[實用新型]一種集成的一體化模塊

有效

• 申請號: 201520741440.2
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN205004790U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 張云程;奚淡基;周遜偉
• 申請（專利權）人: 杭州協能科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44
• 代理公司: 杭州金道專利代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

技術領域

本實用新型涉及一種集成的一體化模塊。

背景技術

由于蓄電元件（蓄電池、超級電容…）（為了說明方便，以下都用電池、電池組代替）的基本特性，當電壓超過或低于允許范圍時都會導致單體電池、甚至整串電池組的損壞或失效。所以，電池組使用時，保證每個電池單元的電壓在合理范圍內至關重要。即使每個電池單元一致性很高，但是由于每節電池單元的參數在出廠時的細微差別，以及使用過程中不同的接觸電阻、不同的環境溫度等，都可能會導致單節電池衰減速率的不同。當它們串聯在一起組成電池組并進行使用時，就有可能在充電時有部分電池提前充滿電，而放電時有部分電池提前放完電的情況出現。如果不進行均衡的話，就使得電池的實際容量與標定容量有差別，單體電池壽命相對較長，一旦串聯成組使用后，壽命就會因其一致性較差而大大縮短，往往串聯的越多，壽命就越短。因此，串聯電池組需要配備電池均衡系統。

現有技術中分為被動均衡方案和主動均衡方案。其中被動均衡方案主要通過電阻對電壓過高的電池進行放電來實現，該方案電路結構簡單，成本較低，但是均衡電流小，能量利用率低，發熱嚴重；而主動均衡方案均衡電流大，能量損耗較少，但是結構較復雜，成本也較高。要實現真正高效率的均衡，必須采用主動均衡方案。目前主動均衡方案眾多，相互之間差異較大，圖1所示為其中一種方案。從圖1可以看出，初級線圈與整個電池組相連，次級線圈與每個電池單元相連，通過微控制器控制來達到電池均衡的目的。工作方法如下：對所有單體電池進行電壓采樣，計算平均值，然后篩選出電壓偏離平均值最大的電池單元，比如第一節電池電壓與平均值偏差最大，并低于平均值，則閉合主開關S0，電池組開始對變壓器充電，斷開主開關S0，閉合開關S1，變壓器存儲的能量轉移到第一節電池中。若第n節電池電壓與平均值偏差最大，并高于平均值，此時閉合開關Sn，該電池多余的能量通過磁場的形式儲存，斷開開關Sn，閉合主開關S0，變壓器從儲能模式進入能量輸出模式，將能量傳送給整個電池組。如此，對電壓偏高的單體電池釋放能量，對電壓偏低的單體電池輸入能量，實現整組電池的均衡。存在以下缺點：

1、整組電池同一時間最多只有一節電池均衡，均衡效率低。

2、均衡并無電池電壓檢測、均衡工作狀態控制（這兩個功能都是靠電池管理系統，即BMS實現的）和均衡電路狀態檢測功能，只實現了簡單的均衡，大批量應用、升級、維護困難。

發明內容

本實用新型提供了一種提高了系統可維護性、方便了系統升級的集成的一體化模塊。

本實用新型采用的技術方案是：

一種集成的一體化模塊，其連接在電池組與電池管理系統之間，其特征在于：包括模塊本體，所述模塊本體內集成有采樣電池組電壓和溫度信息的采樣模塊、用于與電池管理系統信息通訊的通信模塊、對電池組及電池管理系統進行保護的保護模塊、實現電池間均衡的均衡模塊以及控制均衡模塊開啟及關閉的控制模塊。本實用新型的一體化模塊將采樣、通信、保護、均衡、控制功能集成在一起，方便產品升級和維護，模塊化生產，節省成本。而且實現了電壓采樣功能，電池管理系統中的采集用的模擬前端可以省略，降低了成本。電壓、溫度等信息通過通信模塊可以直接傳輸給電池管理系統，電池管理系統能夠實時監控和控制各模塊的工作狀態，能通過控制模塊對均衡模塊下大強制均衡指令，只需升級電池管理系統的軟件就能完成均衡方案的升級。

進一步，所述通信模塊包括用于正常通訊的RS485通信模塊和通訊異常時報警的緊急報警模塊，當所述緊急報警模塊啟動時，均衡模塊進入自主均衡模式。本實用新型具有保護和報警措施，提高了系統的可靠性。

本實用新型的有益效果：

1、實現了采樣通信保護控制均衡一體化，在模塊中集成了所有上述功能，方便產品升級和維護；

2、實現了電壓采樣功能，基本可以省略電池管理系統中為電池電壓采集而使用的模擬前端芯片，節省成本；

3、一體化模塊通過RS485通信實時地上報電壓信息、溫度信息和各種狀態信息，電池管理系統能夠實時監控各個模塊的工作；

4、電池管理系統能夠下達強制均衡指令，控制所有模塊的工作狀態，同時只需要升級電池管理系統軟件就能完成均衡方案升級；

5、具有保護和報警措施，提高了系統的可靠性；

6、模塊化生產、節省成本。

附圖說明

圖1是現有一種均衡方案的結構示意圖。

圖2是本實用新型的結構示意圖。

圖3是本實用新型擴展使用的結構示意圖。