CN105529798A - 充电机系统储能设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充电机系统储能设备的控制方法，所述储能单元控制器根据所述直流母线处的电压、配电网交流电压、所述电池组的输入输出直流电流信号、电池和环境温度、外部对系统的参数设定、给定的电池寿命模型、以及控制算法，对储能直流变换器进行相应的控制，使得储能单元进行充放电运行，同时所述储能单元控制器对运行结果进行记录。本发明具有如下优点：硬件成本较合适，可被简单地接入到目前按照国家标准制作的充电机上，而且其充放电可以根据需求被简单地进行控制；通过检测电池的充放电流、以及环境温度等参数等，可以估计出储能单元的电池的荷电状态、寿命等，并对这些内容进行管理。

Description

充电机系统储能设备的控制方法

技术领域

本发明涉及充电机系统，具体涉及一种充电机系统储能设备的控制方法。

背景技术

目前的大电流充电机系统构造如图1所示。充电机的输入端接配电网，对输入的交流电压和交流电流进行滤波之后，由整流器将电压整流为直流电压，然后充电控制器按照事先设定的要求控制直流变换器将直流电压和直流电流控制为所需要的值，并输出到被充电的设备上。

在弱电网或者电网供电可靠性不够高的区域，需要将大电流充电机加入储电功能，这个功能将使得在大电流充电时减少充电机系统对弱电网的有功冲击，也可以在电网短期断电或者瞬间断电时保证充电机系统的正常运行。

储能单元中一般使用固态电池如铅酸电池、或者锂电池作为储能媒介。这类电池具有性价比适当，维护方便等优点，但也有充放电次数有限，瞬间放电电流较小，以及需要环境温度管理和寿命管理等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种充电机系统储能设备的控制方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种充电机系统储能设备的控制方法，所述充电机系统储能设备包括：储能直流变换器、电池组、电池电量均衡器、电流传感器、电压传感器、温度管理装置和储能单元控制器，所述储能单元控制器通过直流母线分别与充电机系统的充电机控制器、储能直流变换器、电池电量均衡器、电流和电压传感器、温度管理装置相连，所述电池组与所述储能直流变换器、所述电池电量均衡器和所述温度管理装置相连，其中，所述控制方法包括以下步骤：所述储能单元控制器根据所述直流母线处的电压、配电网交流电压、所述电池组的输入输出直流电流信号、电池和环境温度、外部对系统的参数设定、给定的电池寿命模型、以及控制算法，对储能直流变换器进行相应的控制，使得储能单元进行充放电运行，同时所述储能单元控制器对运行结果进行记录。

根据本发明实施例的充电机系统储能设备的控制方法，硬件成本较合适，可被简单地接入到目前按照国家标准制作的充电机上，而且其充放电可以根据需求被简单地进行控制；通过检测电池的充放电流、以及环境温度等参数等，可以估计出储能单元的电池的荷电状态、寿命等，并对这些内容进行管理。

另外，根据本发明上述实施例的充电机系统储能设备的控制方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在所述充电机系统储能系统的运行过程中，所述储能单元控制器根据所述直流母线的电压、配电网电压变化所述充电机系统控制储能设备的充放电运行状态。

进一步地，在所述充电机系统储能系统的运行过程中，储能单元控制器根据所记录的充放电流、电池和环境温度、以及给定的电池模型，估计出储能单元的电池的荷电和电池衰减状况，对下一次充放电的上限值进行修正，同时上报给充电机系统的充电机控制器。

进一步地，在所述充电机系统储能系统的运行过程中，所述储能单元控制器接受所述温度管理装置检测的温度信息，根据所述电池组状态和温度信息，发送相应指令给温度管理装置，进而控制所述温度管理装置内热介质实时温度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的相关技术中的充电机系统储能设备的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的充电机系统储能设备的结构示意图；

图3是本发明一个实施例的储能单元控制器的工作流程图；

图4是本发明一个实施例的电池模型的示意图；

图5是本发明一个实施例的储能直流变换器的工作流程图；

图6是本发明一个实施例的直流母线电压变化示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

以下结合附图描述根据本发明实施例的。

请参考图2，一种充电机系统储能设备的控制方法，其中，充电机系统储能设备包括：储能直流变换器1、电池组2、电池电量均衡器3、电压传感器401、电流传感器402、温度管理装置5和储能单元控制器6。储能单元控制器通过6直流母线分别与充电机系统的充电机控制器、储能直流变换器1、电池电量均衡器3、电压传感器401、电流传感器402、温度管理装置5相连。电池组2与储能直流变换器1、电池电量均衡器3和温度管理装置5相连。充电机系统储能设备的控制方法包括：储能单元控制器根据直流母线处的电压、配电网交流电压、电池组的输入输出直流电流信号、电池和环境温度、外部对系统的参数设定、给定的电池寿命模型、以及控制算法，对储能直流变换器进行相应的控制，使得储能单元进行充放电运行，同时所述储能单元控制器对运行结果进行记录。

具体地，储能单元控制器6的主要功能是实现对储能单元电池组的管理，以及通过总线与充电机控制器进行交互。储能单元控制器6的工作步骤如图3所示，具体步骤如下：

601：储能单元控制器6通过通讯总线从充电机控制器获取控制指令和相关信息，包括对储能单元进行充放电的模式选择、直流母线电压、配电网侧电压(由充电机控制器给出)、环境工作温度的报警值等。

602：储能单元控制器6接收从电池电量均衡器3发送的电池组2的总电压、单体电池电压电流信息，以及由电流传感器402得到的总电流值，记录到储能单元内的充放电历史数据中。

603：储能单元控制器6根据已有的电池模型(如图4所示)，结合储能单元的充放电历史数据得到电池组的相关参数(如荷电状态，内阻等)，并且通过当前电池组2的电压电流来实时估计电池组2的运行状态。接着结合充电机控制器发送的控制指令设定储能单元的充电、放电运行的条件，例如充放电的电流、截止电压等。

604：判断充电机控制器是否发送了充放电任务，若需要对储能单元进行充放电，则储能单元控制器6与储能直流变换器1进行通讯，发送储能单元充放电运行的电压电流指令，对储能单元进行充放电。

605：储能单元控制器6定时将储能单元的运行状况通过通讯总线上报至充电机控制器。

储能直流变换器1的功能是通过总线接收储能单元控制器6的指令，对储能单元进行充放电电压电流控制。储能直流变换器1的工作流程如图5(a)和图5(b)所示，具体步骤如下：

101：储能直流变换器1通过总线与储能单元控制器6进行连接。当有充放电任务时，储能单元控制器6会对储能直流变换器1发送充放电指令和工作模式信息，包括电流上限、当前总电压、单体电池电压等。储能直流变换器1在收到指令之后完成下述步骤。

102：如果进入充电模式，则储能直流变换器1将控制能量方向由直流母线向储能单元流动。储能直流变换器1根据储能单元的当前状态以及电流指令，控制储能单元的充电电流。

103：如果进入放电模式，则储能直流变换器1将控制能量方向由储能单元向直流母线流动。按照充电机发送的直流母线电压值及其变化曲线，控制储能单元的放电电流。

在充电或放电过程中，直流母线电压随时间的变化示意如图6所示。充电机通过直流母线电压向负载供电。当电网供电不可靠的时候，直流母线电压下降，进入图6中的Ⅰ阶段。储能单元控制器6基于动力接线的电压传感器401，检测直流母线电压信息，判断直流母线电压是否出现异常。若判断此时直流母线电压下降至预设的最低限定电压，储能单元控制器6根据储能单元的历史信息，当前的储能状态等信息，向储能直流变换器1发送合适的放电指令，以便储能单元向直流母线输出能量。储能直流变换器1根据接收到的储能单元控制器放电指令，将储能单元的能量传送至直流母线，进入图6中的Ⅱ阶段。当储能单元控制器6接收到直流母线电压恢复正常的信息之后，向储能单元控制器6发送停止放电指令，此时储能单元不再向直流母线输出能量。

另外，本发明实施例的充电机系统储能设备的控制方法的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (4)

1.一种充电机系统储能设备的控制方法，其特征在于，所述充电机系统储能设备包括：储能直流变换器、电池组、电池电量均衡器、电流传感器、电压传感器、温度管理装置和储能单元控制器，所述储能单元控制器通过直流母线分别与充电机系统的充电机控制器、储能直流变换器、电池电量均衡器、电流和电压传感器、温度管理装置相连，所述电池组与所述储能直流变换器、所述电池电量均衡器和所述温度管理装置相连，其中，所述控制方法包括以下步骤：

所述储能单元控制器根据所述直流母线处的电压、配电网交流电压、所述电池组的输入输出直流电流信号、电池和环境温度、外部对系统的参数设定、给定的电池寿命模型、以及控制算法，对储能直流变换器进行相应的控制，使得储能单元进行充放电运行，同时所述储能单元控制器对运行结果进行记录。

2.根据权利要求1所述的充电机系统储能设备的控制方法，其特征在于，在所述充电机系统储能系统的运行过程中，所述储能单元控制器根据所述直流母线的电压、配电网电压变化所述充电机系统控制储能设备的充放电运行状态。

3.据权利要求1所述的充电机系统储能设备的控制方法，其特征在于，在所述充电机系统储能系统的运行过程中，储能单元控制器根据所记录的充放电流、电池和环境温度、以及给定的电池模型，估计出储能单元的电池的荷电和电池衰减状况，对下一次充放电的上限值进行修正，同时上报给充电机系统的充电机控制器。

4.据权利要求1所述的充电机系统储能设备的控制方法，其特征在于，在所述充电机系统储能系统的运行过程中，所述储能单元控制器接受所述温度管理装置检测的温度信息，根据所述电池组状态和温度信息，发送相应指令给温度管理装置，进而控制所述温度管理装置内热介质实时温度。