一种基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统的制作方法

本发明属于电池管理，尤其涉及一种基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统。

背景技术：

1、众所周知，电池组在当今社会中扮演着至关重要的角色，广泛应用于多个领域。首先，作为电动汽车的核心能源储存单元，电池组的性能直接关系到车辆的续航和性能。此外，电池组还在储能系统、可再生能源存储、移动设备和消费电子、航空航天、电力工具和交通工具等领域发挥关键作用。在储能系统中，电池组平衡电力网络的能源供应和需求，解决了可再生能源的间歇性问题。随着清洁能源和可持续发展的推动，电池组的不断创新和提升成为推动这一进程的重要推手。

2、目前，在传统电池组中，通常采用分布式结构，将电池组划分为若干个电池包，每个电池包配备有电池管理单元(bmu系统)和本地监控单元(lmu子系统)。

3、电池包：电池包是电池组的基本单元，由若干个电池单体组成。电池包的主要功能是提供集中的电源供电，并确保电池单体在一定电压范围内工作。每个电池包通常具有自己的电池管理单元(bmu系统)。

4、电池管理单元(bmu系统)：bmu系统负责监测和管理整个电池包的状态，包括单体电压、温度、电流等参数。bmu系统还与上位机通信，传递电池信息并接收控制命令。传统上，bmu系统的供电通常来自电池包内的电池，但在提到分布式供电方案时，可能涉及到外部供电。

5、本地监控单元(lmu子系统)：lmu子系统是电池包内的一个子系统，负责监测和管理电池包内的单体电池。它通常包括对单体电压进行采集、均衡控制、温度监测等功能。在传统的电池组设计中，lmu子系统通常从其连接的电池包直接取电。

6、然而，在使用的过程当中发现，上述结构的传统电池组中仍然存在以下缺陷：

7、其一，由于lmu子系统通常直接从其连接的电池包取电，电池包内的单体电池可能存在电压差异，需要通过lmu子系统进行均衡控制，可能导致均衡控制效果受限；并且一旦lmu子系统发生故障，可能导致电池包过放、过充甚至爆炸等安全问题，这对电池组的整体安全性构成潜在风险。

8、其二，每个lmu子系统都需要独立的电源变换电路，这导致系统硬件的复杂性增加，也增加了系统的维护和管理成本，可能会导致电池组制造和维护的成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，以解决上述背景技术中提出的传统电池组结构存在潜在安全风险的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，包括bmu系统、若干个lmu子系统和内部电源，还包括供电系统，所述供电系统从内部电源上取电，然后通过供电系统中的隔离型开关电源产生多路供电信号，同时为若干个lmu子系统、bmu系统供电；

4、所述lmu子系统仅通过采样线与内部电源连接；所述隔离型开关电源的供电信号输出端子分别与bmu系统、若干个lmu子系统连接。

5、优选的，隔离型开关电源包括：

6、用于产生多路供电信号的推挽功率变换器；

7、用于控制推挽功率变换器工作状态的指令控制部；

8、用于接收内部电源的电能，将电能预处理后为推挽功率变换器提供电能的输入部；其中：

9、内部电源通过输入部与推挽功率变换器的受电端子连接，指令控制部通过pwm脉宽调制器与推挽功率变换器的控制端子连接，推挽功率变换器的输出端子分别与bmu系统、若干个lmu子系统连接。

10、优选的，输入部包括依次电连接的浪涌抑制电路、滤波电路和buck电路，用于保障输入电流的稳定性和可控性。

11、优选的，所述指令控制部包括接收开关机指令的指令输入端子，所述指令输入端子与pwm脉宽调制器的控制端子连接，所述pwm脉宽调制器的输出端子通过推挽驱动电路与推挽功率变换器的控制端子连接，用于实现对推挽功率变换器的有效控制和调节，确保输出电流满足系统需求。

12、优选的，所述滤波电路通过启动电路与pwm脉宽调制器的触发端子连接。

13、优选的，所述pwm脉宽调制器通过buck驱动电路和buck电路连接，用于驱动buck电路启动。

14、优选的，所述buck电路的输出端子通过过流保护电路和pwm脉宽调制器连接。

15、优选的，所述推挽功率变换器通过自持电路和pwm脉宽调制器连接。

16、优选的，所述自持电路通过过压保护电路和pwm脉宽调制器连接。

17、优选的，所述pwm脉宽调制器的主控芯片型号为uc1825，其中：主控芯片的1脚是反馈控制信号的输入端，主控芯片的11脚与14是输出驱动，主控芯片的9脚是电路过压保护与过流保护控制的输入端；主控芯片的1脚和主控芯片的3脚之间设置有由一个电阻和两个电容构成的闭环控制电路的补偿电路。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1、本发明通过设置基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，有效解决了传统电池组结构中存在的安全隐患和高成本问题；本发明采用供电系统为若干个lmu子系统和bmu系统提供电源，避免了直接从电池包取电的风险，提高了电池组的整体安全性；同时，多路隔离稳压输出的设计支持任意节单体电池串联，具有高可扩展性，降低了系统硬件复杂性和维护成本。

20、2、本发明通过为供电系统设置隔离型开关电源，能够实现多路电流稳压输出，避免了电池组内部电路之间的相互影响，确保了若干个lmu子系统、bmu系统位于不同电平的情况下同时工作时独立性和稳定性。隔离型开关电源设置输入部，所述输入部包括依次电连接的浪涌抑制电路、滤波电路和buck电路，用于保障输入电流的稳定性和可控性；还设置指令控制部，所述指令控制部包括接收开关机指令的指令输入端子，所述指令输入端子与pwm脉宽调制器的控制端子连接，所述pwm脉宽调制器的输出端子通过推挽驱动电路与推挽功率变换器的控制端子连接，用于实现对推挽功率变换器的有效控制和调节，确保输出电流满足系统需求；还设置过压保护电路和过流保护电路，可以为供电系统提供安全保护，防止电流过大或电压异常等情况对系统造成损害。

技术特征：

1.一种基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，包括bmu系统(400)、若干个lmu子系统(200)和内部电源(300)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述隔离型开关电源包括：

3.根据权利要求2所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述输入部包括依次电连接的浪涌抑制电路、滤波电路和buck电路。

4.根据权利要求2所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述指令控制部包括接收开关机指令的指令输入端子，所述指令输入端子与pwm脉宽调制器的控制端子连接，所述pwm脉宽调制器的输出端子通过推挽驱动电路与推挽功率变换器的控制端子连接。

5.根据权利要求3所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述滤波电路通过启动电路与pwm脉宽调制器的触发端子连接。

6.根据权利要求3所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述pwm脉宽调制器通过buck驱动电路和buck电路连接。

7.根据权利要求3所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述buck电路的输出端子通过过流保护电路和pwm脉宽调制器连接。

8.根据权利要求3所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述推挽功率变换器通过自持电路和pwm脉宽调制器连接。

9.根据权利要求8所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述自持电路通过过压保护电路和pwm脉宽调制器连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，其特征在于：所述pwm脉宽调制器的主控芯片型号为uc1825，其中：主控芯片的1脚是反馈控制信号的输入端，主控芯片的11脚与14是输出驱动，主控芯片的9脚是电路过压保护与过流保护控制的输入端；主控芯片的1脚和主控芯片的3脚之间设置有由一个电阻和两个电容构成的闭环控制电路的补偿电路。

技术总结本发明公开了一种基于隔离型开关电源的分布式电池管理系统，属于电池管理技术领域，包括BMU系统、LMU子系统和内部电源，还包括供电系统，所述供电系统从内部电源上取电，然后通过供电系统中的隔离型开关电源产生多路供电信号，同时为若干个LMU子系统、BMU系统供电；所述LMU子系统仅通过采样线与内部电源连接；所述隔离型开关电源的供电信号输出端子分别与BMU系统、若干个LMU子系统连接。本发明采用供电系统为若干个LMU子系统和BMU系统提供电源，避免了LMU子系统直接从电池包取电的风险，提高了电池组的整体安全性；同时，隔离型开关电源多路隔离稳压输出的设计支持任意节单体电池串联，具有高可扩展性，降低了系统硬件复杂性和维护成本。技术研发人员：胡斌,代磊,刘涛,李玲,杨雪静,王刚,张炯淏受保护的技术使用者：中电科蓝天科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29