一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统技术方案

一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，包括：电池模组，包括多个相互串联的单体电池，用于对电池模组进行温度采集的温度采集模块；检测模块，包括总电流检测模块和单体电池检测模块；从控模块，用于获取电压信息、温度信息和电压均衡控制信号；CAN通讯模块，用于实现从控模块与主控模块之间的双向通讯；主控模块，用于获取电压信息、温度信息、电流信息、剩余能量和电压均衡信号；能量管理系统，用于管理整套设备；储能变流器，用于控制电池组充放电控制；以及时钟模块，用于对电池组充放电时间进行记录。本发明专利技术的有益效果是：高度集成，从控模块可内置或外接在电池模组内，延长电池组寿命，防止电池过充过放；能够精确估计电池组容量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统
本专利技术涉及一种基于ESS(储能系统)的多串联高压电池组的检测保护系统，属于电池组(pack)制造

技术介绍
锂电池单体(cell)，组成电池模组和电池组的最基本的元素，一般电池单体提供电压是3V-4V之间；锂电池模组(Batteries)：由多个单体电池集合组成，构成一个单一的物理模块，提供更高的电压和容量；锂电池组(pack)：一般是由多个电池模组集合而成的，同时，还加入了电池管理系统(bms)，也就是电池厂最后提供给用户的产品。锂电池组(pack)在使用过程中，要求单体电池在容量、内阻、电压、放电曲线、寿命具有高度一致性，此外，锂电池组(pack)的循环寿命低于单只电池的循环寿命，且只能在限定的条件下使用，且锂电池组(pack)的保护板要求有充电均衡功能。在一定程度上，电芯的性能影响了电池模组的性能进而影响电池组(pack)的性能，最终影响了整个电池系统的性能。因此在进行电池组设计时，除了要去选择电芯的材料及形状，还有要保证电池单体的一致性及电池模块均匀散热，以提高电池系统的寿命与安全。除此之外，电池组的管理系统，还需要通过检测电池组中各单体电池的状态，来确定整个电池系统的状态，并根据它们的状态对电池系统进行对应的控制调整和策略实施，实现对电池系统及各单体电池的充放电管理，以保证电池系统安全稳定地运行。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种基于ESS(储能系统)的多串联高压电池组的检测保护系统，高度集成，从控模块可内置或外接在电池模组内，可延长电池组寿命，防止电池过充过放；能够精确估计电池组容量。本专利技术所述的一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，其特征在于，包括：电池模组，包括多个单体电池，单体电池相互串联，用于对电池模组进行温度采集的温度采集模块；检测模块，包括总电流检测模块和单体电池检测模块，总电流检测模块的信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，总电流检测模块的信号输出端与主控模块的信号输入端信号连接，用于获取单体电池的电流信号；单体电池检测模块的信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，单体电池检测模块的信号输出端与从控模块的信号输入端信号连接，用于检测单体电池的参数；从控模块，其信号输入端与单体电池检测模块的信号输出端信号连接，其信号传输端与CAN通讯模块的信号传输端双向通信，用于获取电压信息、温度信息和电压均衡控制信号；CAN通讯模块，其信号传输端分别与从控模块以及主控模块的信号传输端双向通信，用于实现从控模块与主控模块之间的双向通讯；主控模块，其信号传输端与CAN通讯模块的信号传输端双向通信，与总电流检测模块、时钟模块的信号输出端信号连接，其信号输出端与能量管理系统以及储能变流器的信号输出端信号连接，用于获取电压信息、温度信息、电流信息、剩余能量和电压均衡信号；能量管理系统，其信号输入端与主控模块的信号输出端信号连接，用于管理整套设备；储能变流器，其信号输入端与主控模块的信号输出端信号连接，用于控制电池组充放电控制；以及时钟模块，其信号输出端与主控模块的信号输出端信号连接，用于对电池组充放电时间进行记录。所述单体电池检测模块包括温度采集模块、单体电压采集模块以及电池均衡模块，其中：温度采集模块，其信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，其信号输出端与CAN通讯模块的信号输入端信号连接，用于对电池模组的温度进行采集；单体电压采集模块，其信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，其信号输出端与CAN通讯模块的信号输入端信号连接，用于对单体电池进行电压采集；以及电池均衡模块，其信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，其信号输出端与CAN通讯模块的信号输入端信号连接，用于对单体电池进行电压均衡控制。电池模组由六个单体电池串联而成，多个电池模组串联构成电池组，单体电池是电池模组的主体部分，而电池模组是电池组的主体部分，所述电池模组上有对外提供电压线接口、电流线接口和温度线接口，所述电压线、电流线均与单体电池连接，然后组成线束，与其相对的接口连接，所述温度线直接与电池没模组连接，在与温度线接口连接。所述温度采集模块，用于对电池模组的温度进行采集，主要利用模拟开关对对多路电池模组的温度信号进行采样，然后将采样数据直接发送给从控模块，并通过从控模块自带的AD转换器进行模数转换来获取电池模组温度值，然后通过隔离CAN通讯模块将温度数据发送给主控模块。单体电压采集模块对电池模组内的单体电池进行电压采集，利用电池管理芯片来实现对多个单体电池的电压管理，所述电池管理芯片采用TI的电池管理芯片BQ76940，最多检测15个单体电池串联，电压精度在正负10MV，与从控模块之间的通信方式为I2C接口，通过从控模块与电池管理芯片之间的通信，将多个单体电池的电压信息从电池管理芯片发送给从控模块。电池均衡模块采用被动均衡方式来对单体电池电压进行均衡，均衡电流小于100MA，利用MOS管作为开关将均衡电阻加入，使单体电池的电压偏差保持在预期的范围内。从控模块采用STM32单片机，自带AD转换器，直接对温度输入接口进行模数转换，然后进行获取电池模组的温度信息；所述从控模块与BQ76940电池管理芯片之间进行I2C通信，获取单体电池电压信息；所述从控模块自带CAN控制器，直接与CAN通讯模块连接，达到与主控模块进行数据信息交互；所述从控模块从主控模块获取电压均衡控制信号，进而开启电压均衡功能。总电流检测模块将单体电池的电流信号转换为电压信号，并直接发送给主控模块；所述总电流检测模块采用霍尔电流传感器，在-30A至+30A电流范围里，电流采样精度达10MA。时钟模块采用DS1390芯片，利用时钟芯片对电池组充放电时间进行记录，当电池组进行充放电后，时钟模块开始计时；所述时钟模块与主控模块通过SPI通讯方式，最低单位为毫秒，主控模块在校准以后取充放电时间数据，以保证剩余能量计算的准确性。CAN通讯模块通过CAN总线对CAN总线上传输的信号进行调试和解调试，将其转为可交给主控模块和从控模块可识别和处理的有效数据，从而实现从控模块和主控模块之间的通讯；所述从控模块与主控模块之间的相差距离达到40米，通信速率在1Mbms情况下，实现一个主控模块与多个从控模块通讯。主控模块通过隔离CAN通讯模块与从控模块进行通信，来获取电池模组的温度信息和单体电池的电压信息，对单体电池电压进行数据整理，当得知一个最低电池电压，然后其他电池电压与最低电池电压进行比较，若差值大于30MV，则达到开启电压均衡的界限，以此来判断是否进行电压均衡控制；与总电流检测模块的霍尔电流传感器的数据进行硬件连接，来获取单体电池的实际电流；若单体电池电流、单体电池电压、电池模组温度异常，主控模块可通过MOS管直接断开充放电回路，对电池进行保护；还用来获取总电流检测模块的电流信号；与时间模块的DS1390进行SPI通信，来获取电池组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，其特征在于，包括：/n电池模组，包括多个单体电池，单体电池相互串联，用于对电池模组进行温度采集的温度采集模块；/n检测模块，包括总电流检测模块和单体电池检测模块，总电流检测模块的信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，总电流检测模块的信号输出端与主控模块的信号输入端信号连接，用于获取单体电池的电流信号；单体电池检测模块的信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，单体电池检测模块的信号输出端与从控模块的信号输入端信号连接，用于检测单体电池的参数；/n从控模块，其信号输入端与单体电池检测模块的信号输出端信号连接，其信号传输端与CAN通讯模块的信号传输端双向通信，用于获取电压信息、温度信息和电压均衡控制信号；/nCAN通讯模块，其信号传输端分别与从控模块以及主控模块的信号传输端双向通信，用于实现从控模块与主控模块之间的双向通讯；/n主控模块，其信号传输端与CAN通讯模块的信号传输端双向通信，与总电流检测模块、时钟模块的信号输出端信号连接，其信号输出端与能量管理系统以及储能变流器的信号输出端信号连接，用于获取电压信息、温度信息、电流信息、剩余能量和电压均衡信号；/n能量管理系统，其信号输入端与主控模块的信号输出端信号连接，用于管理整套设备；/n储能变流器，其信号输入端与主控模块的信号输出端信号连接，用于控制电池组充放电控制；/n以及时钟模块，其信号输出端与主控模块的信号输出端信号连接，用于对电池组充放电时间进行记录。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，其特征在于，包括：
电池模组，包括多个单体电池，单体电池相互串联，用于对电池模组进行温度采集的温度采集模块；
检测模块，包括总电流检测模块和单体电池检测模块，总电流检测模块的信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，总电流检测模块的信号输出端与主控模块的信号输入端信号连接，用于获取单体电池的电流信号；单体电池检测模块的信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，单体电池检测模块的信号输出端与从控模块的信号输入端信号连接，用于检测单体电池的参数；
从控模块，其信号输入端与单体电池检测模块的信号输出端信号连接，其信号传输端与CAN通讯模块的信号传输端双向通信，用于获取电压信息、温度信息和电压均衡控制信号；
CAN通讯模块，其信号传输端分别与从控模块以及主控模块的信号传输端双向通信，用于实现从控模块与主控模块之间的双向通讯；
主控模块，其信号传输端与CAN通讯模块的信号传输端双向通信，与总电流检测模块、时钟模块的信号输出端信号连接，其信号输出端与能量管理系统以及储能变流器的信号输出端信号连接，用于获取电压信息、温度信息、电流信息、剩余能量和电压均衡信号；
能量管理系统，其信号输入端与主控模块的信号输出端信号连接，用于管理整套设备；
储能变流器，其信号输入端与主控模块的信号输出端信号连接，用于控制电池组充放电控制；
以及时钟模块，其信号输出端与主控模块的信号输出端信号连接，用于对电池组充放电时间进行记录。


2.如权利要求1所述的一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，其特征在于：所述单体电池检测模块包括温度采集模块、单体电压采集模块以及电池均衡模块，其中：
温度采集模块，其信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，其信号输出端与CAN通讯模块的信号输入端信号连接，用于对电池模组的温度进行采集；
单体电压采集模块，其信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，其信号输出端与CAN通讯模块的信号输入端信号连接，用于对单体电池进行电压采集；
以及电池均衡模块，其信号输入端与电池模组的信号输出端信号连接，其信号输出端与CAN通讯模块的信号输入端信号连接，用于对单体电池进行电压均衡控制。


3.如权利要求1所述的一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，其特征在于：电池模组由六个单体电池串联而成，多个电池模组串联构成电池组，单体电池是电池模组的主体部分，而电池模组是电池组的主体部分，所述电池模组上有对外提供电压线接口、电流线接口和温度线接口，所述电压线、电流线均与单体电池连接，然后组成线束，与其相对的接口连接，所述温度线直接与电池没模组连接，在与温度线接口连接。


4.如权利要求2所述的一种基于ESS的多串联高压电池组的检测保护系统，其特征在于：单体电压采集模块对电池模组内的单体电池进行电压采集，利用电池管理芯片来实现对多个单体电池的电压管理，所述电池管理芯片采用TI的电池管理芯片BQ...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹骥，曹政，俞平广，黄金利，
申请(专利权)人：浙江杭可科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33