多电池组的信息和能量分配扩展装置制造方法

文档序号:7380244
多电池组的信息和能量分配扩展装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种多电池组的信息和能量分配扩展装置,电池组中央控制模块和若干独立的电池管理模块并联在CAN总线上,通过CAN总线进行信息传递,每个电池管理模块包含一个采集单元、一个均衡单元和一个主控单元,每个电池管理模块单独管理对应的电池组,电池组中央控制模块与上位机相连,上位机配置参数送电池组中央控制模块,电池组中央控制模块将电池管理模块接收的电池组数据送上位机,充电装置通过电池组中央控制模块接各个电池组,各个电池组通过电池组中央控制模块接外界负载。可以在不改变其它模块软件的情况下,只需更改采集单元和控制单元上的拨码开关,便能进行电池管理模块的扩展,具有结构灵活、适应性强,扩展方便等特点。
【专利说明】多电池组的信息和能量分配扩展装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池管理技术,特别涉及一种多电池组的信息和能量分配扩展装置。
【背景技术】
[0002]随着新能源技术的发展,电池也开始作为动力电源使用,由于单体电池电压太低,使用时,常把单体电池串并级联使用,以提供较高的输出电压和较大的驱动电流,现在许多大功率电池供电都采用多个单体电池串并级联的方式构成电池组系统提供能量。
[0003]电池组在充放电过程中,单体电池的物理和化学特性会产生不一致的变化,形成单体电池之间的性能差异,长时间工作于此状态下的电池,使用寿命将会缩短;同时影响到电池组的一致性,也会减少级联电池组的整体使用寿命。电池管理系统能够采集电池的单体电压,单体温度和电池等数据,同时根据这些数据,对电池进行监控和保护等管理,提高电池的使用寿命和使用效率。
[0004]随着对功率要求不断提高,电池的节数增加,如何科学有效地根据负载变化需求,合理配置电池组的能量,成为国内外学者广泛关注的问题;因此研究方便的扩展结构、灵活的电池组管理控制装置和方法成为当前的热点之一。

【发明内容】

[0005]本发明是针对多电池组容量匹配重要性的问题,提出了一种多电池组的信息和能量分配扩展装置,可以汇集总线上各电池组的工况数据,进行提取和分析,根据系统设计负载情况,进行电池管理模块的能力分配和扩展。
[0006]本发明的技术方案为:一种多电池组的信息和能量分配扩展装置,包括上位机、充电装置、一个电池组中央控制模块和若干独立的电池管理模块,电池组中央控制模块和若干独立的电池管理模块并联在CAN总线上,通过CAN总线进行信息传递,每个电池管理模块包含一个采集单元、一个均衡单元和一个主控单元,每个电池管理模块单独管理对应的电池组,电池组中央控制模块与上位机相连,上位机配置参数送电池组中央控制模块,电池组中央控制模块将电池管理模块接收的电池组数据送上位机,充电装置通过电池组中央控制模块接各个电池组,各个电池组通过电池组中央控制模块接外界负载。
[0007]所述电池组中央控制模块包含充电口、放电口、CAN通信单元、RS232通信单元、负载分析单元、串并联配置单元、开关矩阵单元和数据处理单元,充电口、放电口分别接充电装置和电池组,CAN通信单元和RS232通信单元分别接电池管理模块和上位机,负载分析单元采集负载数据送数据处理单元,串并联配置单元和开关矩阵单元输出控制电池组的串并联结构,数据处理单元通过RS232通信单元读取上位机的操作指令,数据处理单元通过CAN通信单元对电池管理模块进行通信和控制。
[0008]所述电池管理模块中的采集单元定时采集电池的单体电压,单体温度和电流实时信息,定时通过CAN通信传递到主控单元,主控单元接收电池信息并分析后输出到均衡单元,均衡单元根据自主控单元的数据对电池组进行单体均衡控制。
[0009]本发明的有益效果在于:本发明多电池组的信息和能量分配扩展装置,可以在不改变其它模块软件的情况下,只需更改采集单元和控制单元上的拨码开关,便能进行电池管理模块的扩展,具有结构灵活、适应性强,扩展方便等特点。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1为本发明多电池组的信息和能量分配扩展装置结构示意图;
图2为本发明多电池组的信息和能量分配扩展装置中电池组中央控制模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]如图1所示多电池组的信息和能量分配扩展装置结构示意图,一个电池组中央控制模块和若干独立的电池管理模块,所有模块并联在CAN总线上,通过CAN总线进行信息传递,每个电池管理模块包含一个采集单元、一个均衡单元和一个主控单元,每个电池管理模块单独管理对应的节电池组;电池组中央控制模块与上位机相连,能通过上位机对所有模块进行监控和设置。上位机选择需要监控和设置电池管理模块,发送数据请求命令,当某个电池管理模块收到数据请求命令后,通过CAN总线与中央控制模块通信,电池组中央控制模块再将数据发送到上位机中,或由上位机配置参数。充电装置通过电池组中央控制模块接各个电池组,各个电池组通过电池组中央控制模块接外界负载。该结构易于通信扩展,能量扩展和能量配置。
[0012]假设现在系统中只需要一个电池组1,连接好电池组中央控制模块和电池管理模块I的通信线缆和电力线缆,将电池管理模块I中的采集单元I的拨码开关拨成0x00001,主控单元I的拨码开关拨成0x00001。此时电池管理模块I中的采集单元I定时采集并测量电池的单体电压,单体温度和电流等信息,然后定时通过CAN通信传递到主控单元I中,主控单元I对收到的数据进行分析,以进行电池管理,电池管理包括电压保护,电流保护和温度保护,并根据这些信息得到电池健康状况信息。均衡单元I根据来自主控单元I的数据对该电池组进行单体均衡控制。拨码开关是协议的通信方式,也可以理解为地址信息代码。
[0013]上位机可以对电池管理模块I的工作进行监控和设置,上位机发出操作指令,通过电池组中央控制模块对操作指令进行分析,产生新的操作指令对电池管理模块I进行通信和控制,电池管理模块I则分析来自电池组中央控制模块的操作指令进行相应的操作。当检测到有接入负载或充电机时,电池组中央控制模块还能通过充电口和放电口进行充放电控制。
[0014]若要加大系统的电压或功率,必须再增加一个电池组和对应的电池管理模块。通信扩展的具体办法是将电池管理模块2的采集单元2的拨码开关拨至0x00002,主控单元2的拨码开关拨至0x00002。然后连接好电力线缆和通信线缆。此时电池管理模块2能和电池管理模块I有一样的工作情况。
[0015]上位机也可以对电池管理模块2的工作进行监控和设置,操作过程和对电池管理模块I相同。电池组中央控制模块还能进行能量扩展,可由上位机配置现有电池组的串并联结构,经分析、处理后形成串并联配置信息,驱动串并联配置单元,串并联配置单元再控制开关矩阵单元对电池组能量结构进行扩展。
[0016]按类推的操作,电池组管理系统可以接入更多的电池组,并能进行电池组的最优能量配置,在正常工况下电池组中央控制模块通过CAN通信单元采集各电池组的健康状况信息,当负载功率或上位机配置信息发生变化时,经数据处理单元的分析、处理后,由开关矩阵单元适配电池组的健康状况。
[0017]如图2所示电池组中央控制模块结构示意图,描述了电池组中央控制模块的结构和工作方式。所述的电池组中央控制模块结构,包含充电口、放电口、CAN通信单元、RS232通信单元、负载分析单元、串并联配置单元、开关矩阵单元和数据处理单元,充、放电口主要用于电池组的充电和放电,CAN通信单元和RS232通信单元用于与电池管理模块和上位机的通信,负载分析单元采集负载数据,用于分析、计算负载工况功率,将数据送数据处理单元,串并联配置单元和开关矩阵单元则用于控制电池组的串并联结构,而数据处理单元则用于通信控制;数据处理单元通过RS232通信单元读取上位机的操作指令,根据操作指令,通过CAN通信单元对电池管理模块进行通信和控制。同时可以控制能量扩展和能量配置。
[0018]上位机发出操作指令,通过RS232通信单元传到数据处理单元中,数据处理单元再对操作指令进行分析,产生新的操作指令,通过CAN通信单元对电池管理模块进行通信和控制,电池管理模块则分析来自电池组中央控制模块的操作指令进行相应的操作。
[0019]当检测到有接入负载或充电机时,电池组中央控制模块中的数据处理单元还能通过充电口和放电口进行充放电控制。
[0020]电池组中央控制模块还能进行能量扩展。可由上位机配置现有电池组的串并联结构,负载分析单元得到当前负载情况,经数据处理单元分析、处理后形成串并联配置信息,驱动串并联配置单元,串并联配置单元再控制开关矩阵单元对电池组能量结构进行扩展。
[0021]电池组中央控制模块能进行电池组的最优能量配置,在正常工况下数据处理单元通过CAN通信单元采集各电池组的健康状况信息,当负载功率或上位机配置信息发生变化时,由负载分析单元得到当前负载情况,经数据处理单元的分析、处理后,由开关矩阵单元适配电池组的健康状况。
【权利要求】
1.一种多电池组的信息和能量分配扩展装置,其特征在于,包括上位机、充电装置、一个电池组中央控制模块和若干独立的电池管理模块,电池组中央控制模块和若干独立的电池管理模块并联在CAN总线上,通过CAN总线进行信息传递,每个电池管理模块包含一个采集单元、一个均衡单元和一个主控单元,每个电池管理模块单独管理对应的电池组,电池组中央控制模块与上位机相连,上位机配置参数送电池组中央控制模块,电池组中央控制模块将电池管理模块接收的电池组数据送上位机,充电装置通过电池组中央控制模块接各个电池组,各个电池组通过电池组中央控制模块接外界负载。
2.根据权利要求1所述多电池组的信息和能量分配扩展装置,其特征在于,所述电池组中央控制模块包含充电口、放电口、CAN通信单元、RS232通信单元、负载分析单元、串并联配置单元、开关矩阵单元和数据处理单元,充电口、放电口分别接充电装置和电池组,CAN通信单元和RS232通信单元分别接电池管理模块和上位机,负载分析单元采集负载数据送数据处理单元,串并联配置单元和开关矩阵单元输出控制电池组的串并联结构,数据处理单元通过RS232通信单元读取上位机的操作指令,数据处理单元通过CAN通信单元对电池管理模块进行通信和控制。
3.根据权利要求1所述多电池组的信息和能量分配扩展装置,其特征在于,所述电池管理模块中的采集单元定时采集电池的单体电压,单体温度和电流实时信息,定时通过CAN通信传递到主控单元,主控单元接收电池信息并分析后输出到均衡单元,均衡单元根据自主控单元的数据对电池组进行单体均衡控制。
【文档编号】H02J7/00GK103840523SQ201410082237
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月7日 优先权日:2014年3月7日
【发明者】陈岚, 张谦, 范永清, 刘皓喆, 孙利鹏 申请人:上海应用技术学院
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