一种电池管理系统与装置的制作方法

1.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(battery management system，bms)与装置。


背景技术：

2.蓄电池是ups系统的重要组成部分，也是大多数ups系统的标配。随着新能源汽车和大型储能系统的成功应用，锂离子电池作为近年来发展速度最迅速的储电池品种，其技术不断突破，安全性和可靠性越来越被人们所认可，锂电池ups储能在数据中心的应用渐渐成为一种趋势。市面上的ups种类和机型都不尽相同，所以电池系统与ups系统的兼容度非常重要。
3.ups(uninterruptible power supply)即不间断电源，是一种含有储能装置的不间断电源，主要用于对电源稳定性要求较高的部分设备提供不间断的电源。当市电输入正常时，ups将市电稳压后供应给负载使用，此时的ups就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，ups立即将电池的直流电能通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220v交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
4.锂电池作为ups的后备电源，要求与ups端的匹配度高、兼容性强。市面上ups种类繁多，按ups的接线方式区分，有三线ups和二线ups。因此，如何能够在节约成本的同时满足二线ups和三线ups的接线方式成为人们的研究关注。


技术实现要素：

5.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，旨在解决如何同时满足二线ups和三线ups的接线方式的问题。
6.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，包括锂电池、第一霍尔元件、第一保护单元、第一充电电源连接端和第二充电电源连接端；所述第一霍尔元件设置于所述锂电池的正极与所述第一保护单元之间；所述第一保护单元的一端连接所述第一霍尔元件，另一端连接所述第一充电电源连接端；所述锂电池的负极与所述第二充电电源连接端连接；
7.所述第一保护单元包括第一充电接触器、第一放电接触器、第一预充接触器、第一二极管、第二二极管、以及第一预充电阻；
8.所述第一充电接触器和所述第一放电接触器串联连接后一端连接所述第一霍尔元件，另一端连接所述第一充电电源连接端；
9.所述第一预充接触器和所述第一预充电阻串联连接后一端连接所述第一霍尔元件，另一端连接所述第一充电电源连接端；
10.所述第一二极管和所述第二二极管串联连接后的一端连接所述第一霍尔元件，另一端连接所述第一充电电源连接端；
11.所述第一二极管的第二端连接所述第一放电接触器的第一端。
12.可选的，所述电池管理系统还包括将所述锂电池的电压分为正半簇和负半簇的中线，所述中线连接于所述锂电池的中间位置；所述正半簇的电压绝对值与所述负半簇的电压绝对值相等。通过在锂电池的中间位置设置中线，使得电池管理系统可以满足三线ups的接线方式，可以用于三线ups的输出。
13.可选的，所述锂电池的负极与所述第二充电电源连接端之间设置有第二保护单元。
14.可选的，所述锂电池的负极与所述第二保护单元之间设置有第二霍尔元件。
15.可选的，所述第二保护单元包括第二充电接触器、第二放电接触器、第二预充接触器、第三二极管、第四二极管、以及第二预充电阻；
16.所述第二充电接触器和所述第二放电接触器串联连接后一端连接所述第二霍尔元件，另一端连接所述第二充电电源连接端；
17.所述第二预充接触器和所述第二预充电阻串联连接后一端连接所述第二霍尔元件，另一端连接所述第二充电电源连接端；
18.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第二霍尔元件，另一端连接所述第二充电电源连接端；
19.所述第三二极管的第二端连接所述第二放电接触器的第一端。
20.可选的，所述电池管理系统还包括用于控制所有回路的断路器。
21.可选的，所述断路器分别于所述第一霍尔元件与所述第一保护单元之间、所述第二霍尔元件与所述第二保护单元之间、以及所述中线上设置有控制支路，各所述控制支路并联。
22.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，所述充电电源分别连接所述电池管理系统的第一充电电源连接端和第二充电电源连接端。
23.可选地，所述充电电源为不间断电源(uninterruptible power supply，ups)。
24.可选地，所述连接通过2
‑
bvr16导线连接。
25.本技术通过设置中线输出，满足了三线(高频机)ups的接线方式，同时也可以兼容二线ups的使用；当适配二线ups使用时，可以减少一半的元器件，不会增加成本。同时，采用充放电同口异回路的设置，当充电保护时不会影响放电，当放电保护时也可以进行充电，从而保证锂电池的工作状态一直在线，具有更完善的控制逻辑、多元功能以及更高的稳定性。
附图说明
26.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；
27.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；
28.图3是本实用新型又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
29.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。
30.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。
31.在本技术中，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技术中的具体含义。
32.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。
33.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。
34.ups按接线方式区分，有三线ups和二线ups，三线ups主要都是高频机。对于电池来说，目前电池管理系统的输出方式大都是正负极两线式输出，整个系统输出只有正负极两线，充放电通口；整个回路只有主接触器在极端条件下切断电池与ups间的负载输出；充放电同回路，充电保护时不能放电，放电保护时不能充电，电池无保护动作后才能正常工作，很难满足三线ups的接线需求。基于此，有必要提供一种电池管理系统及装置以解决上述技术问题。
35.本技术通过设置中线输出，满足了三线(高频机)ups的接线方式，同时也可以兼容二线ups的使用；当适配二线ups使用时，可以减少一半的元器件，不会增加成本。同时，采用充放电同口异回路的设置，当充电保护时不会影响放电，当放电保护时也可以进行充电，从而保证锂电池的工作状态一直在线，具有更完善的控制逻辑、多元功能以及更高的稳定性。并且，通过软件程序的版本区分，可按二线、三线形式的数据状态显示。
36.本技术中，三线ups产生标准的正弦波电压输出，以中心线为参考形成正负直流电压值，对应产生正弦波的正半波和负半波。电池管理系统的输出接口也要加入中线接口，同时回路以及逻辑控制也要按照三线制。
37.一方面，如图1所示，本实用新型一实施例提供一种电池管理系统，包括锂电池10、第一霍尔元件20、第一保护单元30、第一充电电源连接端p 和第二充电电源连接端p
‑
；所述第一霍尔元件20设置于所述锂电池10的正极与所述第一保护单元30之间；所述第一保护单元30的一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；所述锂电池10的负极与所述第二充电电源连接端p
‑
连接；
38.所述第一保护单元30包括第一充电接触器31、第一放电接触器32、第一预充接触
器33、第一二极管34、第二二极管35、以及第一预充电阻36；
39.所述第一充电接触器31和所述第一放电接触器32串联连接后一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；
40.所述第一预充接触器33和所述第一预充电阻36串联连接后一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；
41.所述第一二极管34和所述第二二极管35串联连接后的一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；
42.所述第一二极管34的第二端连接所述第一放电接触器32的第一端。也即，所述第二二极管35的第二端连接所述第一充电接触器31的第一端。
43.需要说明的是，所述第一充电接触器31和所述第一放电接触器32串联连接后一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；其中，具体地，在本实施例中，所述第一充电接触器31的第一端连接所述第一放电接触器32的第一端，所述第一充电接触器31的第二端连接所述第一霍尔元件20，所述第一放电接触器32的第二端连接所述第一充电电源连接端p 。
44.或者，在其他实施例中，所述第一充电接触器31的第一端连接所述第一放电接触器32的第一端，所述第一充电接触器31的第二端连接所述第一充电电源连接端p ，所述第一放电接触器32的第二端连接所述第一霍尔元件20。
45.需要说明的是，所述第一预充接触器33和所述第一预充电阻36串联连接后一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；其中，具体地，在本实施例中，所述第一预充接触器33的第一端连接所述第一预充电阻36的第二端，所述第一预充接触器33的第二端连接所述第一霍尔元件，所述第一预充电阻36的第一端连接所述第一充电电源连接端p 。
46.或者，在其他实施例中，所述第一预充接触器33的第一端连接所述第一充电电源连接端p ，所述第一预充电阻36的第二端连接所述第一霍尔元件，所述第一预充电阻36的第一端连接所述第一预充接触器33的第二端。
47.需要说明的是，所述第一二极管34和所述第二二极管35串联连接后的一端连接所述第一霍尔元件20，另一端连接所述第一充电电源连接端p ；其中，具体地，在本实施例中，所述第一二极管34的第一端连接所述第一霍尔元件20，所述第一二极管34的第二端连接所述第二二极管35的第二端，所述第二二极管35的第一端连接所述第一充电电源连接端p 。
48.或者，在其他实施例中，所述第一二极管34的第一端连接所述第一充电电源连接端p ，所述第一二极管34的第二端连接所述第二二极管35的第二端，所述第二二极管35的第一端连接所述第一霍尔元件20。
49.示例性地，如图2所示，在另一实施例中，所述电池管理系统还包括将所述锂电池10的电压分为正半簇和负半簇的中线40，所述中线40连接于所述锂电池10的中间位置；所述正半簇的电压绝对值与所述负半簇的电压绝对值相等。通过在锂电池10的中间位置设置中线40，使得电池管理系统可以满足三线ups的接线方式，可以用于三线ups的输出。
50.可选的，所述锂电池10的负极与所述第二充电电源连接端p
‑
之间设置有第二保护单元50。
51.可选的，所述锂电池10的负极与所述第二保护单元50之间设置有第二霍尔元件
60。
52.请再次参见图2，在本实施例中，所述第二保护单元50包括第二充电接触器51、第二放电接触器52、第二预充接触器53、第三二极管54、第四二极管55、以及第二预充电阻56；
53.所述第二充电接触器51和所述第二放电接触器52串联连接后一端连接所述第二霍尔元件60，另一端连接所述第二充电电源连接端p
‑
；
54.所述第二预充接触器53和所述第二预充电阻56串联连接后一端连接所述第二霍尔元件60，另一端连接所述第二充电电源连接端p
‑
；
55.所述第三二极管54和所述第四二极管55串联连接后的一端连接所述第二霍尔元件60，另一端连接所述第二充电电源连接端p
‑
；
56.所述第三二极管54的第二端连接所述第二放电接触器52的第一端。也即，所述第四二极管55的第二端连接所述第二放电接触器52的第一端。
57.第二保护单元的各部件具体连接方式可参见上述第一保护单元的各部件的连接方式。
58.可选的，所述电池管理系统还包括用于控制所有回路的断路器70。
59.可选的，所述断路器70分别于所述第一霍尔元件20与所述第一保护单元30之间、所述第二霍尔元件60与所述第二保护单元50之间、以及所述中线40上设置有控制支路，各所述控制支路并联连接。
60.另一方面，如图3所示，本实用新型又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分别连接所述电池管理系统100的第一充电电源连接端p 和第二充电电源连接端p
‑
。
61.可选地，所述充电电源200为不间断电源(uninterruptible power supply，ups)。
62.可选地，所述连接通过2
‑
bvr16导线连接。
63.在本技术中，电池管理系统即可适配二线ups(不接中线)输出，也可适配三线ups输出。
64.适配三线ups时，接入中线，将锂电池的电压分为正半簇和负半簇，以满足三线ups端的输入，此时，充放电同口异回路，正半簇和负半簇各有一路保护电路，第一充电接触器31和第一放电接触器32对正半簇回路进行控制，第二充电接触器51和第二放电接触器52对负半簇回路进行控制。第一预充接触器和第一预充电阻、第二预充接触器和第二预充电阻分别组成预充回路，防止锂电池在开机过程中承受大电流的冲击，起到保护锂电池的作用。
65.第一二极管34和第二二极管35组成双向二极管可以辅助正半簇回路，当电池管理系统进行充电保护时断开第一充电接触器31或者当电池管理系统进行放电保护时断开第一放电接触器32，可通过第一二极管34和第二二极管35辅助回路检测到电流状态，这样，当电池管理系统进行充电保护时不会影响放电，当电池管理系统进行放电保护时可以进行充电，保证锂电池的输入和输出一直在线。
66.第三二极管54和第四二极管55组成双向二极管可以辅助负半簇回路，当电池管理系统进行充电保护时断开第二充电接触器51或者当电池管理系统进行放电保护时断开第二放电接触器52，可通过第三二极管54和第四二极管55辅助回路检测到电流状态，这样，当电池管理系统进行充电保护时不会影响放电，当电池管理系统进行放电保护时可以进行充电，保证锂电池的输入和输出一直在线。
67.第一霍尔元件20作为电流传感器检测正半簇回路的电流，第二霍尔元件60作为电流传感器检测负半簇回路的电路，这样，使得电池管理系统可以以符合三线ups的需求格式上传数据。
68.断路器70可由电池管理系统控制脱扣，用于控制所有回路(包括正半簇回路、负半簇回路)，响应及时可靠。
69.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。