一种基于主动均衡式充电管理的电池包及换电柜的制作方法

本发明涉及集中充电、换电柜、电动自行车电池的，具体为一种基于主动均衡式充电管理的电池包及换电柜。

背景技术：

1、由于社会对环境的逐步重视以及石油资源的逐年减少，电动车的市场空间越来越大，目前电动汽车，电瓶车等电池采用锂电池组；对于换电人员而言，最希望的是解决电池的充电问题，尤其是那些需要持续用电动车的换电人员，如美团等接单送外卖的人员，还希望电池能尽快充好电以便保障外卖能准点送到；基于这样的市场需求，一种新型的业务慢慢发展了起来，那就是电池换电业务。

2、换电柜的电池管理系统作为电池与用户之间的纽带，可用于电动汽车，电瓶车，机器人，无人机等设备的锂电池；能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电。目前，国内的电池均衡管理仍然处于落后状态，其存在可靠性差、扩展性不够灵活、智能化程度以及均衡效率等不高的缺点，无法满足大规模应用的需要。

技术实现思路

1、在现有的技术上，本发明的目的在于提供一种安装方便、结构合理的电池包及换电柜，以解决上述问题中的至少一个。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于主动均衡式充电管理的电池包，其包括电池组以及与电池组相连接的保护板，所述电池组由若干个单电芯串联组成，若干个电池组串并联构成电池包；若干个所述保护板依次通信串联在一起；

4、其中，所述保护板包括微处理器，以及与微处理器相连接的采样模块、电源转换模块、若干个控制模块；所述电源转换模块和与该保护板所连接的电池组相连接，该电源转换模块用于为该保护板提供电源；每个所述控制模块的一端均与一个单电芯相连接，且控制模块的另一端与电池组相连接，该控制模块用于对单电芯进行主动均衡充电控制；所述采样模块用于检测电池组中每个单电芯的电压、电流以及温度参数并发送给微处理器进行处理。

5、更进一步的，所述控制模块包括变压器、mos管以及电阻；

6、所述变压器设置的第一绕组其两端分别连接在与该控制模块所连接的单电芯其正负极两端，且该单电芯的负极与第一绕组之间依次串联有电阻与mos管；

7、所述变压器设置的第二绕组其两端分别连接在与该控制模块所连接的电池组其正负极两端；所述第二绕组与电池包的负极之间依次串联有电阻与mos管，或所述第二绕组与电池包的正极之间串联有同步整流模块。

8、更进一步的，所述mos管的控制端通过mos管驱动模块与微处理器相连接，所述mos管的输入端与变压器的绕组相连接，所述mos管的输出端与电阻相连接；

9、该微处理器用于根据每个单电芯的电压、电流以及温度参数并通过mos管控制第一绕组或者第二绕组内电流的通断以实现对每个单电芯进行主动均衡充电控制。

10、更进一步的，还包括dc/dc转换模块，所述dc/dc转换模块与微处理器相连接，该微处理器用于控制dc/dc转换模块的启停；所述dc/dc转换模块的输入端两侧分别连接在与所述保护板所连接的电池组正负极两端，所述dc/dc转换模块的输出端两侧分别连接在所述电池包的正负极两端；该dc/dc转换模块用于将电池组的两端电压转换成电池包的两端电压以实现对每个电池组进行主动均衡充电管理；

11、其中，所述dc/dc转换模块采用隔离式dc/dc转换模块。

12、更进一步的，还包括ac/dc转换模块，所述微处理器与ac/dc转换模块相连接，该微处理器用于控制ac/dc转换模块的启停；所述ac/dc转换模块的输出端两侧分别连接在与保护板所连接的电池组正负极两端，所述ac/dc转换模块的输入端与主动均衡调节板设置的充电保护模块相连接；该ac/dc转换模块用于将充电保护模块所输出的ac电压转换成电池组的两端电压以实现对每个电池组进行主动均衡充电管理。

13、更进一步的，所述微处理器连接有两个通信模块，所述保护板通过第二通信模块和与其相邻的所述保护板设置的第一通信模块通信连接；

14、该微处理器还用于将通过第二通信模块所接收到的参数信息和本保护板所采样的电池组全部参数信息一起通过第一通信模块发送至与该第一通信模块所连接的保护板内。

15、更进一步的，所述通信模块采用隔离式sp i通信模块。

16、另一方面，本发明还提供了换电柜，其包括柜体与主控装置；

17、柜体内设置有若干个电池仓，该电池仓用于放置上述的电池包；每个所述电池仓均设置有一个主动均衡调节板，所述主动均衡调节板与电池包的正负极两端相连接，并与位于所述电池包其起始位置的保护板相通信连接；

18、主控装置通过can/485总线与每个电池仓内置的主动均衡调节板相连接，并通过5g通信模块与后台系统相连接。

19、更进一步的，所述主动均衡调节板包括微处理器，以及与微处理器相连接的电源模块、充电保护模块、sp i通信模块、can/485通信模块和编址模块；其中所述sp i通信模块采用隔离式sp i通信模块；

20、所述电源模块用于为所述主动均衡调节板供电；

21、所述充电保护模块与所述电池包的正负极两端相连；

22、所述编址模块采用多位拨码开关，该编址模块用于根据电池仓的位置将编址模块进行相对应设置，以实现对主动均衡调节板进行地址编码；

23、所述微处理器通过sp i通信模块与位于电池包其起始位置的保护板相连接，所述微处理器通过can/485通信模块与主控装置相连接；

24、该微处理器用于通过sp i通信模块接收位于所述电池包其起始位置的保护板所发送的电池包全部参数信息并进行处理，根据电池包的全部参数信息通过sp i通信模块对每个电池组所连接的保护板发送dc/dc转换模块或者ac/dc转换模块的启停控制信号，并且通过can/485通信模块将电池包全部参数信息上传至主控装置内；同时，根据电池包的全部参数信息通过充电保护模块对电池包进行充电，并对电池包进行过压保护、过流保护以及反接保护。

25、更进一步的，所述主控装置包括主控模块，以及与主控模块相连接的电源模块、can/485通信模块、蓝牙/wi f i模块、5g通信模块、显示模块和储存模块；

26、所述电源模块用于为所述主控装置供电；

27、所述储存模块用于储存全部电池包的各种参数信息；

28、所述显示模块用于显示全部电池包的各种参数信息；

29、所述主控装置通过can/485通信模块与每个主动均衡调节板相连接，并通过5g通信模块与后台系统相连接；

30、该主控装置用于通过can/485总线接收每个主动均衡调节板内储存的电池包全部参数信息以实现对每个电池包进行故障预警与管理，将全部电池包的各种参数信息储存至储存模块内；将全部电池包的参数信息通过5g通信模块发送至后台系统内，同时通过蓝牙/wi f i模块发送至移动终端内。

31、采用上述的技术方案，本发明与现有技术相比，其具有的有益效果是：

32、本方案采用控制模块的设置，能够将电池组内的每一个单电芯其电量平衡一致，且通过变压器进行能量转移，从而实现了对任意一个单电芯进行主动均衡充电管理，有效降低能量损耗，提高能量利用率，且未采用电阻耗能，减少热量的产生；

33、本方案采用隔离式dc/dc转换模块或者ac/dc转换模块的设置，实现了各个电池组之间的电量平配配，从而实现了每个电池组之间的主动均衡充电管理，以解决电池组之间的一致性差异问题。

34、本方案能够通过对不同电池组之间以及同一个电池组内不同单电芯之间的电量均衡，避免了电池的过充状况，实现对电池性能衰减速度的降低，提高了电池的充电效率和使用寿命。