电池管理系统及电池箱储能系统的制作方法

1.本公开涉及电池技术领域，并且尤其涉及一种电池管理系统及包含电池管理系统的电池箱储能系统。


背景技术：

2.在由多个互连的电池构成的电池箱(battery pack)储能系统中，各个电池的工作特性以及工作环境难以完全一致，这将导致它们在充放电过程中逐渐累积电量上的差异，从而影响整个储能系统的总容量以及使用寿命。为了解决上述问题，通常在电池箱储能系统中还设有电池管理系统(battery management system，bms)，在该电池管理系统中存在用于进行电量均衡的均衡电路。目前均衡电路主要采用以下两种均衡方式：主动均衡和被动均衡。其中，主动均衡需要采用复杂的硬件电路来主动将高电量电池中的电能转移到低电量电池，因此其成本较高。而被动均衡则利用与各个电池连接的多个均衡电阻来被动消耗高电量电池中的电能，因此其成本更低。
3.当前电池管理系统中的均衡电路大多采用被动均衡方式。然而，在被动均衡过程中，均衡电阻由于将电能转换为热能进行消耗而存在严重的发热问题，并且在温度达到一定限制时，均衡电路必须中止工作以等待电阻降温，从而使得被动均衡的效率相对较低。
4.因此，需要一种具备高效的被动均衡功能的新型电池管理系统，以解决均衡电阻的发热问题，从而提高被动均衡的效率。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本公开提供了一种电池管理系统及包含该电池管理系统的电池箱储能系统。
6.根据本公开的一个方面，提供了一种电池管理系统，其特征在于，包括：被动均衡子电路，包括用于对电池电量进行均衡的多个均衡电阻，以及，电池控制主电路；其中，所述被动均衡子电路被设置在与所述电池控制主电路分离的单独电路板上，并与所述电池控制主电路进行连接，并且，所述被动均衡子电路位于所述电池冷却系统的邻近位置并由所述电池冷却系统进行冷却。
7.根据本公开的示例，所述电池冷却系统可以是液冷系统，并包括用于供冷却液体在其中流通以对电池进行冷却的冷却管道，并且，所述被动均衡子电路位于所述冷却管道的邻近位置并由所述冷却管道进行冷却。在该示例中，所述被动均衡子电路可以位于所述冷却液体流入所述冷却管道的入口处。
8.根据本公开的示例，所述电池冷却系统可以是风冷系统，并包括用于对电池进行冷却的第一风扇，并且，所述被动均衡子电路位于所述第一风扇的邻近位置并由所述第一风扇进行冷却。在该示例中，所述风冷系统可以进一步包括设置在电池箱体上的进风口和排风口，并且，所述被动均衡子电路位于邻近所述进风口处。此外，在该示例中，所述风冷系统可以进一步包括设置在所述进风口和所述排风口之间的散热片，所述散热片通过第一导
热结构与电池相接，并用于将热量从所述进风口传导到所述排风口，并且，所述被动均衡子电路通过第二导热结构与所述散热片相接。
9.根据本公开的示例，所述被动均衡子电路上还设置有均衡风扇，用于向所述被动均衡子电路提供附加冷却。
10.根据本公开的示例，所述被动均衡子电路还通过均衡导热结构与电池箱体相连或与电池箱体外部的散热片相连。
11.根据本公开的示例，所述状态信息包括电池的电压信息、电流信息和温度信息中的一个或多个；以及所述电池控制主电路包括：电池信息采集电路，用于采集电池的状态信息；以及信息处理及控制电路，用于基于所采集的电池的状态信息生成控制所述被动均衡子电路和电池冷却系统的控制命令。
12.根据本公开的另一方面，提供了一种电池箱储能系统，其特征在于，包括：电池阵列，由多个电池单体组成；如上所述的电池管理系统；以及，电池箱体，用于容纳所述电池阵列和所述电池管理系统。
13.照此，根据本公开实施例的电池管理系统及包含该电池管理系统的电池箱储能系统能够提供对均衡电阻的冷却，因此解决了均衡电阻的发热问题，提高了被动均衡的效率。此外，由于采用固有的电池冷却系统来提供对均衡电阻的冷却，因此无需额外设置专门的用于电阻冷却的系统，降低了硬件成本。
14.为让本公开的上述特征和优点能更明显易懂，下文列出实施例，并结合附图作详细说明如下。
附图说明
15.附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中，相同的附图标记通常代表相同的部件。
16.图1示出了现有技术中的电池箱储能系统。
17.图2示出了根据本公开实施例的电池管理系统的示例。
18.图3示出了根据本公开实施例的基于液冷系统的电池管理系统的布置的示例。
19.图4示出了根据本公开实施例的基于风冷系统的电池管理系统的布置的示例。
20.图5示出了根据本公开实施例的基于另一风冷系统的电池管理系统的布置的示例。
具体实施方式
21.本公开说明书全文(包括权利要求书)中提及的“第一”、“第二”等用语是用以命名元件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量的上限或下限，亦非用来限制元件的次序。另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同附图标记的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同附图标记或使用相同用语的元件/构件/步骤可以相互参照相关说明。
22.图1示出了现有技术中的电池箱储能系统。如图1所述，在电池箱储能系统100的上箱体101和下箱体104之间布置有电池管理系统102和电池阵列103。其中，电池管理系统102
用于与电池阵列103进行连接，并提供电池状态监测、电量管理和均衡、温度调节、故障诊断等各种电池管理功能。此外，通常电池箱储能系统100中还具备用于为电池阵列103降温的电池冷却系统(未示出)，其能够在电池温度过高时对电池进行冷却，以提高电池的使用寿命。
23.在电池管理系统102采用被动均衡方式的情况下，其内部会包括多个均衡电阻，这些均衡电阻在工作时会产生严重的发热问题，因此还存在对这些均衡电阻进行冷却的需求。根据本公开的实施例，通过将通常设置在电池管理系统内部的均衡电阻分离出电池管理系统并设置在单独的电路板上，使得能够对均衡电阻的位置进行更加灵活的调整，以便于将它们设置在能够利用电池冷却系统进行冷却的恰当位置处，从而解决了均衡电阻的发热问题，提高了被动均衡的效率。
24.图2示出了根据本公开实施例的电池管理系统的示例。如图2所示，电池管理系统200由被动均衡子部件201以及电池控制主部件202构成。其中，被动均衡子部件201是通过将用于对电池电量进行均衡的多个均衡电阻从电池管理系统中分离出来并设置在单独的电路板上而形成的。也就是说，被动均衡子部件201至少包括了用于对电池电量进行均衡的多个均衡电阻。电池控制主部件202为电池管理系统200中除了被动均衡子部件201以外的部分，并用于实现电池管理系统的各种控制功能。在一个示例中，电池控制主部件202可以至少包括了用于采集电池的状态信息的电池信息采集部件(未示出)，以及用于基于所采集的电池的状态信息生成控制该被动均衡子部件201和电池冷却系统的控制命令的信息处理及控制部件(未示出)。在一个示例中，状态信息可以包括电池的电压信息、电流信息和温度信息中的一个或多个，并且电池控制主部件202可以基于这些信息来确定电池的荷电状态(soc)以及运行温度等，以便生成适当的控制命令。
25.在一个示例中，被动均衡子部件201不仅可以包括用于对电池电量进行均衡的多个均衡电阻，还可以包括用于对电流是否流经该多个均衡电阻进行控制的多个开关，从而将电阻和开关作为整体进行冷却。然而，由于该多个开关并不会如同电阻一般产生大量的热量，因此在另一示例中，该多个开关可以不被包括在被动均衡子部件201上，而是可以仍被设置在电池控制主部件202中。
26.在此实施例中，被动均衡子部件201通过引出线203与电池控制主部件202进行连接。在被动均衡子部件201包括了多个开关的示例中，该引出线203不仅包括用于使电流流经该多个均衡电阻的引出线，还包括了用于将电池控制主部件202生成的开关控制信号传递给该多个开关的引出线。在将多个开关设置在电池控制主部件202中的另一个示例中，该引出线203可以仅由用于使电流流经多个均衡电阻的引出线组成，而不包括用于传递开关控制信号的引出线。
27.对于如以上图2所示的电池管理系统200，本公开中通过将被动均衡子部件201的位置设置在电池冷却系统的邻近位置，来实现利用电池冷却系统对均衡电阻进行冷却。接下来将描述根据本公开实施例的基于不同类型的电池冷却系统的电池管理系统的具体布置。
28.图3示出了根据本公开实施例的基于液冷系统的电池管理系统的布置的示例。
29.在此实施例中，采用液冷系统作为电池冷却系统，并且如图3所示，该液冷系统包括了布置在电池阵列103下方的冷却管道301，该冷却管道301用于供冷却液体在其中流通
以对电池进行冷却。此外，如图3进一步示出的，在电池箱储能系统300的下箱体104上还设置有用于使冷却液体流入冷却管道入口的进液口302以及用于使冷却液体流出冷却管道出口的出液口303。在此需要说明的是，虽然在此实施例中将冷却管道301示为布置在电池阵列203的下方，但本公开不限于此，并且可以可选地将冷却管道布置在其他位置，例如布置在电池阵列的上方。此外，在冷却管道中流通的冷却液体可以是水，但也可以是其他类型的导热液体，并且本公开不对此进行限制。
30.基于上述液冷系统，可以将被动均衡子部件201设置在该冷却管道301的邻近位置并由该冷却管道301进行冷却。例如，可以将被动均衡子部件201紧靠冷却管道301布置在其上方或下方。在一个优选示例中，由于在进液口302的位置附近的冷却液体具有最低的温度，因此如图3所示出的，可以将被动均衡子部件201设置在进液口302的位置附近，即设置在冷却液体流入冷却管道的入口处。以此方式，可以最大程度地利用液冷系统来对均衡电阻进行冷却，从而进一步提高了被动均衡的效率。
31.图4示出了根据本公开实施例的基于风冷系统的电池管理系统的布置的示例。
32.在此实施例中，采用风冷系统作为电池冷却系统，并且如图4所示，该风冷系统包括用于对电池进行冷却的第一风扇401。此外，如图4进一步示出的，在电池箱储能系统400的下箱体104上还进一步设置有与第一风扇401对应布置的进风口402和排风口403。在此需要说明的是，虽然在此实施例中将第一风扇401示为安装在电池箱储能系统400的后方，从而使得将进风口402设置在电池箱储能系统400的后方箱体，并且将排风口403设置在电池箱储能系统400的前方箱体，但本公开不限于此，并且可以可选地对第一风扇401的位置和朝向进行调整，从而据此调整进风口和排风口的位置。
33.基于上述风冷系统，可以将被动均衡子部件201设置在该第一风扇401的邻近位置并由该第一风扇401进行冷却。在一个优选示例中，由于在进风口402的位置附件的空气具有最低的温度，因此如图4所示出的，可以将被动均衡子部件201设置在进风口402处。以此方式，可以最大程度地利用风冷系统来对均衡电阻进行冷却，从而进一步提高了被动均衡的效率。
34.图5示出了根据本公开实施例的基于另一风冷系统的电池管理系统的布置的示例。
35.与图4所示的风冷系统相比，图5示出的风冷系统还进一步包括了散热片501，其设置在进风口402和排风口403之间，并且通过第一导热结构502与电池阵列103相接。在此实施例中，电池阵列103上的热量可以经由第一导热结构502被传导到散热片501上进行收集，而散热片501可以将收集的热量从进风口402传导到所述排风口403进而排出。也就是说，与图4所示的风冷系统相比，图5示出的风冷系统不仅通过风扇401采用热对流的方式进行散热，还同时通过散热片501采用热传导的方式进行散热，从而进一步提高了散热效率。
36.基于上述风冷系统，除了通过风扇401朝着被动均衡子部件201吹风以进行散热之外，还可以将被动均衡子部件201通过第二导热结构503与散热片501相接，从而使得被动均衡子部件201上的热量也可以经由第二导热结构503被传导到散热片501上。以此方式，可以进一步利用该散热片501对均衡电阻进行冷却，从而进一步提高了被动均衡的效率。其中，第一导热结构502和第二导热结构503可以是用导热材料制成的导热垫，也可以直接由导热凝胶构成，在此不对其进行限制。
37.可选地，除了利用上述诸如液冷系统或风冷系统的电池冷却系统对被动均衡子部件进行散热以外，还可以在被动均衡子部件上进一步设置专门的均衡风扇(未示出)，从而利用该均衡风扇向被动均衡子部件提供附加冷却，以进一步提高了被动均衡的效率。
38.此外，由于电池箱体通常是由铝合金材料制成的，其也具有良好的散热性能，并且在电池箱体的外部往往还贴附有用于实现进一步散热的散热片，因此，在一实施例中，可以进一步通过均衡导热材料(未示出)将被动均衡子部件与电池箱体相连和/或与电池箱体外部的散热片相连，从而进一步利用电池箱体和电池箱体外部的散热片来为均衡电阻提供冷却。
39.在此需要说明的是，虽然以上实施例采用液冷系统和风冷系统作为电池冷却系统的具体示例，然而本公开并不限于此，并且本公开可以适用于其他类型的冷却系统。也就是说，根据本公开的实施例，通过将均衡电阻分离出电池管理系统并形成单独的被动均衡子部件，使得能够对均衡电阻的位置进行更加灵活的调整，以便于将它们设置在能够利用电池冷却系统进行冷却的恰当位置处，从而解决了均衡电阻的发热问题，提高了被动均衡的效率。
40.虽然本公开已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本公开，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本公开的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本公开的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。