述可调节数字电源连接，所述控制器分别连接所述可调节数字电源以及各所述双刀继电器。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统的检测装置，其特征在于，所述控制器为单片机。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统的检测装置，其特征在于，所述电池单元包括模拟电池或实体电池。
4.根据权利要求1所述的电池管理系统的检测装置，其特征在于，所述电池单元的数目和所述双刀继电器的数目相等。
【文档编号】G01R31/36GK203535196SQ201320614990
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】魏增福, 刘新天, 何耀, 苏伟, 刘世念, 钟国彬, 范圣平, 吕旺燕 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 合肥工业大学