一种电池管理系统与装置的制作方法

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)与装置。

背景技术：

锂电池优于传统铅酸电池的原因不止在于电芯本体，还在于其全方位监控的电池管理系统。越智能化、可视化、功能越多元化的bms控制系统，自身能耗会相应的提高。目前大部分的锂电池系统，其bms管理系统的电源取自电池本身的直流电源。相对于高电压大系统的锂电池系统，bms的功耗占比微乎其微；但是对于容量小、且短时间备电的小型锂电系统，bms的功耗占比可能会占系统较大一部分比例。虽然bms主机可以做休眠处理，但是对于继电器等元器件较多的bms结构，继电器等功能器件在待机状态时不能断开，而真正大功耗也在于这些元器件上。所以，bms的功耗对于电池备电效果有着很大的影响。

因此，在电池非充电待机状态下，如何避免bms一直消耗电池的自身电量成为人们的研究关注。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种电池管理系统与装置，旨在解决锂电池在非充电待机状态下，bms一直消耗锂电池的自身电量的问题。

为实现上述目的，一方面，本实用新型的实施例提供一种电池管理系统，包括电池连接端、保护单元、充电电源连接端、dc(directcurrent，直流电)电源模块以及高压模块；

所述保护单元的一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；

所述充电电源连接端连接所述dc电源模块的输入端；

所述dc电源模块的第一输出端连接所述高压模块的第一输入端，所述高压模块的输出端正极连接所述dc电源模块的输入端。

可选地，所述电池连接端连接所述高压模块的电池端正极。

可选地，所述电池管理系统还包括第一二极管，所述充电电源连接端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述dc电源模块的输入端。

可选地，所述电池管理系统还包括第二二极管，所述第二二极管的正极连接所述电池连接端，所述第二二极管的负极连接所述高压模块的电池端正极。

可选地，所述电池管理系统还包括启动按钮，所述启动按钮设置在所述第二二极管的负极与所述dc电源模块的输入端之间。

可选地，所述保护单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第三二极管、第四二极管、以及电阻；

所述第一继电器和所述第二继电器串联连接后一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；

所述第三继电器和所述电阻串联连接后一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；

所述第三二极管和所述第四二极管串联连接后的一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；

所述第三二极管的第二端连接所述第二继电器的第一端。

可选地，所述充电电源连接端连接所述高压模块的第一电压检测端。

另一方面，本实用新型实施例还提供一种电池管理装置，包括所述的电池管理系统和充电电源，所述充电电源连接所述电池管理系统的充电电源连接端。

可选地，所述充电电源为不间断电源(uninterruptiblepowersupply，ups)。

可选地，所述电池管理系统的电池连接端用于连接锂电池。

可选地，所述连接通过2-bvr16导线连接。

本申请通过将充电电源连接端连接dc电源模块的输入端，使得bms可以从充电电源端获得电源，减少了bms对锂电池的电量消耗。同时，通过将电池连接端连接高压模块的电池端正极，使得bms也可从锂电池端获得电源。通过双供电回路，使得bms既可从锂电池端获得电源、也可从充电电源端获得电源，取电方式可以自动切换，减少了bms对锂电池的电量消耗，提高了系统的功能性和稳定性，同时在没有增加电源模块的情况下增加了供电回路，成本较低。此外，在本申请中，通过在第二二极管的负极与dc电源模块的输入端之间设置启动按钮，使得当bms下电时，可通过启动按钮的冷启动或者通过ups端电源的启动电压启动bms，具有双启动模式，进一步提高了系统的功能性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的电池管理系统的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的电池管理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

一方面，如图1所示，本实用新型一实施例提供一种电池管理系统，包括电池连接端b+、保护单元10、充电电源连接端p+、dc电源模块20以及高压模块30；

所述保护单元10的一端连接所述电池连接端b+，另一端连接所述充电电源连接端p+；

所述充电电源连接端p+连接所述dc电源模块20的输入端l；也就是说，dc电源模块20的输入端l连接于保护单元10和充电电源连接端p+之间，而不是连接在电池连接端与保护单元之间。

所述dc电源模块20的第一输出端vo+连接所述高压模块30的第一输入端+，所述高压模块30的输出端正极c+连接所述dc电源模块20的输入端l。

目前，现有的bms供电电路存在以下缺点：bms在待机的状态下仍然需要持续向锂电池取电，造成了很多不必要的电力损耗，在一定程度上减小了锂电池的储能容量。

本申请通过增加一路外部直流供电回路为bms提供电源，保障了bms在正常待机状态对锂电池不取电。由于本申请实施例中为高压模块30供电的dc电源模块20的第一输入端l连接在保护单元和充电电源连接端之间，因此，电池在非放电任何状态下，都可以取来自ups端的直流电源给bms的元器件供电，可以完全减少电池功耗。除了仅放电时，ups端无电压输出，这时bms才取电池电源，但是由于备点时间短，对电池的放电时间影响不大。而且，此电源点取自保护单元和充电电源连接端之间，所以无论bms有没有切断回路，只要充电电源ups端的直流电源存在，就可以一直为bms供电。相比于由电池为bms供电，本申请可以有效减少bms对锂电池的功耗。

并且锂电池相比于铅酸电池，基本不需要浮充的，虽然充电可以取自外部电压，但是，即使锂电池在充电电压过高时，bms会切断充电回路，保护电芯不过压，不会出现由于过压损坏电芯的情况。

示例性地，如图2所示，在另一实施例中，所述电池连接端b+连接所述高压模块30的电池端正极dc+。这样，当电池放电、ups端无电压输出时，这时bms可以取电池电源获得供电。因此，在本申请中，通过双供电回路，bms既可从锂电池端获得电源、也可从充电电源端获得电源，取电方式可以自动切换，提高了系统的功能性和稳定性；同时在没有增加电源模块的情况下增加了供电回路，成本较低。

示例性地，请再次参见图2，所述电池管理系统还包括第一二极管vd1，所述充电电源连接端p+连接所述第一二极管vd1的正极，所述第一二极管vd1的负极连接所述dc电源模块20的输入端l。这样，可以有效防止从充电电源连接端过来的电流倒流。

示例性地，如图2所示，所述电池管理系统还包括第二二极管vd2，所述第二二极管vd2的正极连接所述电池连接端b+，所述第二二极管vd2的负极连接所述高压模块30的电池端正极dc+。这样，可以防止从电池连接端过来的电流倒流。

通过设置第一二极管vd1和第二二极管vd2，保证从充电电源连接端过来的电流以及从电池连接端过来的电流可以顺畅地经过其本来供电回路而为bms供电。

示例性地，所述电池管理系统还包括启动按钮sa，所述启动按钮sa设置在所述第二二极管vd2的负极与所述dc电源模块20的输入端l之间。这样设置，当bms下电时，可通过启动按钮的冷启动或者通过ups端电源的启动电压启动bms。因此，本申请具有双启动模式，进一步提高了系统的功能性和稳定性。

可选地，所述电池管理系统还包括第二电池连接端b-和第二充电电源连接端p-，所述第二电池连接端b-连接所述第二充电电源连接端p-。

具体的，在本申请的实施例中，所述dc电源模块20的输出电压为24v。

在本申请中，保护单元为通用保护单元，可以起到过充、过放、过流或过压保护的作用。

示例性地，如图2所示，在本申请的另一实施例中，所述保护单元10包括包括第一继电器ka1、第二继电器ka2、第三继电器ka3、第三二极管vd3、第四二极管vd4、以及电阻r；

所述第一继电器ka1和所述第二继电器ka2串联连接后一端连接所述电池连接端b+，另一端连接所述充电电源连接端p+；

所述第三继电器ka3和所述电阻r串联连接后一端连接所述电池连接端b+，另一端连接所述充电电源连接端p+；

所述第三二极管vd3和所述第四二极管vd4串联连接后的一端连接所述电池连接端b+，另一端连接所述充电电源连接端p+；

所述第三二极管的第二端连接所述第二继电器的第一端。也即，所述第四二极管的第二端连接所述第一继电器的第一端。

需要说明的是，所述第一继电器和所述第二继电器串联连接后一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；其中，具体地，在本实施例中，所述第一继电器的第一端连接所述电池连接端，所述第一继电器的第二端连接所述第二继电器的第一端，所述第二继电器的第二端连接所述充电电源连接端。

或者，在其他实施例中，所述第二继电器的第一端连接所述电池连接端，所述第二继电器的第二端连接所述第一继电器的第一端，所述第一继电器的第二端连接所述充电电源连接端。

需要说明的是，所述第三继电器和所述电阻串联连接后一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；其中，具体地，在本实施例中，所述第三继电器的第一端连接所述电池连接端，所述第三继电器的第二端连接所述电阻的第一端，所述电阻的第二端连接所述充电电源连接端。

或者，在其他实施例中，所述电阻的第一端连接所述电池连接端，所述第一电阻的第二端连接所述第三继电器的第一端，所述第三继电器的第二端连接所述充电电源连接端。

需要说明的是，所述第三二极管和所述第四二极管串联连接后一端连接所述电池连接端，另一端连接所述充电电源连接端；其中，具体地，在本实施例中，所述第三二极管的第一端连接所述电池连接端，所述第三二极管的第二端连接所述第四二极管的第一端，所述第四二极管的第二端连接所述充电电源连接端。

或者，在其他实施例中，所述第四二极管的第一端连接所述电池连接端，所述第四二极管的第二端连接所述第三二极管的第一端，所述第三二极管的第二端连接所述充电电源连接端。

示例性地，所述充电电源连接端p+连接所述高压模块30的第一电压检测端；所述第二充电电源连接端p-连接所述高压模块30的第二电压检测端。这样，可以在负载不工作时，检测母线的电压。

另一方面，如图3所示，本实用新型一实施例还提供一种电池管理装置，包括所述的电池管理系统100和充电电源200，所述充电电源200连接所述电池管理系统100的充电电源连接端。

示例性地，在本实施例中，所述充电电源200为不间断电源。

示例性地，所述电池管理系统100的电池连接端用于连接锂电池300。

可选地，本申请中的实施例中，所述连接通过2-bvr16导线连接。

本申请的电路的工作过程和控制逻辑如下：

1、放电模式：

电路最初启动的时候，先进入测试阶段。此时所述第一继电器(充电继电器)断开，所述第二继电器(放电继电器)断开，第三继电器(预充继电器)闭合。电流从所述电池连接端开始，流经第三继电器和电阻，最终流到充电电源连接端。

测试完毕之后，电路将会进入正式工作阶段。此时ups掉电，所述第一继电器断开，所述第二继电器闭合，第三继电器断开，按下启动按钮(无外部电源冷启动)，电流从所述电池连接端开始，依次流经第二二极管、启动按钮，最后经dc电源模块以24v电压输出至高压模块，为bms供电(此为瞬时bms供电，即通过锂电池瞬时为bms供电)；

当锂电池开始正常放电时，启动按钮自动断开，此时，电流从所述电池连接端开始，依次流经第二二极管、高压模块的电池端正极dc+、输出端正极c+，最后经dc电源模块以24v电压输出至高压模块，为bms供电(此为持续bms供电，即通过锂电池持续为bms供电)；

同时，电流也可以从所述电池连接端开始，依次流经第三二极管、第二继电器、第一二极管，最后经dc电源模块以24v电压输出至高压模块，为bms供电；从而保证电池开始正常放电和工作。

若电池内的电量全部耗尽，电路将自行断开连接。此时所述第一继电器断开，所述第二继电器断开。

2、充电模式：

当锂电池的电量即将耗尽，所述第二继电器(放电继电器)断开，第三继电器(预充继电器)断开，第一继电器(充电继电器)闭合，ups的第一端连接所述充电电源连接端，ups的第二端连接所述第二充电电源连接端，ups对锂电池进行充电，电流从所述充电电源连接端开始，依次流经第四二极管、第一继电器，最终经电池连接端为锂电池充电。

此时，ups端电源的电压高于电池端电源电压，电流从所述充电电源连接端开始，流经第一二极管，最后经dc电源模块以24v电压输出至高压模块，为bms供电(外部电源bms供电，即通过外部电源ups为bms供电，不损耗锂电池的电量)，bms电源一直取自ups，使得bms不损耗锂电池的电量。

当锂电池充满电，第一继电器断开，保持ups端电源的电压(启动电压，即可以启动bms的电压)略高于锂电池端电源的电压，则外部电源ups持续为bms供电，bms电源一直取自ups，使得bms不损耗锂电池的电量，减少bms对电池的电量消耗。

因此，在本申请中，当bms下电时，可通过启动按钮的冷启动或者通过ups端电源的启动电压启动bms，并且可以通过自动切换锂电池或ups为bms供电，提高了bms管理系统的功能性和稳定性；而且，没有增加电源模块的情况下就增加了供电回路，成本较低。

本申请通过将充电电源连接端连接dc电源模块的输入端，使得bms可以从充电电源端获得电源，减少了bms对锂电池的电量消耗。同时，通过将电池连接端连接高压模块的电池端正极dc+，使得bms也可从锂电池端获得电源。通过双供电回路，使得bms既可从锂电池端获得电源、也可从充电电源端获得电源，取电方式可以自动切换，减少了bms对锂电池的电量消耗，提高了系统的功能性和稳定性，同时在没有增加电源模块的情况下增加了供电回路，成本较低。此外，在本申请中，通过在第二二极管的负极与dc电源模块的输入端之间设置启动按钮，使得当bms下电时，可通过启动按钮的冷启动或者通过ups端电源的启动电压启动bms，具有双启动模式，进一步提高了系统的功能性和稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。