CN106972583A - 一种电池组充放电控制系统 - Google Patents
一种电池组充放电控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106972583A CN106972583A CN201710299040.4A CN201710299040A CN106972583A CN 106972583 A CN106972583 A CN 106972583A CN 201710299040 A CN201710299040 A CN 201710299040A CN 106972583 A CN106972583 A CN 106972583A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- battery unit
- switch
- dump energy
- charging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims abstract description 68
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 20
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 4
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- H02J7/0077—
-
- H02J7/0091—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明专利公开了一种电池组充放电控制系统,它包括:总开关、整流器、直流‑直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流‑直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关,通过电池并联充电开关实现故障电池的充电隔离,通过电池旁路开关实现故障电池的放电隔离,提升了电池充放电系统的安全性,充分考虑大容量电池组充电需求采用独创的直流‑直流变换器,提高充电电能质量,延长电池使用寿命,通过电池组内电池单元电量排序优先选择电量较低的电池进行充电,可以提高充电效率,通过设定电池单元充电温度阈值,实现了安全充电。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池组充放电控制系统,具体涉及一种可以根据电池组内各电池单元参数进行充放电电池单元选择及切换的电池控制系统。
背景技术
现有电池充电系统内电池单元连接方式单一,不能同时满足电池组快速充电需求和高电压放电需求,也不能通过电池参数的检测实现故障电池的隔离,另外,对电池组充电时,没有考虑在充电时间或充电系统提供电量有限的情况下,对电池充电的问题,当充电时间或充电系统提供电量有限时,不可能使得电池组内每个电池单元达到满充,而随机进行充电电池单元的选择或依次对充电电池单元进行选择,容易造成电池组内电池电量不均衡问题,降低了电池寿命,电池长时间在较高温度条件下充电,容易发生电池爆炸等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,发明一种电池组充放电控制系统,既可以实现电池的并联充电,串联放电,并且在电池充放电时,对故障有效电池隔离,通过对充电电池单元的选择保证电池在充电后,能达到电量均衡,又可以使电池充电时,温度可控,提高了电池的寿命和保障了充电的安全。
本发明提供的技术方案为:一种电池组充放电控制系统,它包括:总开关、整流器、直流-直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流-直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关,其特征在于:其中,总开关用于将充电系统输入的充电交流电源与整流器隔离,在故障情况或停止充电时,断开电源以对系统内元件进行保护,整流器用于将充电交流电转换成直流电,直流-直流变换器用于将整流器输出的直流电转换成适合大容量电池组充电的直流电,电池电量检测装置用于检测电池组内每个电池单元的电量,并将检测的电量值输入至控制器,电池温度检测装置用于检测电池组内每个电池单元的温度,并将检测的温度值输入至控制器,直流-直流变换器检测装置用于检测直流-直流变换器输出的电压和电流,并将检测到的电压值和电流值输入至控制器,电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关由控制器控制通断,当电池组放电时,控制器控制电池串联放电开关闭合,实现电池组内各电池单元串联放电,放电过程中,控制器实时检测电池组内各电池单元电量和温度,据此判断电池单元是否适合继续放电,当电池不适合继续放电时,控制器控制不适合继续放电的电池单元所对应的电池并联充电开关断开,并闭合所述不适合继续放电的电池单元所对应的电池旁路开关,当电池组充电时,控制器控制电池串联放电开关和电池旁路开关断开,并接收用户输入的充电允许时间和充电系统最大允许输出充电功率,并根据所述充电允许时间和所述最大允许输出充电功率计算出充电允许时间内充电系统最大输出电量,控制器还根据所述检测的电量值和电池组总电量值计算出电池充电需求电量,控制器根据所述充电允许时间内充电系统最大输出电量、所述电池充电需求电量和电池单元的温度,选择性投切电池并联充电开关以对充电电池单元进行选择,将被选中的充电电池单元所对应的并联充电开关闭合。
交流输入电源与总开关一端相连,总开关另一端与整流器一端相连,整流器另一端与直流-直流变换器一端相连,直流-直流变换器另一端分别与各电池单元对应的电池旁路开关和电池并联充电开关相连,控制器与直流-直流变换器相连,用于对直流-直流变换器的工作状态进行检测并对其输出控制指令,控制器分别与电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关相连,对开关通断进行控制,电池并联充电开关采用双极开关,其中一极连接在开关所对应的电池单元正极和直流-直流变换器正母线之间,另一极连接在开关所对应的电池单元负极和直流-直流变换器负母线之间,电池旁路开关一端连接在开关所对应的电池单元正极,另一端连接在开关所对应的电池单元负极,电池串联放电开关一端连接在相邻电池单元的正负极之间。
直流-直流变换器包括直流电正输入端201、直流电负输入端202、电容203、电容204、开关205、开关206、变压器207、二极管208、二极管209、二极管210、二极管211、电感212、电容213、直流电正输出端214和直流电负输出端215,其中,直流电正输入端201与整流器正输出端相连和直流电负输入端202与整流器负输出端相连,直流电正输入端201还分别与电容203和开关205一端相连,电容203另一端还分别与变压器207初级侧和电容204一端相连,电容204另一端分别与直流电负输入端202和开关206一端相连,开关205另一端分别与开关206和变压器207初级侧另一端相连,变压器207次级侧一端分别与二极管208的阳极和二极管209的阴极相连,变压器207次级侧另一端分别与二极管210的阳极和二极管211的阴极相连,电抗器212一端分别与二极管208的阴极和二极管210的阴极相连,电抗器212另一端分别与电容213和直流电正输出端214相连,电容213另一端分别与直流电负输出端215、二极管209的阳极、二极管211的阳极相连,直流电正输出端214分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连、直流电负输出端215分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连。
直流-直流变换器为保证在直流母线电压最低时仍能输出所要求的最大电压,变压器变比按照如下方式确定:,公式中:为直流母线电压最低时仍能输出的最大电压,为二极管208、二极管209、二极管210、二极管211的管压降,为直流母线最低电压,为初级侧绕组匝数,为次级侧绕组匝数。
直流-直流变换器中由二极管208、二极管209、二极管210和二极管211组成的不控整流桥按照如下方式进行参数选择:(1)电压:,为整流桥的额定工作电压,为整流桥输入的线电压;(2)电流:,为整流桥的额定工作电流,为负载平均电流。
直流-直流变换器中由电感212和电容213组成的输出滤波电路按照如下方式进行参数选择:,为变压器次级侧输出电压,为直流母线电压最大值,为变压器变比,,为直流-直流变换器开关占空比,,为滤波电路的电感值,为最小输出电流,为开关周期,,为滤波电路的电容值,为最大电压纹波。
按照如下方式对充电电池进行选择,(1)计算指定充电时间内充电器能提供的最大充电量,,其中,为充电器额定输出功率值,为指定的充电时间,为功率电量转化系数;(2)判断所述最大充电量能否使得所有电池单元满充,当所述最大充电量能使得所有电池单元满充电时,则进入步骤(3),当所述最大充电量不能使得所有电池单元满充电时,则进入步骤(8);(3)同时对电池组内所有电池单元充电,保持充电,并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量,当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时,则进入步骤(4);(4)检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值,当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(3),当电池单元温度超过指定温度阈值时,则进入步骤(5);(5)停止对所述电池单元充电,每隔时间后检测所述电池单元电量和所述电池单元温度,(6)当所述电池单元剩余电量未超过电池单元额定容量且所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(3);(7)当所述电池单元剩余电量超过电池单元额定容量或所述电池单元温度超过指定温度阈值时,则返回步骤(5);(8)检测电池组中每个电池单元的剩余电量,对每个电池单元的剩余电量从小到大进行排序;(9)判断电池单元个数,当电池单元个数为偶数时,进入步骤(10),当电池个数为奇数时,进入步骤(16);(10)计算个电池单元的充电电量阈值,,其中,代表电池剩余电量最小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第二小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第2k小的电池单元的剩余电量;(11)对剩余电量较小的前k个电池电池单元充电;(12)保持充电,并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量,当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时,则进入步骤(13),当所述电池单元充电后剩余电量超过电池单元额定容量时,则进入步骤(14);(13)检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值,当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(12),当所述电池单元温度超过指定温度阈值时,则进入步骤(14);(14)检测所述电池单元充电切换次数是否已经达到指定次数,当所述充电切换次数已经达到指定充电切换次数时,则停止对所述电池单元充电及充电切换,当所述充电切换次数未达到指定充电切换次数时,则进入步骤(15);(15)按照电池单元切换对照表对正在充电的电池单元进行切换,电池单元切换完成后,返回步骤(12);(16)计算个电池单元的充电电量阈值,,其中,代表电池剩余电量最小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第二小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第2k+1小的电池单元的剩余电量,进入步骤(11)。
电池单元切换对照表为,当电池单元个数为偶数个时,,电池单元剩余电量从小到大依次为,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,从小到大依此类推,当电池单元个数为奇数个时,当电池单元个数为奇数个时,,电池单元剩余电量从小到大依次为,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,从小到大依此类推,剩余电量为的电池单元不进行充电切换。
当剩余电量为的电池单元与剩余电量为的电池单元进行充电切换时,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合,依此类推,当剩余电量为的电池单元与剩余电量为的电池单元进行充电切换时,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合。
充电过程中,控制器控制电池串联放电开关、电池旁路开关全部断开,并实时检测各电池单元电量和温度,据此判断电池单元是否适合继续充电,当电池单元不适合继续充电时,控制器控制不适合继续充电电池单元对应的电池并联充电开关断开,以将故障电池单元隔离,同时实现其它电池单元继续充电。
实施本发明的电池组充放电控制系统,具有以下有益效果,电池组内电池单元的电量较低的时候,充电速率较快,优先选择电量较低的电池先进行充电,可以提高充电效率,电量较低的电池充电功率较大时,短时间内导致电池温升过大,降低了电池的寿命,为此,设定温度阈值,使得电池充电温度在安全范围内,实现了安全充电,充分考虑电池组充电需求采用独创的直流-直流变换器,保证了变换器内各元件在额定工况下可靠运行,并降低了充电器对电网造成的谐波,节约电能,同时保证为电池提供的充电电流和充电电压的质量,进一步延长了电池的使用寿命,通过开关控制可以实现电池并联快速充电和串联高电压放电,并利用电池并联充电开关实现故障电池的充电隔离,利用电池旁路开关实现故障电池的放电隔离,提升了电池充放电系统的安全性。
附图说明
图1 为电池组充放电控制系统配置图。
图2 为充电系统内直流-直流变换器的电路原理图。
图3 为充电控制流程图。
图4 为放电控制流程图。
具体实施方式
图1为电池组充放电控制系统配置图:图1中充放电控制系统包括总开关101、整流器102、直流-直流变换器103、控制器104、电池单元109对应的电池并联充电开关105和电池旁路开关113,电池单元110对应的电池并联充电开关106和电池旁路开关114,电池单元111对应的电池并联充电开关107和电池旁路开关115,电池单元112对应的电池并联充电开关108和电池旁路开关116,
电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流-直流变换器检测装置,交流输入电源与总开关101一端相连,总开关101另一端与整流器102一端相连,整流器102另一端与直流-直流变换器103一端相连,直流-直流变换器103另一端分别与各电池单元对应的电池旁路开关113~116和电池并联充电开关105~108相连,控制器104与直流-直流变换器103相连,用于对直流-直流变换器103的工作状态进行检测并对其输出控制指令,控制器分别与电池串联放电开关117~119、电池旁路开关113~116和电池并联充电开关105~108,对开关通断进行控制,电池并联充电开关105~108采用双极开关,其中一极连接在开关所对应的电池单元正极和直流-直流变换器103正母线之间,另一极连接在开关所对应的电池单元负极和直流-直流变换器103负母线之间,电池旁路开关113~116一端连接在开关所对应的电池单元正极,另一端连接在开关所对应的电池单元负极,电池串联放电开关117~119一端连接在相邻电池单元的负极,另一端连接在相邻电池单元的正极,控制器104与直流-直流变换器103相连,用于对直流-直流变换器103的工作状态进行检测,并对其输出控制指令,控制器104与电池单元109~112相连,用于检测每个电池单元的剩余电量和温度,控制器与电池旁路开关113~116、电池并联充电开关105~108和电池串联放电开关117~119相连,用于控制开关的通断。
图2为充电系统内直流直流变换器的电路原理图:直流-直流变换器包括直流电正输入端201、直流电负输入端202、电容203、电容204、开关205、开关206、变压器207、二极管208、二极管209、二极管210、二极管211、电感212、电容213、直流电正输出端214、直流电负输出端215,其中,直流电正输入端201与整流器正输出端相连和直流电负输入端202与整流器负输出端相连,直流电正输入端201还分别与电容203和开关205一端相连,电容203另一端还分别与变压器207初级侧和电容204一端相连,电容204另一端分别与直流电负输入端202和开关206一端相连,开关205另一端分别与开关206和变压器207初级侧另一端相连,变压器207次级侧一端分别与二极管208的阳极和二极管209的阴极相连,变压器207次级侧另一端分别与二极管210的阳极和二极管211的阴极相连,电抗器212一端分别与二极管208的阴极和二极管210的阴极相连,电抗器212另一端分别与电容213和直流电正输出端214相连,电容213另一端分别与直流电负输出端215、二极管209的阳极、二极管211的阳极相连,直流电正输出端214分别与每个电池单元对应的分开关相连、直流电负输出端215分别与每个电池单元对应的分开关相连。
图3为充电控制流程图:按照如下方式对充电电池进行选择,(1)计算指定充电时间内充电器能提供的最大充电量,,其中,为充电器额定输出功率值,为指定的充电时间,为功率电量转化系数;(2)判断所述最大充电量能否使得所有电池单元满充,当所述最大充电量能使得所有电池单元满充电时,则进入步骤(3),当所述最大充电量不能使得所有电池单元满充电时,则进入步骤(8);(3)同时对电池组内所有电池单元充电,保持充电,并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量,当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时,则进入步骤(4);(4)检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值,当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(3),当电池单元温度超过指定温度阈值时,则进入步骤(5);(5)停止对所述电池单元充电,每隔时间后检测所述电池单元电量和所述电池单元温度,(6)当所述电池单元剩余电量未超过电池单元额定容量且所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(3);(7)当所述电池单元剩余电量超过电池单元额定容量或所述电池单元温度超过指定温度阈值时,则返回步骤(5);(8)检测电池组中每个电池单元的剩余电量,对每个电池单元的剩余电量从小到大进行排序;(9)判断电池单元个数,当电池单元个数为偶数时,进入步骤(10),当电池个数为奇数时,进入步骤(16);(10)计算个电池单元的充电电量阈值,,其中,代表电池剩余电量最小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第二小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第2k小的电池单元的剩余电量;(11)对剩余电量较小的前k个电池电池单元充电;(12)保持充电,并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量,当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时,则进入步骤(13),当所述电池单元充电后剩余电量超过电池单元额定容量时,则进入步骤(14);(13)检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值,当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(12),当所述电池单元温度超过指定温度阈值时,则进入步骤(14);(14)检测所述电池单元充电切换次数是否已经达到指定次数,当所述充电切换次数已经达到指定充电切换次数时,则停止对所述电池单元充电及充电切换,当所述充电切换次数未达到指定充电切换次数时,则进入步骤(15);(15)按照电池单元切换对照表对正在充电的电池单元进行切换,电池单元切换完成后,返回步骤(12);(16)计算个电池单元的充电电量阈值,,其中,代表电池剩余电量最小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第二小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第2k+1小的电池单元的剩余电量,进入步骤(11)。
电池单元切换对照表为,当电池单元个数为偶数个时,,电池单元剩余电量从小到大依次为,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,从小到大依此类推,当电池单元个数为奇数个时,当电池单元个数为奇数个时,,电池单元剩余电量从小到大依次为,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,从小到大依此类推,剩余电量为的电池单元不进行充电切换。
当剩余电量为的电池单元与剩余电量为的电池单元进行充电切换时,剩余电量为的电池单元对应的分开关闭合时,则剩余电量为的电池单元对应的分开关断开,剩余电量为的电池单元对应的分开关断开时,则剩余电量为的电池单元对应的分开关闭合,依此类推,当剩余电量为的电池单元与剩余电量为的电池单元进行充电切换时,剩余电量为的电池单元对应的分开关闭合时,则剩余电量为的电池单元对应的分开关断开,剩余电量为的电池单元对应的分开关断开时,则剩余电量为的电池单元对应的分开关闭合。
图4为放电控制流程图:图4中在电池组需要对外放电时,控制器控制总开关和电池旁路开关断开,全部电池并联充电开关和电池串联放电开关闭合,在电池组正在放电时,通过控制器实时检测正在放电电池单元剩余电量和温度,当电池单元剩余电量或温度是否超过预定值,当电池单元剩余电量超过阈值时,说明电池已经过放电,不适合继续放电,当电池单元温度超过阈值时,继续放电,将增加温度,导致电池烧毁,也不适合继续放电,此时,断开该电池单元对应的并联充电开关,闭合该电池单元对应的旁路开关,将该电池单元隔离,并返回电池检测步骤,继续检测正在运行电池的参数。
本发明不限于所公开的实施例和附图,旨在覆盖落入本发明精神和保护范围的各种变化和变形。
Claims (10)
1.一种电池组充放电控制系统,它包括:总开关、整流器、直流-直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流-直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关,其特征在于:其中,总开关用于将充电系统输入的充电交流电源与整流器隔离,在故障情况或停止充电时,断开电源以对系统内元件进行保护,整流器用于将充电交流电转换成直流电,直流-直流变换器用于将整流器输出的直流电转换成适合大容量电池组充电的直流电,电池电量检测装置用于检测电池组内每个电池单元的电量,并将检测的电量值输入至控制器,电池温度检测装置用于检测电池组内每个电池单元的温度,并将检测的温度值输入至控制器,直流-直流变换器检测装置用于检测直流-直流变换器输出的电压和电流,并将检测到的电压值和电流值输入至控制器,电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关由控制器控制通断,当电池组放电时,控制器控制电池串联放电开关闭合,实现电池组内各电池单元串联放电,放电过程中,控制器实时检测电池组内各电池单元电量和温度,据此判断电池单元是否适合继续放电,当电池不适合继续放电时,控制器控制不适合继续放电的电池单元所对应的电池并联充电开关断开,并闭合所述不适合继续放电的电池单元所对应的电池旁路开关,当电池组充电时,控制器控制电池串联放电开关和电池旁路开关断开,并接收用户输入的充电允许时间和充电系统最大允许输出充电功率,并根据所述充电允许时间和所述最大允许输出充电功率计算出充电允许时间内充电系统最大输出电量,控制器还根据所述检测的电量值和电池组总电量值计算出电池充电需求电量,控制器根据所述充电允许时间内充电系统最大输出电量、所述电池充电需求电量和电池单元的温度,选择性投切电池并联充电开关以对充电电池单元进行选择,将被选中的充电电池单元所对应的并联充电开关闭合。
2.根据权利要求1所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:交流输入电源与总开关一端相连,总开关另一端与整流器一端相连,整流器另一端与直流-直流变换器一端相连,直流-直流变换器另一端分别与各电池单元对应的电池旁路开关和电池并联充电开关相连,控制器与直流-直流变换器相连,用于对直流-直流变换器的工作状态进行检测并对其输出控制指令,控制器分别与电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关相连,对开关通断进行控制,电池并联充电开关采用双极开关,其中一极连接在开关所对应的电池单元正极和直流-直流变换器正母线之间,另一极连接在开关所对应的电池单元负极和直流-直流变换器负母线之间,电池旁路开关一端连接在开关所对应的电池单元正极,另一端连接在开关所对应的电池单元负极,电池串联放电开关一端连接在相邻电池单元的正负极之间。
3.根据权利要求2所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:直流-直流变换器包括直流电正输入端201、直流电负输入端202、电容203、电容204、开关205、开关206、变压器207、二极管208、二极管209、二极管210、二极管211、电感212、电容213、直流电正输出端214和直流电负输出端215,其中,直流电正输入端201与整流器正输出端相连和直流电负输入端202与整流器负输出端相连,直流电正输入端201还分别与电容203和开关205一端相连,电容203另一端还分别与变压器207初级侧和电容204一端相连,电容204另一端分别与直流电负输入端202和开关206一端相连,开关205另一端分别与开关206和变压器207初级侧另一端相连,变压器207次级侧一端分别与二极管208的阳极和二极管209的阴极相连,变压器207次级侧另一端分别与二极管210的阳极和二极管211的阴极相连,电抗器212一端分别与二极管208的阴极和二极管210的阴极相连,电抗器212另一端分别与电容213和直流电正输出端214相连,电容213另一端分别与直流电负输出端215、二极管209的阳极、二极管211的阳极相连,直流电正输出端214分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连、直流电负输出端215分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连。
4.根据权利要求3所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:直流-直流变换器为保证在直流母线电压最低时仍能输出所要求的最大电压,变压器变比按照如下方式确定:,公式中:为直流母线电压最低时仍能输出的最大电压,为二极管208、二极管209、二极管210、二极管211的管压降,为直流母线最低电压,为初级侧绕组匝数,为次级侧绕组匝数。
5.根据权利要求4所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:直流-直流变换器中由二极管208、二极管209、二极管210和二极管211组成的不控整流桥按照如下方式进行参数选择:(1)电压:,为整流桥的额定工作电压,为整流桥输入的线电压;(2)电流:,为整流桥的额定工作电流,为负载平均电流。
6.根据权利要求5所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:直流-直流变换器中由电感212和电容213组成的输出滤波电路按照如下方式进行参数选择:,为变压器次级侧输出电压,为直流母线电压最大值,为变压器变比,,为直流-直流变换器开关占空比,,为滤波电路的电感值,为最小输出电流,为开关周期,,为滤波电路的电容值,为最大电压纹波。
7.根据权利要求1所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:按照如下方式对充电电池进行选择,(1)计算指定充电时间内充电器能提供的最大充电量,,其中,为充电器额定输出功率值,为指定的充电时间,为功率电量转化系数;(2)判断所述最大充电量能否使得所有电池单元满充,当所述最大充电量能使得所有电池单元满充电时,则进入步骤(3),当所述最大充电量不能使得所有电池单元满充电时,则进入步骤(8);(3)同时对电池组内所有电池单元充电,保持充电,并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量,当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时,则进入步骤(4);(4)检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值,当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(3),当电池单元温度超过指定温度阈值时,则进入步骤(5);(5)停止对所述电池单元充电,每隔时间后检测所述电池单元电量和所述电池单元温度,(6)当所述电池单元剩余电量未超过电池单元额定容量且所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(3);(7)当所述电池单元剩余电量超过电池单元额定容量或所述电池单元温度超过指定温度阈值时,则返回步骤(5);(8)检测电池组中每个电池单元的剩余电量,对每个电池单元的剩余电量从小到大进行排序;(9)判断电池单元个数,当电池单元个数为偶数时,进入步骤(10),当电池个数为奇数时,进入步骤(16);(10)计算个电池单元的充电电量阈值,,其中,代表电池剩余电量最小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第二小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第2k小的电池单元的剩余电量;(11)对剩余电量较小的前k个电池电池单元充电;(12)保持充电,并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量,当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时,则进入步骤(13),当所述电池单元充电后剩余电量超过电池单元额定容量时,则进入步骤(14);(13)检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值,当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时,则返回步骤(12),当所述电池单元温度超过指定温度阈值时,则进入步骤(14);(14)检测所述电池单元充电切换次数是否已经达到指定次数,当所述充电切换次数已经达到指定充电切换次数时,则停止对所述电池单元充电及充电切换,当所述充电切换次数未达到指定充电切换次数时,则进入步骤(15);(15)按照电池单元切换对照表对正在充电的电池单元进行切换,电池单元切换完成后,返回步骤(12);(16)计算个电池单元的充电电量阈值,,其中,代表电池剩余电量最小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第二小的电池单元的剩余电量,代表电池剩余电量第2k+1小的电池单元的剩余电量,进入步骤(11)。
8.根据权利要求7所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:电池单元切换对照表为,当电池单元个数为偶数个时,,电池单元剩余电量从小到大依次为,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,从小到大依此类推,当电池单元个数为奇数个时,当电池单元个数为奇数个时,,电池单元剩余电量从小到大依次为,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,剩余电量为的电池单元充电切换对应剩余电量为的电池单元,从小到大依此类推,剩余电量为的电池单元不进行充电切换。
9.根据权利要求8所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:当剩余电量为的电池单元与剩余电量为的电池单元进行充电切换时,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合,依此类推,当剩余电量为的电池单元与剩余电量为的电池单元进行充电切换时,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开,剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关断开时,则剩余电量为的电池单元对应的电池并联充电开关闭合。
10.根据权利要求1所述的电池组充放电控制系统,其特征在于:充电过程中,控制器控制电池串联放电开关、电池旁路开关全部断开,并实时检测各电池单元电量和温度,据此判断电池单元是否适合继续充电,当电池单元不适合继续充电时,控制器控制不适合继续充电电池单元对应的电池并联充电开关断开,以将故障电池单元隔离,同时实现其它电池单元继续充电。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710299040.4A CN106972583A (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种电池组充放电控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710299040.4A CN106972583A (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种电池组充放电控制系统 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106972583A true CN106972583A (zh) | 2017-07-21 |
Family
ID=59330849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710299040.4A Pending CN106972583A (zh) | 2017-06-08 | 2017-06-08 | 一种电池组充放电控制系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106972583A (zh) |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107591865A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-16 | 屠益祥 | 铅酸电池组充放电控制装置及系统 |
CN108429307A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-21 | 海汇新能源汽车有限公司 | 一种电池充放电自适应系统及装置 |
CN109560335A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 北京小米移动软件有限公司 | 电池及其充放电方法、装置、终端、存储介质 |
CN109830974A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-31 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种电池动态成组系统及其运行控制方法 |
CN110739735A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 矢崎总业株式会社 | 电池系统 |
CN110783653A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-11 | 西安建筑科技大学 | 一种采用分割技术的高效充放电方法 |
CN111391713A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-07-10 | 常州洪记两轮智能交通工具有限公司 | 一种串联电池包的充放电管理系统及方法 |
CN111758200A (zh) * | 2017-11-14 | 2020-10-09 | 尼亚布科知识产权控股有限责任公司 | 具有局部感测和切换的单体平衡 |
TWI712812B (zh) * | 2019-10-23 | 2020-12-11 | 英研智能移動股份有限公司 | 電池保護方法 |
CN113078709A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-06 | 博阳能源科技有限公司 | 一种快充电路角色控制方法、协议处理系统及电路 |
CN113098084A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 清华大学 | 电池物联网系统 |
CN113517745A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-19 | 四川中青轩宇科技有限公司 | 一种间歇性充电系统及方法 |
CN113612295A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-11-05 | 深圳市驰普科达科技有限公司 | 一种应急储能电池电能管理方法、装置及介质 |
CN113890135A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-04 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种均衡充电控制方法、系统及充电电路 |
CN114361618A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-15 | 东莞市壹特电子有限公司 | 一种能够集中调度的新型分布式储能电池智能管理系统 |
CN114643884A (zh) * | 2020-12-21 | 2022-06-21 | 沃尔沃卡车集团 | 车辆的充电系统和控制该充电系统的方法 |
CN115836455A (zh) * | 2020-07-15 | 2023-03-21 | 华为数字能源技术有限公司 | 储能系统 |
CN115966793A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-14 | 深圳华晓科技有限公司 | 一种低温条件下锂电池充放电控制方法及装置 |
WO2023077701A1 (zh) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | 西安快舟机电科技有限公司 | 一种托盘充放电切换电路 |
CN116131400A (zh) * | 2023-01-11 | 2023-05-16 | 广州锐速智能科技股份有限公司 | 用于储能系统的电池管理方法、装置、设备及介质 |
CN116388353A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-07-04 | 宁波齐云新材料技术有限公司 | 一种锂电池pack用供电系统及控制方法 |
WO2023124502A1 (zh) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种储能系统和储能系统的控制方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4623832A (en) * | 1982-11-12 | 1986-11-18 | Ryobi Ltd. | Secondary battery quick-charging circuit |
CN101262140A (zh) * | 2008-04-30 | 2008-09-10 | 刘云海 | 锂动力电池组串并联切换充电方法与充电装置 |
CN201918778U (zh) * | 2010-12-28 | 2011-08-03 | 吴江合美新能源科技有限公司 | 单片机控制的vrla蓄电池组自均衡充电器 |
CN102684262A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-19 | 杨湘武 | 电池组充放电自动管理装置及其工作方法 |
CN102969772A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 山东省科学院自动化研究所 | 基于绝对可充放容量的全阶段动力锂电池均衡方法及装置 |
CN103647327A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-19 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于电池组的充放电自动均衡装置 |
CN104065154A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-09-24 | 深圳微网能源管理系统实验室有限公司 | 一种变频器应急供电系统 |
CN104253469A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-31 | 于志章 | 二次电池组充放电管理系统 |
-
2017
- 2017-06-08 CN CN201710299040.4A patent/CN106972583A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4623832A (en) * | 1982-11-12 | 1986-11-18 | Ryobi Ltd. | Secondary battery quick-charging circuit |
CN101262140A (zh) * | 2008-04-30 | 2008-09-10 | 刘云海 | 锂动力电池组串并联切换充电方法与充电装置 |
CN201918778U (zh) * | 2010-12-28 | 2011-08-03 | 吴江合美新能源科技有限公司 | 单片机控制的vrla蓄电池组自均衡充电器 |
CN102684262A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-19 | 杨湘武 | 电池组充放电自动管理装置及其工作方法 |
CN102969772A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 山东省科学院自动化研究所 | 基于绝对可充放容量的全阶段动力锂电池均衡方法及装置 |
CN103647327A (zh) * | 2013-12-23 | 2014-03-19 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于电池组的充放电自动均衡装置 |
CN104065154A (zh) * | 2014-06-09 | 2014-09-24 | 深圳微网能源管理系统实验室有限公司 | 一种变频器应急供电系统 |
CN104253469A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-31 | 于志章 | 二次电池组充放电管理系统 |
Cited By (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109560335A (zh) * | 2017-09-27 | 2019-04-02 | 北京小米移动软件有限公司 | 电池及其充放电方法、装置、终端、存储介质 |
CN109560335B (zh) * | 2017-09-27 | 2020-10-09 | 北京小米移动软件有限公司 | 电池及其充放电方法、装置、终端、存储介质 |
CN107591865A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-01-16 | 屠益祥 | 铅酸电池组充放电控制装置及系统 |
CN111758200A (zh) * | 2017-11-14 | 2020-10-09 | 尼亚布科知识产权控股有限责任公司 | 具有局部感测和切换的单体平衡 |
CN108429307A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-08-21 | 海汇新能源汽车有限公司 | 一种电池充放电自适应系统及装置 |
CN110739735A (zh) * | 2018-07-19 | 2020-01-31 | 矢崎总业株式会社 | 电池系统 |
CN109830974A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-05-31 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 一种电池动态成组系统及其运行控制方法 |
TWI712812B (zh) * | 2019-10-23 | 2020-12-11 | 英研智能移動股份有限公司 | 電池保護方法 |
CN110783653A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-11 | 西安建筑科技大学 | 一种采用分割技术的高效充放电方法 |
CN110783653B (zh) * | 2019-11-04 | 2022-08-26 | 西安建筑科技大学 | 一种采用分割技术的高效充放电方法 |
CN111391713A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-07-10 | 常州洪记两轮智能交通工具有限公司 | 一种串联电池包的充放电管理系统及方法 |
EP4167423A4 (en) * | 2020-07-15 | 2023-11-29 | Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. | ENERGY STORAGE SYSTEM |
CN115836455A (zh) * | 2020-07-15 | 2023-03-21 | 华为数字能源技术有限公司 | 储能系统 |
CN114643884A (zh) * | 2020-12-21 | 2022-06-21 | 沃尔沃卡车集团 | 车辆的充电系统和控制该充电系统的方法 |
CN113098084A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-09 | 清华大学 | 电池物联网系统 |
CN113078709A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-07-06 | 博阳能源科技有限公司 | 一种快充电路角色控制方法、协议处理系统及电路 |
CN113517745A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-10-19 | 四川中青轩宇科技有限公司 | 一种间歇性充电系统及方法 |
CN113890135A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-01-04 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种均衡充电控制方法、系统及充电电路 |
CN113612295B (zh) * | 2021-10-11 | 2022-02-22 | 深圳市驰普科达科技有限公司 | 一种应急储能电池电能管理方法、装置及介质 |
CN113612295A (zh) * | 2021-10-11 | 2021-11-05 | 深圳市驰普科达科技有限公司 | 一种应急储能电池电能管理方法、装置及介质 |
WO2023077701A1 (zh) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | 西安快舟机电科技有限公司 | 一种托盘充放电切换电路 |
WO2023124502A1 (zh) * | 2021-12-30 | 2023-07-06 | 华为数字能源技术有限公司 | 一种储能系统和储能系统的控制方法 |
CN114361618A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-15 | 东莞市壹特电子有限公司 | 一种能够集中调度的新型分布式储能电池智能管理系统 |
CN114361618B (zh) * | 2022-01-04 | 2023-12-22 | 浙江华研新能源有限公司 | 一种能够集中调度的新型分布式储能电池智能管理系统 |
CN115966793A (zh) * | 2022-12-26 | 2023-04-14 | 深圳华晓科技有限公司 | 一种低温条件下锂电池充放电控制方法及装置 |
CN116131400A (zh) * | 2023-01-11 | 2023-05-16 | 广州锐速智能科技股份有限公司 | 用于储能系统的电池管理方法、装置、设备及介质 |
CN116131400B (zh) * | 2023-01-11 | 2023-10-20 | 广州锐速智能科技股份有限公司 | 用于储能系统的电池管理方法、装置、设备及介质 |
CN116388353A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-07-04 | 宁波齐云新材料技术有限公司 | 一种锂电池pack用供电系统及控制方法 |
CN116388353B (zh) * | 2023-06-06 | 2023-09-08 | 宁波齐云新材料技术有限公司 | 一种锂电池pack用供电系统及控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106972583A (zh) | 一种电池组充放电控制系统 | |
WO2020107838A1 (zh) | 一种储能型即热式热水器及热水系统 | |
CN102856946B (zh) | 蓄电装置和蓄电系统 | |
CN102355042B (zh) | 一种基于超级电容的电站直流电源装置及其供电方法 | |
CN201726205U (zh) | 一种交流储能柜及储能电站系统 | |
CA2883094A1 (en) | Battery energy storage system with arc flash protection, energy conversion system and protection method | |
CN107554323A (zh) | 一种动力电池组的控制系统及电动汽车 | |
CN101931238A (zh) | 基于主从策略的微网系统协调控制方法 | |
CN106385101B (zh) | 一种大功率型电梯自动救援装置实现供电的方法及装置 | |
CN102214945A (zh) | 一种基于蓄电池并联的直流电源系统 | |
CN102545291A (zh) | 太阳能蓄电系统及太阳能供电系统 | |
CN104092266A (zh) | 一种解决动力电池快速安全充放电的方法及装置 | |
CN103138355A (zh) | 一种充放电控制系统 | |
CN106953396A (zh) | 一种大容量电池组充电系统 | |
CN115313457B (zh) | 电池储能系统 | |
CN106787045A (zh) | 直流电源系统及其控制方法 | |
WO2022217721A1 (zh) | 智慧电池 | |
CN202374022U (zh) | 一种充放电控制系统 | |
CN104882936A (zh) | 一种通信储能电源系统 | |
CN105186630B (zh) | 一种电能转移方法及一种电能总线 | |
CN114884168B (zh) | 基于磷酸铁锂蓄电池的变电站直流系统 | |
CN206313500U (zh) | 一种电池单元总电压可调的充放电系统 | |
CN206432890U (zh) | 用于电压源变流器自带线路故障检测功能的预充装置 | |
CN115528778A (zh) | 一种并联结构的直流电源系统及其控制电路 | |
CN206099394U (zh) | 电动汽车快速充放电系统及电动汽车 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170721 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |