一种多功能电池动力系统的制作方法

本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种多功能电池动力系统。

背景技术：

为了解决能源问题，越来越多使用电池的产品出现，比如电动汽车、电动自行车等等，但是随着生活水平的提高，人们对于电池的要求也也来越高，现有的电池包只能简单的进行充电，不能任意并联使用，切换不方便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种电池切换方便的多功能电池动力系统，。

本发明公开的一种多功能电池动力系统，采用的技术方案是：

一种多功能电池动力系统，包括若干个并联的电池包，每个电池包均包括bms电池管理系统，所述bms电池管理系统包括主控mcu，每个电池包的主控mcu之间通讯连接。

所述bms电池管理系统还包括前端ic、开关模块和电芯组，所述主控mcu和所述前端ic之间电性连接，所述前端ic的多个引脚并联在电芯组的各个电芯的正负极两端，所述前端ic采集单个电芯和整个电芯组的电信号，所述前端ic将采集到的电信号反馈给所述主控mcu，所述电芯组的负极端串联有采集电阻，所述前端ic的其中两个引脚并联在采集电阻的两端，所述前端ic将采集到的电流信号反馈给所述主控mcu。

所述开关模块包括放电开关和充电开关，所述放电开关和所述充电开关的控制端分别连接所述前端ic的不同控制引脚，所述放电开关的一端连接所述采集电阻的另一端，所述放电开关的另一端连接所述充电开关的一端，所述主控mcu接收到激活信号，所述主控mcu输出控制信号给所述前端ic，所述前端ic通过输出电平给所述放电开关和所述充电开关从而控制所述放电开关和所述充电开关的导通和截止。

作为优选方案，所述放电开关和所述充电开关均为mos管，所述放电开关的源极连接所述采集电阻，所述放电开关的漏极连接所述充电开关的漏极，所述充电开关的源极通过电源线连接外部设备，所述放电开关和所述充电开关的栅极分别连接所述前端ic的不同控制引脚。

作为优选方案，所述开关模块还包括有预充电开关，所述预充电开关为mos管，所述预充电开关并联在所述放电开关的源极和漏极之间，所述预充电开关的漏极连接在所述充电开关和所述放电开关的漏极之间，所述预充电开关的漏极还串联有预充电阻，所述预充电开关的栅极连接所述前端ic的其中一个控制引脚，所述主控mcu接收到激活信号，所述主控mcu输出控制信号给所述前端ic，所述前端ic输出电平控制预充电开关导通。

作为优选方案，所述bms电池管理系统还包括bms供电模块，所述bms供电模块的一端连接所述电芯组的正极端，所述bms供电模块的另一端连接所述主控mcu，所述bms供电模块包括降压芯片和稳压芯片，经过所述bms供电模块降压稳压后的电流电压给系统中各元器件供电。

作为优选方案，所述bms电池管理系统还包括12v电源模块，所述12v电源模块和所述bms供电模块之间还连接有光耦隔离器，所述12v电源模块控制所述光耦隔离器导通从而控制所述bms供电模块启动。

作为优选方案，所述光耦隔离器的光敏三极管的集电极连接所述bms供电模块，所述光耦隔离器的光敏三极管的发射极接地，所述光耦隔离器的发光二极管的正极连接所述12v电源模块，所述光耦隔离器的发光二极管的负极接地，所述光耦隔离器的发光二极管的正极和所述12v电源模块之间还串联有第一二极管和第一电阻，所述光耦隔离器的发光二极管的正极和负极之间并联有第一电容。

作为优选方案，每个电池包的主控mcu还连接有隔离can通信模块，每个电池包的主控mcu之间均通过隔离can通信模块进行数据和信号传输，每个电池包的主控mcu均通过隔离can通信模块和外部设备进行数据和信号传输。

作为优选方案，所述bms电池管理系统还包括soc显示模块，所述soc显示模块和所述主控mcu之间电性连接，所述soc显示模块用于显示电池包信息，所述bms电池管理系统还包括按键模块，所述按键模块和所述主控mcu之间电性连接，所述按键模块的另一端接地。

作为优选方案，还包括上位pc端系统、rtc实时时钟系统、存储系统和传输系统，所述上位pc端系统和所述bms电池管理系统之间电性连接，所述上位pc端系统将所述bms电池管理系统传输来的电池信息上传到云平台。

作为优选方案，包括若干个并联的电池包，每个电池包均包括有上盖、主壳和下盖，所述上盖和所述下盖分别安装在所述主壳的两端从而形成一个用于放置电芯组的腔体；

所述上盖的一侧安装有提手，所述上盖的一侧还设置有上盖装饰件，所述上盖的另一侧和所述主壳之间设置有防水圈，所述上盖的另一侧还安装有硅胶片和环氧板，所述下盖上设置有充放电接头，所述下盖上设置有防水圈和硅胶片，所述电芯组外侧安装有支架，所述支架的外侧还安装有镍片，所述电芯组的外侧还安装有bms、过流板和电压采集板。

本发明提供一种多功能电池动力系统，外接用电设备启动，外接用电设备的控制器向电池包的bms电池管理系统发送激活信号，主控mcu被激活，主控mcu启动反馈外发报文给外接用电设备的控制器，外接用电设备的控制器可以根据接收到的外发报文的数量，判断存在有几个电池包。

当只存在一个电池包时，外部用电设备的控制器只接收到这个电池包bms电池管理系统发送的一个外发报文，然后反馈一个信号给这个电池包的主控mcu，主控mcu将信号反馈给这个电池包的前端ic，前端ic对开关模块的放电开关和充电开关进行控制，充电开关关闭，放电开关打开，电池包正常供电。

当存在两个或者两个以上的电池包时，外部用电设备的控制器接收到两个或者多个外发报文，所有电池包的bms电池管理系统的主控mcu均处于工作状态，前端ic采集电芯组的电流、电压、电量等信息，然后各电池包的主控mcu之间通讯连接，互相传输个电池包的电芯组的信息，从而判断各个电池包的电量情况，电量最高的电池包正常工作，电量低的电池包的bms电池管理系统的主控mcu均发出信号，使其前端ic控制其开关模块的充电开关关闭从而使所有电量低的电池包不能被充电，防止电量高的电池包对电量低的电池包进行短路充电。

随着电量最高的电池包持续放电，当其他的电池包高于最开始电量最高的电池包时，最开始电量最高的电池包的bms电池管理系统的主控mgu发出信号，使其前端ic控制放电开关关闭，由于存在寄生二极管，在接入的电池没有放电之前还可以进行放电，防止了电池切换过程中的断电现象。此时电量最高的电池包的bms电池管理系统的主控mgu发出信号，此时电量最高的电池包的bms电池管理系统的前端ic控制打开其开关模块的放电开关，最开始电量最高的电池包的bms电池管理系统的放电开关关闭，防止了此时电量最高的电池包对其短路充电。

本发明增加和减少一个电池包，都不会影响系统的充电，使得电池包的切换更加的方便。

附图说明

图1是本发明的多功能电池动力系统的结构示意图。

图2是本发明的多功能电池动力系统的多个并联电池包的bms电池管理系统的结构示意图。

图3是本发明的多功能电池动力系统的单个电池包的bms电池管理系统的结构示意图。

图4是本发明的多功能电池动力系统的单个电池包的bms电池管理系统的结构示意图。

图5是本发明的多功能电池动力系统的单个电池包的bms电池管理系统的开关模块的结构示意图。

图6是本发明的多功能电池动力系统的单个电池包的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明：

请参考图1、2、5，一种多功能电池动力系统，包括若干个并联的电池包，每个电池包均包括bms电池管理系统，所述bms电池管理系统包括主控mgu，每个电池包的主控mgu之间通讯连接。

所述bms电池管理系统还包括前端ic、开关模块和电芯组，所述主控mcu和所述前端ic之间电性连接，所述前端ic的多个引脚并联在电芯组的各个电芯的正负极两端，所述前端ic采集单个电芯和整个电芯组的电信号，所述前端ic将采集到的电信号反馈给所述主控mcu，所述电芯组的负极端串联有采集电阻，所述前端ic的其中两个引脚并联在采集电阻的两端，所述前端ic将采集到的电流信号反馈给所述主控mcu。

所述开关模块包括放电开关和充电开关，所述放电开关包括放电mos管q1，所述充电开关包括充电mos管q2，所述放电mos管q1和充电mos管q2均为n沟道型场效应管，所述放电mos管q1的源极连接所述采集电阻r3，所述放电mos管q1的漏极连接所述充电mos管q2的漏极，所述充电mos管q1的源极通过电源线连接外部设备，所述放电mos管q1和所述充电mos管q2的栅极分别连接所述前端ic的不同控制引脚，所述主控mcu接收到激活信号，所述主控mcu输出控制信号给所述前端ic，所述前端ic通过输出电平给所述放电mos管q1和充电mos管q2从而控制所述放电mos管q1和充电mos管q2的导通和截止。

所述放电mos管q1和充电mos管q2均为n沟道型场效应管，所述前端ic输出高电平给所述放电mos管q1和充电mos管q2的栅极，可以导通所述放电mos管q1和充电mos管q2的源极和漏极，从而实现开关的作用。

所述主控mcu的型号为freesca、s9s12g128fomlh等系列芯片，所述前端ic的型号为an49503a、lqfp80等系列芯片。

所述开关模块还包括有预充电mos管q5，所述预充电mos管q5并联在所述放电mos管q1的源极和漏极之间，所述预充电mos管q5的漏极连接在所述充电mos管q2和所述放电mos管q1的漏极之间，所述预充电mos管q5的漏极还串联有预充电阻r5，所述预充电mos管q5的栅极连接所述前端ic的其中一个控制引脚，所述主控mcu接收到激活信号，所述主控mcu输出控制信号给所述前端ic，所述前端ic输出电平控制预充电mos管q5导通。所述预充电mos管q5为n沟道型场效应管。

所述开关模块的放电开关、充电开关和预充电开关还包括继电器等可以实现开关作用的开关。

请参考图3、4，所述bms电池管理系统还包括bms供电模块，所述bms供电模块的一端连接所述电芯组的正极端，所述bms供电模块的另一端连接所述主控mcu，所述bms供电模块包括降压芯片和稳压芯片，经过所述bms供电模块降压稳压后的电流电压给系统中各元器件供电。所述降压芯片的型号为tlv70450dbvr。

所述bms电池管理系统还包括12v电源模块，所述12v电源模块和所述bms供电模块之间还连接有光耦隔离器，所述12v电源模块控制所述光耦隔离器导通从而控制所述bms供电模块启动。

所述光耦隔离器的光敏三极管的集电极连接所述bms供电模块，所述光耦隔离器的光敏三极管的发射极接地，所述光耦隔离器的发光二极管的正极连接所述12v电源模块，所述光耦隔离器的发光二极管的负极接地，所述光耦隔离器的发光二极管的正极和所述12v电源模块之间还串联有第一二极管d1和第一电阻r1，所述光耦隔离器的发光二极管的正极和负极之间并联有第一电容c1。

每个电池包的主控mcu还连接有隔离通信模块，每个电池包的主控mcu之间均通过隔离通信模块进行数据和信号传输，每个电池包的主控mcu均通过隔离通信模块和外部设备进行数据和信号传输，进行数据和信号传输的方式为隔离can总线通信，也可以是蓝牙传输、无线传输等等方式。

所述bms电池管理系统还包括soc显示模块，所述soc显示模块和所述主控mcu之间电性连接，所述soc显示模块用于显示电池包信息，所述bms电池管理系统还包括按键模块，所述按键模块和所述主控mcu之间电性连接，所述按键模块的另一端接地。

还包括上位pc端系统、rtc实时时钟系统、存储系统和蓝牙传输系统，所述上位pc端系统和所述bms电池管理系统之间电性连接，所述上位pc端系统将所述bms电池管理系统反馈来的电池包信息实时上传至云平台。通过rtc实时时钟可以在电脑端看到出厂时间、实时时间、电池包运行时间。存储器用来实时存储一段时间内的电池包的充放电情况，以及电池包充放电的日期、时间，全部记录下来。蓝牙传输系统可以和使用者的手机app端实现通讯，随时随地的监控电池动力系统的电池包的状态。

bms电池管理系统具有rs232rs485can2.0422一线通接口，方便与计算机连接，读取单体电池电压、电芯容量、充放电循环次数、电池包温度、行驶里程、电池包位置、soh、soc等。可以和仪表盘通过rs232rs485can2.0422一线通接口通讯。具有试用期限设定功能，具有识别充电器、负载身份认证功能。可以在多种情况使用电池，比如：办公室ups、户外电源、光伏储能、家庭储能，真正实现一包多用的功能。并且传输方式多样化，具有蓝牙传输、无线传输、gps传输、2g传输、3g传输、4g传输、5g传输等等方式。

请参考图6，每个电池包均包括有上盖3、主壳9和下盖10，所述上盖3和所述下盖10分别安装在所述主壳9的两端从而形成一个用于放置电芯组的腔体。

所述上盖3的一侧安装有提手1，所述上盖3的一侧还设置有上盖装饰件2，所述上盖3的另一侧和所述主壳9之间设置有防水圈4，所述上盖3的另一侧还安装有硅胶片5和环氧板15，所述下盖10上设置有充放电接头12，所述下盖10上设置有防水圈4和硅胶片11。防水圈4和硅胶片11有效的提高了电池包结构的安全性。

所述电芯组外侧安装有支架8，所述支架8的外侧还安装有镍片7，所述电芯组的外侧还安装有bms6、过流板13和电压采集板14。

本发明提供一种多功能电池动力系统，外接用电设备启动，外接用电设备的控制器向电池包的bms电池管理系统发送激活信号，主控mcu被激活，主控mcu启动反馈外发报文给外接用电设备的控制器，外接用电设备的控制器可以根据接收到的外发报文的数量，判断存在有几个电池包。

当只存在一个电池包时，外部用电设备的控制器只接收到这个电池包bms电池管理系统发送的一个外发报文，然后反馈一个信号给这个电池包的主控mcu，主控mcu将信号反馈给这个电池包的前端ic，前端ic对开关模块的放电开关和充电开关进行控制，充电开关关闭，放电开关打开，电池包正常供电。

当存在两个或者两个以上的电池包时，外部用电设备的控制器接收到两个或者多个外发报文，所有电池包的bms电池管理系统的主控mcu均处于工作状态，前端ic采集电芯组的电流、电压、电量等信息，然后各电池包的主控mcu之间通讯连接，互相传输个电池包的电芯组的信息，从而判断各个电池包的电量情况，电量最高的电池包正常工作，电量低的电池包的bms电池管理系统的主控mcu均发出信号，使其前端ic控制其开关模块的充电开关关闭从而使所有电量低的电池包不能被充电，防止电量高的电池包对电量低的电池包进行短路充电。

随着电量最高的电池包持续放电，当其他的电池包高于最开始电量最高的电池包时，最开始电量最高的电池包的bms电池管理系统的主控mcu发出信号，使其前端ic控制放电开关关闭，由于存在寄生二极管，在接入的电池没有放电之前还可以进行放电，防止了电池切换过程中的断电现象。此时电量最高的电池包的bms电池管理系统的主控mcu发出信号，此时电量最高的电池包的bms电池管理系统的前端ic控制打开其开关模块的放电开关，最开始电量最高的电池包的bms电池管理系统的放电开关关闭，防止了此时电量最高的电池包对其短路充电。

本发明增加和减少一个电池包，都不会影响系统的充电，使得电池包的切换更加的方便。

本发明实现了电池包无限并联，并且单个电池做到15kg以内，拿取方便，使用者可以快速更换电池。通过bms电池管理系统可以及时的知道电池包内部的电压、温度等参数，让使用者能更好的了解电池包的使用情况，合理的利用电池包的充放电次数，实现电池包标准化，让不同的用电设备使用。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。