一种蓄电池组能量监控系统的制作方法
【专利摘要】本发明适用于电池充放电控制领域，提供了一种蓄电池组能量监控系统。本发明通过在蓄电池组能量监控系统中采用多个能量控制与检测装置、蓄电池组充放电装置以及主控制装置，整个蓄电池组能量监控系统的结构简单，各部分之间的布线少，节省了系统成本，且通过对多个蓄电池组中的每个蓄电池组的单体蓄电池进行能量状态信息监控和对比，能够实时调整对蓄电池组的充放电控制，解决了现有技术所存在的无法为用户提供蓄电池组的能量状态信息以实现对蓄电池组的实时监控，且成本高的问题。
【专利说明】一种蓄电池组能量监控系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于电池充放电控制领域，尤其涉及一种蓄电池组能量监控系统。
【背景技术】
[0002] 目前，在许多电子设备中都需要用到蓄电池作为电源供给，而电子设备中一般都 是采用多个蓄电池串联组成的蓄电池组进行供电的。由于每个单体蓄电池的生产工艺略有 差别，当一个蓄电池组中的部分蓄电池充满电时，可能存在某个蓄电池为充满电，这样就会 在对整个蓄电池组继续进行充电时出现过充现象，从而导致蓄电池组的损坏，进而缩短蓄 电池的使用寿命，而对于过放现象，也是如此。因此，现有技术提出了一种电池管理系统， 其可以对电池的电压和电流进行监控以防止蓄电池出现过充或过放的现象，进而提高蓄 电池的利用率，且延长蓄电池的使用寿命。然而，虽然现有的电池管理系统（BMS，Battery Management System)能够实现上述功能，但其无法为用户提供蓄电池组的能量状态信息以 实现对蓄电池组的实时监控，且现有的电池管理系统因布线多且结构复杂而存在成本较高 的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种蓄电池组能量监控系统，旨在解决现有技术所存在的 无法为用户提供蓄电池组的能量状态信息以实现对蓄电池组的实时监控，且成本高的问 题。
[0004] 本发明是这样实现的，一种蓄电池组能量监控系统，与多个蓄电池组连接，所述多 个蓄电池组是由多个独立的蓄电池组串联而成，所述蓄电池组能量监控系统还与电池管理 系统连接，所述电池管理系统对所述多个蓄电池组的每一个蓄电池组中的单体蓄电池的状 态信息进行获取；
[0005] 所述蓄电池组能量监控系统包括：
[0006] 多个能量控制与检测装置，与所述多个蓄电池组及电源连接，所述多个能量控制 与检测装置的数量与所述多个蓄电池组的数量相同，所述多个能量控制与检测装置中的每 一个能量控制与检测装置用于按照预设电压值和预设电流值对所述多个蓄电池组中的每 一个蓄电池组进行充电控制，并检测和获取所述每一个蓄电池组中的单体蓄电池的能量状 态息；
[0007] 蓄电池组充放电装置，与所述多个蓄电池组串联连接，用于根据控制指令对所述 多个蓄电池组进行充电或放电控制；
[0008] 主控制装置，与所述电池管理系统、所述多个能量控制与检测装置、所述蓄电池组 充放电装置及所述电源连接，用于将所述多个能量控制与检测装置所获取的电池状态信息 进行显示，根据所述多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息向所述蓄电池组充放 电装置发出所述控制指令，并将所述电池管理系统所获取的能量状态信息与所述多个能量 控制与检测装置所获取的能量状态信息进行对比，当对比误差超过预设误差阈值的次数达 到预设限定值时，则针对当前单体蓄电池进行报警处理和/或控制与所述当前单体蓄电池 对应的能量控制与检测装置以及所述蓄电池组充放电装置停止工作。
[0009] 本发明通过在蓄电池组能量监控系统中采用多个能量控制与检测装置、蓄电池组 充放电装置以及主控制装置，整个蓄电池组能量监控系统的结构简单，各部分之间的布线 少，节省了系统成本，且通过对多个蓄电池组中的每个蓄电池组的单体蓄电池进行状态信 息监控和对比，能够实时调整对蓄电池组的充放电控制，从而解决了现有技术所存在的无 法为用户提供蓄电池组的能量状态信息以实现对蓄电池组的实时监控，且成本高的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1是本发明实施例提供的蓄电池组能量监控系统的结构图：
[0011] 图2是本发明实施例提供的蓄电池组能量监控系统中的能量控制与检测装置的 示例结构图；
[0012] 图3是本发明实施例提供的蓄电池组能量监控系统中的主控制装置的示例结构 图。
【具体实施方式】
[0013] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0014] 本发明实施例通过蓄电池组能量监控系统中采用多个能量控制与检测装置、蓄电 池组充放电装置以及主控制装置，整个蓄电池组能量监控系统的结构简单，各部分之间的 布线少，节省了系统成本，且通过对多个蓄电池组中的每个蓄电池组的单体蓄电池进行能 量状态信息监控和对比，能够实时调整对蓄电池组的充放电控制。
[0015] 图1示出了本发明实施例提供的蓄电池组能量监控系统的结构，为了便于说明， 仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：
[0016] 本发明实施例所提供的蓄电池组能量监控系统100与多个蓄电池组连接，多个蓄 电池组是由多个独立的蓄电池组200串联而成.蓄电池组能量监控系统100还与电池管理 系统101连接，电池管理系统101对多个蓄电池组的每一个蓄电池组200中的单体蓄电池 的状态信息进行获取。
[0017] 蓄电池组能量监控系统100包括：
[0018] 多个能量控制与检测装置，与多个蓄电池组及电源105连接，多个能量控制与检 测装置的数量与多个蓄电池组的数量相同，多个能量控制与检测装置中的每一个能量控制 与检测装置102用于按照预设电压值和预设电流值对多个蓄电池组中的每一个蓄电池组 200进行充电控制，并检测和获取每一个蓄电池组200中的单体蓄电池的能量状态信息；
[0019] 蓄电池组充放电装置103，与多个蓄电池组串联连接，用于根据控制指令对多个蓄 电池组进行充电或放电控制；
[0020] 主控制装置104,与电池管理系统101、多个能量控制与检测装置、蓄电池充放电 装置103及电源105连接，用于将多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息进行显 示，根据多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息向蓄电池组充放电装置103发出 所述控制指令，并将电池管理系统101所获取的能量状态信息与多个能量控制与检测装置 所获取的能量状态信息进行对比，当对比误差超过预设误差阈值的次数达到预设限定值 时，则针对当前单体蓄电池进行报警处理和/或控制与当前单体蓄电池对应的能量控制与 检测装置102以及蓄电池组充放电装置103停止工作。
[0021] 其中，能量控制与检测装置102按照预设电压值和预设电流值对蓄电池组200进 行充电控制的过程实际上就是以恒流恒压模式进行充电的过程。多个能量控制与检测装置 所获取的能量状态信息和电池管理系统101所获取的能量状态信息均包括单体蓄电池的 电压值、电流值、容量及温度值；对比误差是指电池管理系统101所获取的能量状态信息中 的单体蓄电池的电压值、电流值、容量及温度值与多个能量控制与检测装置所获取的能量 状态信息中的单体蓄电池的电压值、电流值、容量及温度值之间的差值。
[0022] 进一步地，当主控制装置104根据多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信 息获知当前单体蓄电池的电压达到预设电压阈值时，则主控制装置104发出相应的控制指 令控制蓄电池组充放电装置103按照预设电流递减值减小对多个蓄电池组的充电电流或 放电电流，直至充电电流或放电电流达到预设最小电流值时，主控制装置104发出停机指 令控制蓄电池组充放电装置103停止工作。此外，预设最小电流值小于或等于能量控制与 检测装置的预设电流值，这样就能在对蓄电池组进行充放电控制的过程中使蓄电池的电压 稳定在一个预设的数值，进而达到能量对齐管理的目的。
[0023] 进一步地，多个能量控制与检测装置与主控制装置104之间可以通过CAN总线、 RS485总线或者RS232总线进行数据通信；主控制装置104与电池管理系统101之间可以 通过CAN总线、RS485总线或者RS232总线进行数据通信。
[0024] 作为本发明一实施例，如图2所示，能量控制与检测装置102包括控制模块1021 和多个DC/DC充电模块。
[0025] 控制模块1021与电源105及主控制装置104连接，控制模块1021用于根据主控 制装置104发出的控制指令控制多个DC/DC充电模块按照预设电压值和预设电流值对多个 蓄电池组中的每一个蓄电池组200进行充电控制，并将多个DC/DC充电模块所获取的每一 个蓄电池组200中的单体蓄电池的能量状态信息反馈回主控制装置104。
[0026] 多个DC/DC充电模块与控制模块1021连接，多个DC/DC充电模块的数量与能量控 制与检测装置102所对应的蓄电池组中的单体蓄电池的数量相同，多个DC/DC充电模块中 的每一个DC/DC充电模块1022分别与蓄电池组中的单体蓄电池--对应地连接，每一个 DC/DC充电模块1022的电压正极V+和电流正极1+连接单体蓄电池的正极，每一个DC/DC 充电模块1022的电压负极V-和电流负极I-连接单体蓄电池的负极，每一个DC/DC充电模 块1022的电压正极V+和电压负极V-用于对单体蓄电池的电压值进行检测，每一个DC/DC 充电模块1022的电流正极1+和电流负极I-用于对单体蓄电池的电流值进行检测，每一个 DC/DC充电模块1022的温度检测端T与单体蓄电池连接，每一个DC/DC充电模块1022的温 度检测端T用于检测单体蓄电池的温度值。
[0027] 作为本发明一实施例，如图3所示，主控制装置104包括主控制器1041和显示器 1042。
[0028] 主控制器1041与控制模块1021、蓄电池组充放电装置103、电池管理系统101及 电源105连接，用于根据多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息向蓄电池组充放 电装置103发出控制指令，并将电池管理系统101所获取的能量状态信息与多个能量控制 与检测装置所获取的能量状态信息进行对比，当对比误差超过预设误差阈值的次数达到预 设限定值时，则针对当前单体蓄电池发出报警指令和/或控制与当前单体蓄电池对应的能 量控制与检测装置102以及蓄电池组充放电装置103停止工作。其中，主控制器1041可以 是单片机、ARM处理器或者其他具备数据处理能力的逻辑电路。
[0029] 显示器1042与主控制器1041及电源105连接，其用于将多个能量控制与检测装 置所获取的能量状态信息进行显示以及根据主控制器1041发出的报警指令显示报警信 息。其中，显示器1042可以是IXD显示器、LED显示器或CRT显示器，在具体应用中可根据 实际情况择一选用。
[0030] 在本发明其他实施例中，主控制装置104还可进一步包括声光报警模块1043,声 光报警模块1043与主控制器1041及所述电源105连接，其用于根据主控制器1041发出的 报警指令进行声光报警，例如，类似于警报声和预警灯等发出闪烁灯光和声音报警。
[0031] 从上述可知，主控制装置104在针对当前单体蓄电池进行报警处理可以通过显示 器1042显示报警信息或者通过声光报警模块1043进行声光报警来实现。
[0032] 以下结合工作原理对上述的蓄电池组能量监控系统100作进一步说明：
[0033] 在蓄电池组能量监控系统100工作过程中，在多个能量控制与检测装置分别对多 个蓄电池组进行恒流恒压充电的同时，蓄电池组充放电装置103对多个蓄电池组可以进行 充电控制或放电控制。如果每个能量控制与检测装置102中的控制模块1021向主控制器 1041所反馈的能量状态信息中出现某一单体蓄电池的电压值达到预设电压阈值，主控制装 置104发出相应的控制指令控制蓄电池组充放电装置103按照预设电流递减值减小对多个 蓄电池组的充电电流或放电电流，直至充电电流或放电电流达到预设最小电流值时，与当 前单体蓄电池对应的能量控制与检测装置102停止工作，而能量控制与检测装置102则继 续以恒流恒压模式对蓄电池组200进行充电，直到接收到主控制器1041发出的停机指令时 才会停止工作。与此同时，每个能量控制与检测装置102中的控制模块1021还将每个蓄电 池组200中的单体蓄电池的电压值、电流值、容量及温度值通过通讯总线（CAN总线、RS485 总线或RS232总线）反馈回主控制器1041，并由主控制器1041控制显示器1042显示单体 蓄电池的电压值、电流值、容量及温度值等信息，同时，电池管理系统101也会获取并反馈 每个蓄电池组200中的单体蓄电池的电压值、电流值、容量及温度值至主控制器1041，然后 由主控制器1041对控制模块1021和电池管理系统101所反馈回来的每个蓄电池组200中 的单体蓄电池的电压值、电流值、容量及温度值进行对比，如果出现某一参数值（电压值、电 流值、容量或温度值）的对比误差超过预设误差阈值的次数达到预设限定值(例如3次)，则 主控制器1041会通过显示器1042向用户发出报警信息(或者通过声光报警模块1043发出 声光报警)，并且还可以直接控制与当前单体蓄电池对应的能量控制与检测装置102以及蓄 电池组充放电装置103停止工作以达到保护蓄电池的作用。
[0034] 从上述的蓄电池组能量监控系统100可以看出，蓄电池组能量监控系统100具备 了 BMS的所有功能，其同样能够获取单体蓄电池的能量状态信息，并且能够对单体蓄电池 起到检测、控制及参数对比的作用，如果在某些不需要对能量状态信息进行对比的场合，蓄 电池组能量监控系统100还可以在脱离电池管理系统101的情况下完成对蓄电池的能量对 齐管理，这样就能使整个系统的成本更低，有利于本系统的普及应用。此外，在能量控制与 检测装置102能够独立完成对蓄电池组200的能量对齐管理时，能量控制与检测装置102 就不再需要通过通讯总线（CAN总线、RS485总线或RS232总线）与主控制装置104连接，这 样就能减少通讯总线，且主控制装置104也就不再需要显示器1042和声光报警模块1043 分别进行信息显示和声光报警，这样就可以更进一步地节省系统的整体成本。
[0035] 本发明实施例通过在蓄电池组能量监控系统中采用多个能量控制与检测装置、蓄 电池组充放电装置以及主控制装置，整个蓄电池组能量监控系统的结构简单，各部分之间 的布线少，节省了系统成本，且通过对多个蓄电池组中的每个蓄电池组的单体蓄电池进行 能量状态信息监控和对比，能够实时调整对蓄电池组的充放电控制，解决了现有技术所存 在的无法为用户提供蓄电池组的能量状态信息以实现对蓄电池组的实时监控，且成本高的 问题。
[0036] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种蓄电池组能量监控系统，与多个蓄电池组连接，所述多个蓄电池组是由多个独 立的蓄电池组串联而成，所述蓄电池组能量监控系统还与电池管理系统连接，所述电池管 理系统对所述多个蓄电池组的每一个蓄电池组中的单体蓄电池的能量状态信息进行获取； 其特征在于，所述蓄电池组能量监控系统包括： 多个能量控制与检测装置，与所述多个蓄电池组及电源连接，所述多个能量控制与检 测装置的数量与所述多个蓄电池组的数量相同，所述多个能量控制与检测装置中的每一个 能量控制与检测装置用于按照预设电压值和预设电流值对所述多个蓄电池组中的每一个 蓄电池组进行充电控制，并检测和获取所述每一个蓄电池组中的单体蓄电池的状态信息； 蓄电池组充放电装置，与所述多个蓄电池组串联连接，用于根据控制指令对所述多个 蓄电池组进行充电或放电控制； 主控制装置，与所述电池管理系统、所述多个能量控制与检测装置、所述蓄电池组充放 电装置及所述电源连接，用于将所述多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息进行 显示，根据所述多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息向所述蓄电池组充放电装 置发出所述控制指令，并将所述电池管理系统所获取的能量状态信息与所述多个能量控制 与检测装置所获取的能量状态信息进行对比，当对比误差超过预设误差阈值的次数达到预 设限定值时，则针对当前单体蓄电池进行报警处理和/或控制与所述当前单体蓄电池对应 的能量控制与检测装置以及所述蓄电池组充放电装置停止工作。
2. 如权利要求1所述的蓄电池组能量监控系统，其特征在于，当所述主控制装置根据 所述多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息获知当前单体蓄电池的电压达到预 设电压阈值时，所述主控制装置104发出相应的控制指令控制所述蓄电池组充放电装置按 照预设电流递减值减小对多个蓄电池组的充电电流或放电电流，直至所述充电电流或所述 放电电流达到预设最小电流值时，所述主控制装置发出停机指令控制所述蓄电池组充放电 装置停止工作。
3. 如权利要求2所述的蓄电池组能量监控系统，其特征在于，所述预设最小电流值小 于或等于所述预设电流值。
4. 如权利要求1所述的蓄电池组能量监控系统，其特征在于，所述能量控制与检测装 置包括控制模块和多个DC/DC充电模块； 所述控制模块与所述电源及所述主控制装置连接，所述控制模块用于根据所述主控制 装置发出的控制指令控制所述多个DC/DC充电模块按照预设电压值和预设电流值对所述 多个蓄电池组中的每一个蓄电池组进行充电控制，并将所述多个DC/DC充电模块所获取的 每一个蓄电池组中的单体蓄电池的能量状态信息反馈回所述主控制装置； 所述多个DC/DC充电模块与所述控制模块连接，所述多个DC/DC充电模块的数量与所 述能量控制与检测装置所对应的蓄电池组中的单体蓄电池的数量相同，所述多个DC/DC充 电模块中的每一个DC/DC充电模块分别与蓄电池组中的单体蓄电池一一对应地连接，每一 个DC/DC充电模块的电压正极和电流正极连接单体蓄电池的正极，所述每一个DC/DC充电 模块的电压负极和电流负极连接单体蓄电池的负极，所述每一个DC/DC充电模块的电压正 极和电压负极用于对单体蓄电池的电压值进行检测，所述每一个DC/DC充电模块的电流正 极和电流负极用于对单体蓄电池的电流值进行检测，所述每一个DC/DC充电模块的温度检 测端与单体蓄电池连接，所述每一个DC/DC充电模块的温度检测端用于检测单体蓄电池的 温度值。
5. 如权利要求4所述的蓄电池组能量监控系统，其特征在于，所述主控制装置包括主 控制器和显示器； 所述主控制器与所述控制模块、所述蓄电池组充放电装置、所述电池管理系统及所述 电源连接，所述主控制器用于根据所述多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息向 所述蓄电池组充放电装置发出控制指令，并将所述电池管理系统所获取的能量状态信息与 所述多个能量控制与检测装置所获取的能量状态信息进行对比，当所述对比误差超过所述 预设误差阈值的次数达到所述预设限定值时，则针对当前单体蓄电池发出报警指令和/或 控制与所述当前单体蓄电池对应的能量控制与检测装置以及所述蓄电池组充放电装置停 止工作； 所述显示器与所述主控制器及所述电源连接，所述显示器用于将所述多个能量控制与 检测装置所获取的能量状态信息进行显示以及根据所述主控制器发出的报警指令显示报 警信息。
6. 如权利要求5所述的蓄电池组能量监控系统，其特征在于，所述主控制装置还包括 声光报警模块，所述声光报警模块与所述主控制器及所述电源连接，所述声光报警模块用 于根据所述主控制器发出的报警指令进行声光报警。
【文档编号】H02J7/00GK104113090SQ201310131536
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2013年4月16日
【发明者】毛广甫 申请人:毛广甫