(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110071554 A(43)申请公布日 2019.07.30
(21)申请号 201910473746.7(22)申请日 2019.06.01
(71)申请人 深圳市永航新能源技术有限公司
地址 518100 广东省深圳市龙华新区大浪
办事处高峰社区华荣路148号澳华工业区厂房8栋三、四楼(72)发明人 魏武 文绍喜
(74)专利代理机构 深圳大域知识产权代理有限
公司 44479
代理人 肖华(51)Int.Cl.
H02J 7/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图4页
CN 110071554 A(54)发明名称
一种电池BMS并联扩容结构(57)摘要
一种电池BMS并联扩容结构，它涉及电池扩
多个电池管理系统，多个所容技术领域。它包括：
述电池管理系统上均设置有通信接口和输出接口，多个所述输出接口的相同引脚并接；当所述输出接口和所述通信接口接入负载系统时，多个所述电池管理系统通过所述输出接口为所述负载系统供电，所述负载系统通过所述通信接口获取多个所述电池管理系统内的电池信息并用于为所述负载系统的智能化提供数据支持；当所述输出接口接入电源系统时，所述电源系统通过所述输出接口为多个所述电池管理系统充电。采用上述技术方案的电池BMS并联扩容结构有效扩展了电池的容量，具有电能储量大，续航时间长，充放电方便的优势。
CN 110071554 A
权 利 要 求 书
1/1页
1.一种电池BMS并联扩容结构，其特征在于，包括：多个电池管理系统(1)，多个所述电池管理系统(1)上均设置有通信接口(3)和输出接口(2)，多个所述输出接口(2)的相同引脚并接；
当所述输出接口(2)和所述通信接口(3)接入负载系统时，多个所述电池管理系统(1)通过所述输出接口(2)为所述负载系统供电，所述负载系统通过所述通信接口(3)获取多个所述电池管理系统(1)内的电池信息并用于为所述负载系统的智能化提供数据支持；
当所述输出接口(2)接入电源系统时，所述电源系统通过所述输出接口(2)为多个所述电池管理系统(1)充电。
2.根据权利要求1所述的电池BMS并联扩容结构，其特征在于，所述电池管理系统(1)包括：电池组(4)、所述输出接口(2)、充放电开关组(S1、S2)、MCU处理模块(6)、保护模块(7)以及通信模块(8)；
所述充放电开关组(S1、S2)连接在所述电池组(4)与所述输出接口(2)之间，并通过所述保护模块(7)与所述MCU处理模块(6)连接；
所述保护模块(7)分别与所述充放电开关组(S1、S2)连接和所述MCU处理模块(6)连接，所述保护模块(7)用于监控所述电池组(4)状态并将状态信息发送至所述MCU处理模块(6)以保护电池安全运行，所述保护模块(7)还用于接收所述MCU处理模块(6)的控制指令并根据该指令控制所述充放电开关组(S1、S2)，以控制所述电池组(4)充电或放电；
所述通信模块(8)分别与所述通信接口(3)和所述MCU处理模块(6)连接，所述通信模块(8)用于与外部系统连接以响应外部系统的命令或与外部系统进行信息交互或接收外部信息以完成电池管理系统(1)内部的协调管理；
所述MCU处理模块(6)用于采集保护模块(7)发出的信息或通信模块(8)接收的信息，所述MCU处理模块(6)用于对采集的信息进行分析处理并根据处理的结果向所述保护模块(7)、所述通信模块(8)发出控制指令。
3.根据权利要求2所述的电池BMS并联扩容结构，其特征在于，所述充放电开关组(S1、S2)包括：连接在所述输出接口(2)和所述多串电池组(4)负极之间的充电开关(S1)；以及，连接在所述充电开关(S1)和所述多串电池组(4)负极之间的放电开关(S2)。
4.根据权利要求3所述的电池BMS并联扩容结构，其特征在于，所述放电开关(S2)为带有本体二极管(14)的第一MOS管开关(12)，所述充电开关(S1)为带有本体二极管(14)的第二MOS管开关(13)。
5.根据权利要求4所述的电池BMS并联扩容结构，其特征在于，所述第一MOS管开关(12)与所述第二MOS管开关(13)串联，且所述第一MOS管开关(12)的本体二极管(14)的负极与所述第二MOS管开关(13)的本体二极管(14)的负极连接。
6.根据权利要求5所述的电池BMS并联扩容结构，其特征在于，所述电池管理系统(1)还包括：与所述MCU处理模块(6)连接的、用于收集所述电池管理系统(1)异常信息并对异常信息进行分析处理以实现异常保护的异常处理模块(9)。
2
CN 110071554 A
说 明 书
一种电池BMS并联扩容结构
1/4页
技术领域
[0001]本发明涉及电池扩容技术领域，具体涉及一种电池BMS并联扩容结构。
背景技术[0002]动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。
[0003]通常动力电池是不可以并联使用的，因为本身动力电池内阻小，容量大，活性高，当电池在并联的时候，电池组之间极小的性能差异就会导致电池组之间相互放电，甚至会短路，引起灾难性的后果，所以动力电池一般都难以并联使用。但是，动力电池的容量有限，为了实现电池的容量倍增，为负载系统提供更长的续航时间，一种电池BMS并联扩容结构亟待发掘。
发明内容
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种电池BMS并联扩容结构，其能够将多个电池管理系统的输出接口的相同引脚并接后接入负载系统，从而实现多个电池管理系统通同时为负载系统供电，同时，能够通过该输出接口为多个电池管理系统充电，有效扩展了电池的容量，具有电能储量大，续航时间长，充放电方便，运输、安装方便的优势。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电池BMS并联扩容结构，包括：多个电池管理系统，多个所述电池管理系统上均设置有通信接口和输出接口，多个所述输出接口的相同引脚并接；当所述输出接口和所述通信接口接入负载系统时，多个所述电池管理系统通过所述输出接口为所述负载系统供电，所述负载系统通过所述通信接口获取多个所述电池管理系统内的电池信息并用于为所述负载系统的智能化提供数据支持；当所述输出接口接入电源系统时，所述电源系统通过所述输出接口为多个所述电池管理系统充电。[0006]所述电池管理系统包括：电池组、所述输出接口、充放电开关组、MCU处理模块、保护模块以及通信模块；所述充放电开关组连接在所述电池组与所述输出接口之间，并通过所述保护模块与所述MCU处理模块连接；所述保护模块分别与所述充放电开关组连接和所述MCU处理模块连接，所述保护模块用于监控所述电池组状态并将状态信息发送至所述MCU处理模块以保护电池安全运行，所述保护模块还用于接收所述MCU处理模块的控制指令并根据该指令控制所述充放电开关组，以控制所述电池组充电或放电；所述通信模块分别与所述通信接口和所述MCU处理模块连接，所述通信模块用于与外部系统连接以响应外部系统的命令或与外部系统进行信息交互或接收外部信息以完成电池管理系统内部的协调管理；所述MCU处理模块用于采集保护模块发出的信息或通信模块接收的信息，所述MCU处理模块用于对采集的信息进行分析处理并根据处理的结果向所述保护模块、所述通信模块发出控制指令。
[0007]所述充放电开关组包括：连接在所述输出接口和所述多串电池组负极之间的充电
3
CN 110071554 A
说 明 书
2/4页
开关；以及，连接在所述充电开关和所述多串电池组负极之间的放电开关。[0008]所述放电开关为带有本体二极管的第一MOS管开关，所述充电开关为带有本体二极管的第二MOS管开关。
[0009]所述第一MOS管开关与所述第二MOS管开关串联，且所述第一MOS管开关的本体二极管的负极与所述第二MOS管开关的本体二极管的负极连接。[0010]所述电池管理系统还包括：与所述MCU处理模块连接的、用于收集所述电池管理系统异常信息并对异常信息进行分析处理以实现异常保护的异常处理模块。[0011]采用上述技术方案后，本发明有益效果为：[0012]1、通过将多个电池管理系统输出接口的相同引脚并接后接入负载系统，从而实现多个电池管理系统通同时为负载系统供电，同时，通过通信接口将电池管理系统的通信模块接入负载系统，使得负载系统能够获取每个电池管理系统内的电池组信息，从而为负载系统的智能化提供数据支持，这样设置的电池BMS并联扩容结构有效扩展了电池的容量，延长了电池的续航时间。[0013]2、通过在电池内部设置保护模块，并通过保护模块对电池状态进行监控，并将状态信息发送至MCU处理模块进行分析处理，从而有效保证了电池管理系统的运行安全，同时，设置异常处理模块对电池异常信息进行分析处理，从而实现在电池组出现异常时保护。[0014]3、通过在电池管理系统的电池组与输出端口之间设置充电开关与放电开关，从而实现电池管理系统的充电与放电，进而实现电池并连接结构的充电与放电；在待机状态或接入负载时，放电开关打开且充电开关关闭，此时放电回路中的内阻降低，该电池管理系统不会从其他电池管理系统的主回路中吸收电路，从而有效避免了电池管理系统之间的相互放电的现象；同时，输出端口既能够实现放电，又能够为多个电池管理系统充电，从而保证电池BMS并联扩容结构充放电的便捷性。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是实施例1的整体结构示意图；
[0017]图2是实施例1中单个电池管理系统结构示意图及放电电流流向示意图；[0018]图3是实施例1中单个电池管理系统结构示意图及充电电流流向示意图；[0019]图4是实施例2的结构示意图。[0020]附图标记说明：1、电池管理系统；2、输出接口；3、通信接口；4、电池组；6、MCU处理模块；7、保护模块；8、通信模块；9、异常处理模块；S1、充电开关；S2、放电开关；12、第一MOS管开关；13、第二MOS管开关；14、本体二极管；15、第三MOS管；16、第一二极管；17、第四MOS管；18、第二二极管。具体实施方式
[0021]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
4
CN 110071554 A[0022]
说 明 书
3/4页
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人
员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。[0023]实施例1：本实施例涉及一种电池BMS并联扩容结构，如图1所示，该扩容结构主要用于低速电动车的电池，且该扩容结构包括有多个电池管理系统1。[0024]进一步，如图1-3所示，多个电池管理系统1上均设置有通信接口3和输出接口2，多个输出接口2的相同引脚并接。当输出接口2和通信接口3接入负载系统时，多个电池管理系统1通过输出接口2为负载系统供电，负载系统通过通信接口3获取多个电池管理系统1内的电池信息并用于为负载系统的智能化提供数据支持。当输出接口2接入电源系统时，电源系统通过输出接口2为多个电池管理系统1充电。[0025]其中，如图1-3所示，电池管理系统1包括：电池组4、输出接口2、充放电开关组S1、S2、MCU处理模块6、保护模块7、通信模块8以及异常处理模块9。[0026]如图1-3所示，充放电开关组S1、S2连接在电池组4与输出接口2之间。充放电开关S1、S2通过保护模块7与MCU处理模块6连接。保护模块7分别与充放电开关组S1、S2连接和MCU处理模块6连接。保护模块7用于监控电池组4状态、并将状态信息发送至MCU处理模块6，从而保护电池安全运行。此外，保护模块7还用于接收MCU处理模块6的控制指令并根据该指令控制充放电开关组S1、S2，以控制电池组4充电或放电。通信模块8分别与通信接口3和MCU处理模块6连接。通信模块8用于与外部系统连接，从而响应外部系统的命令、或与外部系统进行信息交互、或接收外部信息以完成电池管理系统1内部的协调管理。MCU处理模块6用于采集保护模块7发出的信息或通信模块8接收的信息。MCU处理模块6用于对采集的信息进行分析处理、并根据处理的结果向保护模块7、通信模块8发出控制指令。异常处理模块9与MCU处理模块6连接，异常处理模块9用于收集电池管理系统1异常信息、并对异常信息进行分析处理以实现异常保护。此处的通信模块8、MCU处理模块6、异常处理模块9和保护模块7均属于现有技术，故不再赘述。[0027]如图1-3所示，充放电开关组S1、S2包括：充电开关S1以及放电开关S2。充电开关S1连接在输出接口2和多串电池组4负极之间。放电开关S2连接在充电开关S1和多串电池组4负极之间。
[0028]如图1-3所示，放电开关S1为带有本体二极管14的第一MOS管开关12，充电开关S2为带有本体二极管14的第二MOS管开关13。具体地，第一MOS管开关12与第二MOS管开关13串联，且第一MOS管开关12的本体二极管14的负极与第二MOS管开关13的本体二极管14的负极连接。
[0029]如图2所示，在输出接口2接入负载系统时，电池管理系统1对外放电，此时，第一MOS管开关12闭合，第二MOS管开关13断开，电流从电池组4的正极流出，并通过输出接口2流入负载系统的正极，并从负载系统的负极通过输出接口2流向第二MOS管开关13，电流流入第二MOS管开关13后，由于第二MOS管开关13断开，且第二MOS管开关13的本体二极管14的正极接入输出接口2，流入第二MOS管开关13的电流通过第二MOS管开关13上的本体二极管14流向第一MOS管开关12，并通过第一MOS管开关12上的源极与漏极流入电池组4的负极，从而形成放电回路对负载系统供电。当放电电流达到限值后第二MOS管开关13闭合,降低放电回路阻抗。
5
CN 110071554 A[0030]
说 明 书
4/4页
相反，如图3所示，在输出接口2接入电源系统时，电源系统为电池管理系统1内的
电池组4充电，此时，第一MOS管开关12断开，第二MOS管开关13闭合，电源系统的正极通过输出接口2与电池组4的正极连接，电流从输出接口2流入的电池组4的正极，电流流经电池组4后，从电池组4的负极流入第一MOS管开关12，由于第一MOS管开关12断开，且第一MOS管开关12的正极接入电池组4的负极，流入第一MOS管开关12的电流通过第一MOS管开关12上的本体二极管14流向第二MOS管开关13，并通过第二MOS管开关13上的源极与漏极流入电源系统的负极，从而形成充电回路对电池管理系统1内的电池组4充电。当充电电流达到限值后第一MOS管开关12闭合,降低充电回路阻抗。[0031]本实施例的工作原理大致如下述：当该电池BMS并联扩容结构接入负载时，首先仅有最高电压的电池管理系统1开始对外放电，此时打开充电开关S1，关闭放电开关S1，当放电电流超过门限值后，打开充电开关S2，从而降低放电回路中的内阻，使得独立的电池管理系统1不会从其他并接的电池管理系统1中吸收电路，进而避免了独立的电池管理系统1之间仙湖放电的现象；在最高电压的电池管理系统1放电到次高的电池管理系统1相同时，次高的电池管理系统1也开始放电，此时，放电电池管理系统1之间的电压近似于相等，以此类推，直至所有的电池管理系统1的电压相同，即电池BMS并联扩容结构达到平衡状态，从而对负载系统进行统一放电直至电量耗尽。这样设置的电池BMS并联扩容结构，其能够将多个电池管理系统1的输出接口2的相同引脚并接后接入负载系统，从而实现多个电池管理系统1通同时为负载系统供电，同时，能够通过该输出接口2为多个电池管理系统1充电，有效扩展了电池的容量，具有电能储量大，续航时间长，充放电方便的优势。[0032]实施例2，本实施例与实施例1的区别主要在于，如图4所示，在本实施例中，放电开关S1包括：第三MOS管15以及第一二极管16。第三MOS管15的栅极与保护模块7连接，第三MOS管15的源极与放电开关S1连接，第三MOS管15的漏极与电池组4的负极连接。第一二极管16跨接在第三MOS管15漏极与源极之间。第一二极管16的正极与漏极连接，第一二极管16的负极与源极连接。充电开关S2包括：第四MOS管17以及第二二极管18。第三MOS管15的栅极与保护模块7连接，第三MOS管15的源极与充电开关S1连接，第三MOS管15的漏极与输出接口2连接。第二二极管18跨接在第四MOS管17的漏极与源极之间。第二二极管18的正极与漏极连接，第二二极管18的负极与源极连接。即，第一二极管16外接在第三MOS管15上，第二二极管18外接在第四MOS管17上。[0033]以上，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
6
CN 110071554 A
说 明 书 附 图
1/4页
图1
7
CN 110071554 A
说 明 书 附 图
2/4页
图2
8
CN 110071554 A
说 明 书 附 图
3/4页
图3
9
CN 110071554 A
说 明 书 附 图
4/4页
图4
10
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容