背板和电池管理系统的制作方法

文档序号:15049394发布日期:2018-07-27 23:49阅读:146来源:国知局

本发明涉及电动汽车技术领域,尤其是涉及背板和电池管理系统。



背景技术:

电动车技术,其中的电池管理系统技术是电动车技术中的一项关键技术,电池管理系统的性能优劣直接决定了电池组的使用寿命和效率。其中电池管理系统在应用过程中的安全可靠性成为电池组系统设计中的关键技术。

现有的电池管理系统中单片机和单体电池通过mos场效应管相连接,这种连接方式故障点较多,容易烧坏单片机,降低电池管理系统在单体电池管理应用过程的稳定性。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供背板和电池管理系统,将单片机和单体电池隔离分开,减少故障点,提高电池管理系统的安全稳定性。

第一方面,本发明实施例提供了背板,包括io扩展芯片和与所述io扩展芯片相连接的均衡放电模块,其中,所述io扩展芯片包括两路输入端,通过所述输入端与单片机相连接;

所述均衡放电模块包括多个光耦隔离模块,通过多个所述光耦隔离模块与多个单体电池相连接,其中,所述光耦隔离模块与所述单体电池一一对应。

结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,所述光耦隔离模块包括光耦继电器和第一阻抗,所述光耦继电器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端;

所述第二输出端接地,所述第一输出端与所述第一阻抗的一端相连接,所述第一阻抗的另一端与所述单体电池的一端相连接,所述单体电池的另一端与所述第二输出端相连接。

结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,所述io扩展芯片还包括多个输出端,多个所述输出端分别与多个所述光耦隔离模块中的第一输入端一一对应相连接。

结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,所述光耦继电器包括发光二极管、第一场效应管和第二场效应管,所述发光二极管的二端分别作为所述第一输入端和所述第二输入端,所述第一场效应管的栅极与所述第二场效应管的栅极相连接,所述第一场效应管的源极与所述第二场效应管的源极相连接,所述第一场效应管与所述第二场效应管的漏极分别作为所述第一输出端和所述第二输出端。

结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,所述均衡放电模块还包括第二阻抗,多个所述光耦隔离模块的第二输入端与所述第二阻抗的一端相连接,所述第二阻抗的另一端接地。

结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,所述io扩展芯片和所述均衡放电模块一体化集成于所述背板。

结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,所述光耦隔离模块将高低压进行隔离,通过所述第一输入端接收所述单片机发送的控制信号,并根据所述控制信号进行相应通断动作。

第二方面,本发明实施例还提供电池管理系统,包括如上所述的背板,还包括与所述背板相连接的单片机和单体电池,其中,所述单体电池为多个。

结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,多个所述单体电池相串联。

结合第二方面,本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式,其中,所述单片机向所述背板发送控制信号,所述背板根据所述控制信号的相应通断操作,对所述单体电池进行管理。

本发明实施例提供了背板和电池管理系统,包括io扩展芯片和与io扩展芯片相连接的均衡放电模块,其中,io扩展芯片包括两路输入端,通过输入端与单片机相连接;均衡放电模块包括多个光耦隔离模块,通过多个光耦隔离模块与多个单体电池相连接,其中,光耦隔离模块与单体电池一一对应,将单片机和单体电池隔离分开,减少故障点,提高电池管理系统的安全稳定性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的背板结构示意图;

图2为本发明实施例提供的背板中均衡放电模块的结构示意图;

图3为本发明实施例提供的电能管理系统结构示意图。

图标:10-io扩展芯片;20-均衡放电模块;30-单片机;21-光耦隔离模块;22-第二阻抗。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

电动车技术,其中的电池管理系统技术是电动车技术中的一项关键技术,电池管理系统的性能优劣直接决定了电池组的使用寿命和效率。其中电池管理系统在应用过程中的安全可靠性成为电池组系统设计中的关键技术。

bms(batterymanagementsystem,电池管理系统)内部控制一个双向高频开关电源变换器,对电压较高的电池放电,放出的能量用来对电压较低的单体进行充电,能量主要是转移而不是耗散,能量损失较少,由于没有放电电阻功率的限制,均衡电流一般较大。

现有的电池管理系统中单片机和单体电池通过mos场效应管相连接,这种连接方式故障点较多,在均衡电流较大的情况下,容易烧坏单片机,降低电池管理系统在单体电池管理应用过程的稳定性。

基于此,本发明实施例提供的背板和电池管理系统,将单片机和单体电池隔离分开,减少故障点,提高电池管理系统的安全稳定性。

下面通过实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的背板结构示意图。

参照图1所示,背板包括io扩展芯片10和与io扩展芯片10相连接的均衡放电模块20,其中,io扩展芯片10包括两路输入端,通过输入端与单片机30相连接;均衡放电模块20包括多个光耦隔离模块,通过多个光耦隔离模块与多个单体电池相连接,其中,光耦隔离模块与单体电池一一对应;

具体地,本发明实施例通过提供设置有io扩展芯片10和均衡放电模块20的背板结构,可使单片机和单体电池在电池管理过程中,应用更加稳定,与传统应用mos场效应管的连接方式相比,更加不易烧坏单片机,于此同时,io扩展板的应用将原先需要与单片机相连的多路输入减少成两路输入,减少了故障点产生的可能性;

这里,io扩展芯片10包括输入/输出(input/output),分为io设备和io接口两个部分;

进一步的,io扩展芯片10和均衡放电模块20一体化集成于背板。

这里,io扩展芯片10和均衡放电模块20通过焊接等方式一体化集成在一起,两者之间的输入接点相较传统的与单片机的多路输入接点来说更加稳定,具有较少的故障点;

图2为本发明实施例提供的背板中均衡放电模块的结构示意图。

进一步的,如图2所示,均衡放电模块20包括多个光耦隔离模块21,每个光耦隔离模块21包括光耦继电器和第一阻抗,光耦继电器包括第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端;

其中,第二输出端接地,第一输出端与第一阻抗的一端相连接,第一阻抗的另一端与单体电池的一端相连接,单体电池的另一端与第二输出端相连接。

具体地,通过光耦隔离模块21内部器件的相应通断操作,单片机对单体电池进行管理,其中,每个光耦隔离模块21都有一个单体电池与之相对应;

这里,在单体电池与光耦隔离模块21的两个输出端之间,还串联有保险丝电阻,当电池管理应用过程中,均衡电流较大,超过保险丝电阻承受范围时,保险丝电阻能够及时断开,进而保护单体电池、光耦隔离模块21、单片机等器件不被损坏;

其中,本发明实施例还包括与光耦隔离模块21相对应的检测电路,检测电路可包括电流传感器、电压检测器及温度传感器,对光耦隔离模块21与单体电池连接电路上的相应的电流、电压和温度进行检测,以使在保险丝电阻断开的时候,能够及时反应;

具体地,根据上述实施例,本发明实施例还包括与检测电路相连接的告警装置,当保险丝电阻断开时,检测电路各个传感器能够感应到异常信号,以使告警装置发出警报;

进一步的,io扩展芯片10还包括多个输出端,多个输出端分别与多个光耦隔离模块21中的第一输入端一一对应相连接。

这里,io扩展芯片10为两路输入、多路输出,io扩展芯片10的多路输出端与各个光耦隔离模块21中的t1、t2-tn第一输入端相连接,单片机通过两路输入与io扩展芯片10相连接,将控制信号传入io扩展芯片10,io扩展芯片10再通过多路输出端与第一输入端的连接,将控制信号传输至相应的光耦隔离模块21,以使光耦隔离模块21能够获取单片机发送的控制信号;

需要说明的是,光耦隔离模块21的个数不局限于图2中所示的个数,图2在仅为一种示例;

进一步的,光耦继电器包括发光二极管、第一场效应管和第二场效应管,发光二极管的二端分别作为第一输入端和第二输入端,第一场效应管的栅极与第二场效应管的栅极相连接,第一场效应管的源极与第二场效应管的源极相连接,第一场效应管与第二场效应管的漏极分别作为第一输出端和第二输出端。

进一步的,上述均衡放电模块20还包括第二阻抗22,多个光耦隔离模块21的第二输入端与第二阻抗22的一端相连接,第二阻抗22的另一端接地。

这里,各个光耦隔离模块21的第二输入端先通过第二阻抗22,再进行接地操作;

进一步的,光耦隔离模块21将高低压进行隔离保护,通过第一输入端接收单片机发送的控制信号,并根据控制信号进行相应通断动作。

这里,第一输入端t1、t2-tn接入来自单片机的控制信号,根据控制信号光耦继电器和场效应管进行相应的通断动作;

图3为本发明实施例提供的电能管理系统结构示意图。

如图3所示,本发明实施例还提供了电池管理系统,包括如上所述的背板,还包括与背板相连接的单片机30和单体电池,其中,单体电池为多个。

具体地,电池管理系统的工作流程为:单片机30从与背板的io扩展芯片10相连接的两路输入将控制信号发送至io扩展芯片10,控制信号再通过io扩展芯片10的多路输出端,发送至均衡放电模块20的多个相应的光耦隔离模块中,光耦隔离模块再根据控制信号进行相应的通断动作,使得单片机30对与光耦隔离模块相对应连接的单体电池进行管理,且不会将单片机30烧坏;

这里,除了包括设置有io扩展芯片10和均衡放电模块20的背板,还包括与背板相连接的单片机30和单体电池;

进一步的,多个单体电池相串联。

进一步的,单片机30向背板发送控制信号,背板根据控制信号的相应通断操作,对单体电池进行管理。

这里,图3中的单体电池个数和io扩展芯片10的输出端个数并不局限于图3中所示,图3中的数目仅为一种示例;

需要说明的是,单片机30、io扩展芯片10、发光二极管、场效应管、第一阻抗、第二阻抗等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件,其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知,本发明解决的问题是在减少与单片机30连接故障点的基础上,对单片机30和单体电池间进行隔离保护,实现单片机30和单体电池间的高低压隔离,防止烧坏单片机30,本发明通过上述部件的互相组合,将多路故障点减少成两路,极大程度地减小了故障可能性,并通过光耦隔离模块进行高低压隔离,取代现有技术中应用mos场效应管连接单片机30和单体电池,易出现单片机30烧毁的情况。

本发明实施例提供了背板和电池管理系统,包括io扩展芯片和与io扩展芯片相连接的均衡放电模块,其中,io扩展芯片包括两路输入端,通过输入端与单片机相连接;均衡放电模块包括多个光耦隔离模块,通过多个光耦隔离模块与多个单体电池相连接,其中,光耦隔离模块与单体电池一一对应,将单片机和单体电池隔离分开,减少故障点,提高电池管理系统的安全稳定性。

综上,本发明实施例提供的电池管理系统,与上述实施例提供的背板具有相同的技术特征,所以也能解决相同的技术问题,达到相同的技术效果。

在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,又例如,多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

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