一種電池模組串聯管理電路的製作方法

2023-10-10 08:57:09 2

本發明屬於電池模組管理系統、電池梯次領域，具體是一種電池模組串聯管理電路。

背景技術：

對於數據中心、醫院等重要場合，蓄電池是至關重要的供電保障。因電池單體數量巨大，蓄電池在這些場所是故障高發點，極易出現鼓脹、短路等故障，嚴重時甚至導致起火，造成重大的經濟及財產損失。因此對電池模組的智慧控制、智能監測和高效管理顯得尤為重要。

同一規格、同一批次的電池單體在使用初期，參數比較接近，隨著電池的老化或故障，其差異性逐漸顯現。傳統的電池模組管理單元，僅可監測每節電池單體的電壓、溫度、內阻等，當其中某節單體電池出現故障（短路、斷路、電池端子虛接）時，整個電池模組會隨之崩潰，無法繼續使用，同時維修、更換電池單體的工作也比較繁重。

通過何種手段解決電池單體間差異性及某一單體電池故障對整個電池模組利用率、循環壽命、安全性的影響；實現單體電池的精準監測及實時控制；將電池故障提前預警；確保電池模組的安全可靠運行，才是重中之重。而目前，現有的電池模組並不能實現上述目的。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本發明提出了一種電池模組串聯管理電路，能夠實現電池在線監測與控制功能，消除電池單體間差異，保證組內電池的一致性；解決其中某節電池單體出現故障時，整個電池模組立即崩潰的弊端，提高電池利用率和可靠性，同時減輕維修工作。

本發明為實現上述目的，採用以下技術方案實現：

一種電池模組串聯管理電路，包括若干依次串聯的電池單體，每節所述電池單體均串聯有一個第一電子開關，每個所述第一電子開關與對應的電池單體構成的串聯電路的兩端均並聯有一個第二電子開關。

進一步地，作為優選技術方案，所述第一電子開關和所述第二電子開關均為可控型電子開關。

進一步地，作為優選技術方案，所述第一電子開關和所述第二電子開關均為mos管。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本發明通過在常規串聯單體電池的基礎上，在每一節電池單體處增加串聯和並聯的可控型電子開關是mos管，實現了開關的快速開通和關斷，可有效克服電池模組中因某一個或多個電池單體發生故障後，導致整個電池組立即崩潰的弊端，提高了電池系統的穩定性、可靠性與安全性。

（2）本發明可根據模組內單體電池的正常/故障狀態，及時調整各個電池單體的兩個可控型電子開關的開關/閉合狀態，實現了對電池單體的精準監測與控制，提高了整個電池模組的智能性。

（3）本發明無需對電池模組中的故障電池單體立即採取更換或維修的措施，有效降低了維修頻率，大大減少了人力維護成本；另一方面，也降低了維護設備的投入，提升了整個電池模組的管理、維護水平。

（4）本發明可以對不同批次、不同廠家、不同型號的電池單體進行管理，大大提高了電池的兼容性。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種電池模組串聯管理電路的結構示意圖；

圖2為充電狀態下各電池單體均正常時的電路電流走向示意圖；

圖3為充電狀態下某一電池單體出現故障後電路的電流走向示意圖；

圖4為放電狀態下各電池單體均正常時的電路電流走向示意圖；

圖5為放電狀態下某一電池單體出現故障後電路的電流走向示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。

實施例：

如圖1所示，本實施例所述的一種電池模組串聯管理電路，包括若干依次串聯的電池單體，每節電池單體均串聯有一個第一電子開關，每個第一電子開關與對應的電池單體構成的串聯電路的兩端均並聯有一個第二電子開關，即每節電池單體與其對應的第一電子開關、第二電子開關構成一個串聯單元，串聯單元之間再依次串聯構成一個完整的串聯電路。優選的，本實施例的第一電子開關和第二電子開關均可採用可控型電子開關，更進一步地，第一電子開關和第二電子開關均可採用mos管。

下面結合圖2~圖5，對本發明在正常工作/故障狀態、充/放電狀態下的電流走向進行具體說明。

如圖2所示為充電狀態下各電池單體均正常時的電路電流走向示意圖。當各個電池單體均正常時，與之串聯的第一電子開關處於閉合狀態，而與之並聯的第二電子開關處於斷開狀態，電流沿著圖中的箭頭方向進行傳輸。

如圖3所示為充電狀態下某一電池單體出現故障後電路的電流走向示意圖。當某一電池單體（如圖中電池單體1）發生故障時，與之串聯的第一電子開關會立即斷開，而與之並聯的第二電子開關會立即閉合，電流通過旁路分支進行傳輸，即沿著圖中的箭頭方向進行傳輸，不影響整個電池模組的使用情況。

如圖4所示為放電狀態下各電池單體均正常時的電路電流走向示意圖。當各個電池單體均正常時，與之串聯的第一電子開關處於閉合狀態，而與之並聯的第二電子開關處於斷開狀態，電流沿著圖中的箭頭方向進行傳輸。

如圖5所示，為放電狀態下某一電池單體出現故障後電路的電流走向示意圖。當某一電池單體（如圖中電池單體1）發生故障時，與之串聯的第一電子開關會立即斷開，而與之並聯的第二電子開關會立即閉合，電流通過旁路分支進行傳輸，即沿著圖中的箭頭方向進行傳輸，不影響整個電池模組的使用情況。

需要說明的是，本實施例中，對電池單體的正常/故障狀態監測依靠的是現有的檢測模塊和控制設備，即是根據電池單體的正常/故障狀態，通過現有的檢測模塊和控制設備來控制電子開關的通斷，以達到及時調整各個電池單體的兩個可控型電子開關的開關/閉合狀態，實現了對電池單體的精準監測與控制，提高了整個電池模組的智能性的目的。由於檢測模塊和控制設備為現有成熟技術，在此就不一一細說其結構和工作原理，在知悉本發明的管理電路結構的情況下，本領域的技術人員在無需付出創造性勞動的前提下，通過將現有的檢測模塊和控制設備運用到本發明中來，即可實現本發明目的。

本發明通過採用上述電路結構，一方面可有效克服電池模組中因某一個或多個電池單體發生故障後，導致整個電池組立即崩潰的弊端，提高了電池系統的穩定性、可靠性與安全性；另一方面無需對電池模組中的故障電池單體立即採取更換或維修的措施，有效降低了維修頻率，大大減少了人力維護成本，降低了維護設備的投入，提升了整個電池模組的管理、維護水平。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發明的保護範圍之內。