CN107634533A - 电池能量回馈电池测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池能量回馈电池测试方法，解决了动力蓄电池的充电、放电和维护管理等成组应用技术严重滞后，具体表现在充放电过程中会有较大的能量损耗，造成能源浪费的问题，其技术方案要点是：包括以下步骤：S100，接收电网输送的交流电能并经过整流后转换为直流电能，将直流电能输送至公共直流母线，公共直流母线连接于若干DC/DC电源模块，每个DC/DC电源模块连接于与之对应的锂电池；S200，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块对锂电池进行充电，本发明的一种电池能量回馈电池测试方法，能够减少动力蓄电池在充放电时造成的能量损耗，提高能源的利用率。

Description

电池能量回馈电池测试方法

技术领域

本发明涉及一种电池能量回馈电池测试方法。

背景技术

目前，锂离子等新型动力电池关键技术、关键材料和产品研究都取得了重大进展，推广应用的条件已日趋成熟。

目前动力蓄电池的充电主要是通过整流/回馈装置将交流电转换成相应的直流电，并且经过DC/DC电源模块将对应的直流电升降压为供锂电池充电的电压，而由于不同锂电池本身初始电量不同，所以当有个别锂电池电量充满后，此时多余的能量会依次通过DC/DC电源模块、以及整流/回馈装置回馈到电网，而电网会利用回馈回来的能量再次对系统进行充电，而由于多余的能量要反复经过整流/回馈装置以及电网，大大提高了能量的损耗（如图3所示），还有改进的空间。

发明内容

本发明是提供一种电池能量回馈电池测试方法，能够减少动力蓄电池在充放电时造成的能量损耗，提高能源的利用率。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种电池能量回馈电池测试方法，包括以下步骤：

S100，接收电网输送的交流电能并经过整流后转换为直流电能，将直流电能输送至公共直流母线，公共直流母线连接于若干DC/DC电源模块，每个DC/DC电源模块连接于与之对应的锂电池；

S200，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块对锂电池进行充电；

若任意一个锂电池处于充电状态时，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块以对锂电池进行充电；

若部分电池处于充满电状态，部分电池处于充电状态时，充满电状态的锂电池通过DC/DC电源模块将多余的电能反馈至公共直流母线处并通过公共直流目前以将反馈的电能传输至充电状态的锂电池处；

若所有锂电池处于充满电状态时，停止对所有锂电池的充电，并通过DC/DC电源模块将多余能量释放至公共直流母线处以回馈于电网。

采用上述方案，S100中整流/回馈模块的设置可将交流电能转换为直流电能以供公共直流母线，将直流电能以DC/DC模块进行变压的分配给锂电池，而通过S200的设置可以将充满电的锂电池多余的能量优选回馈给还未充满的锂电池，减少了能量的损耗，提高了能量的利用率。

作为优选，S100还包括：

S110，接收来自电网处的交流电能并通过PFC电路进行功率校正；

S120，将经过功率调校的交流电能经过整流后转换为直流电能；

S130，将直流电能进行滤波处理后传输至公共直流母线。

采用上述方案，通过S110中设置的PFC电路的设置，可对交流电能进行功率校正,从而提高了其本身的能源利用率，而通过S120实现交流电能的整流，而且结合S130的设置可将直流电能进行滤波处理，避免直流电能在正常传输过程中受到外界影响而导致所传输的能量有部分信号的干扰。

作为优选，S200还包括：

S210、启动电池信息检测模块以检测锂电池的电池信息，电池信息检测模块将所检测到的锂电池的电池信息反馈至上位机；

S220、上位机接收电池信息检测模块反馈的电池信息进行存储，并与存储于上位机处的处于充满电状态的锂电池所对应的电池信息进行比对，上位机通过比对情况区别开充满电的锂电池和未充满电的锂电池；

S230、若所有锂电池处于充电状态，上位机使锂电池处于充电状态，吸收来自公共直流母线处的能量；

若所有锂电池均处于充满电的情况下，上位机使锂电池停止吸收公共直流母线的能量，并将多余的能量通过公共直流母线回馈至电网处；

若部分锂电池处于充满状态，部分锂电池处于未充满状态时，上位机使满电的锂电池，通过DC/DC电源模块将多余能量释放到公共直流母线；同时上位机使未充满电的锂电池，通过DC/DC电源模块吸收来自公共直流母线的能量。

采用上述方案，S210以及S220的设置可分析出每个锂电池的充放电状态，而S230的设置可基于所检测到的每个锂电池的状态进行相应的充放电，从而实现能源的充分利用。

作为优选，S210中的电池信息检测模块包括用于接收锂电池电池信息量的检测通道组、以及连接于检测通道组以接收锂电池电流信息并转换为对应的模拟信号的后级处理电路；

所述检测通道组包括若干并联设置的检测通道，且可并联任意个检测通道以适应于信息承载能力需求。

采用上述方案，电池信息检测模块主要是通过检测通道组以及后级处理电路实现对电池相应信息的检测，而为保证检测通道组在使用过程可适应于不同的量程，在具体使用过程可任意并联若干个检测通道以提高其本身的信息承载能力。

作为优选，S210中的电池信息检测模块所检测的信息包括锂电池的电压线上电压、电流线上电压、以及辅助线上的电压，当上位机所接收到的电压线上电压、电流线上电压、以及辅助线上的电压中一个或一个以上的信息超出上位机预设的锂电池中对应的上限数据时，此时上位机会控制报警装置进行报警。

采用上述方案，当锂电池上一些数据超出正常的范围时，此时会相应的通过上位机控制报警装置进行提示，以告知于工作人员。

作为优选，S210具体包括；

S211、上位机以TCP/IP协议与对应的通讯控制板进行通讯；

S212、通讯控制板以CAN通信协议与MCU主板主板进行通信；

S213、MCU主板通过模数转换器控制电池信息检测模块检测锂电池的信息，并通过数模转换器接收电池信息检测模块所检测到的信息，最后通过通讯控制板反馈于上位机。

采用上述方案，S211、S212以及S213的设置阐述了上位机完整的对锂电池信息的采集和反馈过程，实现了上位机采集锂电池的完整过程。

作为优选，S212中的MCU主板包括可相互分离的若干可单独管控与之对应的锂电池的充放电的独立通道、以及与若干独立通道相互配合使用且用于管理若干独立通道的控制主板。

采用上述方案，独立通道的设置有利于对每个锂电池进行单点控制，而且能够实现不同通道在进行通信的时候发生信号干扰的情况，加快了控制的效率。

作为优选，若存在未充满的锂电池，S220还包括：

S221、电池信息包括锂电池的电压以及电流，上位机以接收到的每个锂电池的电压以及电流情况，分别与预设的处于充满电的锂电池所对应的预设电压、预设电流进行比较；

S222、当满足锂电池的电压达到预设的电压值的时候或锂电池的电流到达预设的电流值其中之一条件时，上位机均通过MCU主板控制设置于DC/DC电源模块内的充放电切换单元使锂电池处于放电状态并将多余的电量释放至公共直流母线。

采用上述方案，在通过S221的设置可根据锂电池的电压情况和电流情况和预设信息的对比情况来确定，而且在锂电池满足其中一个条件的时候，进行能量的释放。

作为优选，S222中的充放电切换单元包括用于调节脉冲宽度的PWM调节模块、受控于PWM调节模块的第一方波生成器以及第二方波生成器、与第一方波生成器对应的充电单元、以及与第二方波生成器对应的放单元，方波有两个状态，定义高电平状态为状态一，低电平状态为状态二；

若第一方波生成器为状态一时，第二方波生成器为状态二，此时第一方波生成器启动充电单元对锂电池进行充电，；反之若第二方波生成器为状态二时，第二方波生成器为状态一，此时第二方波生成器启动放电单元对锂电池进行放电。

采用上述方案，通过PWM调节模块的设置可有效控制第一方波生成器、以及第二方波生成器所分别控制的充电时间以及放电时间，而且由于两者的间的状态正好错开，所以可分别实现对充电时间和放电时间的管控，而且在完成充电后可立刻切换至放电状态，提高了整体的工作效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：结合S100以及S200的设置可实现优先将多余的能量以公共直流母线反馈于其余还未充满的锂电池，提高能源的利用率。

附图说明

图1为电池能量回馈电池测试方法的系统框图；

图2为电池信息检测模块工作时的系统框图；

图3为现有技术的系统框图；

图4为充放电切换单元的系统框图；

图5为电池能量回馈电池测试方法的框图；

图6为S100的系统框图；

图7为S200的系统框图；

图8为S210的系统框图；

图9为S220的系统框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例公开的一种电池能量回馈电池测试方法，电池能量回馈电池系统，具有精度高、稳定性好的优点，可适用于各种电动大型客车、电动乘用车、电动工具车等充电使用，亦可以于动力蓄电池的制造、检测和实验的工艺环节。

如图5所示，一种电池能量回馈电池测试方法，总体包括S100和S200。

S100、接收电网输送的交流电能并经过整流后转换为直流电能，将直流电能输送至公共直流母线，公共直流母线连接于若干DC/DC电源模块，每个DC/DC电源模块连接于与之对应的锂电池。

如图1、图6所示，为提高交流电能的有效传送，S100还包括：S110，接收来自电网处的交流电能并通过PFC电路进行功率校正；S120，将经过功率调校的交流电能经过整流后转换为直流电能；S130，将直流电能进行滤波处理后传输至公共直流母线。

PFC电路优选主动式PFC电源，可以在交流转换为直流时提高电源对市电的利用率，但不能减小转换过程的电能损耗；S120中主要是通过整流/回馈模块实现交流电能的整流；在S130中的滤波处理主要是通过并联于整流/回馈模块的滤波电容实现的。

如图1、图5所示，S200，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块对锂电池进行充电；若任意一个锂电池处于充电状态时，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块以对锂电池进行充电；若部分电池处于充满电状态，部分电池处于充电状态时，充满电状态的锂电池通过DC/DC电源模块将多余的电能反馈至公共直流母线处并通过公共直流目前以将反馈的电能传输至充电状态的锂电池处；若所有锂电池处于充满电状态时，停止对所有锂电池的充电，并通过DC/DC电源模块将多余能量释放至公共直流母线处以回馈于电网。

如图7所示，其中，S200还包括S210、S220、以及S230。

S210、启动电池信息检测模块以检测锂电池的电池信息，由于锂电池的信息为模拟信号，所以此处设置有模数转换器，可以将模拟信号转换为数字信息，电池信息检测模块将所检测到的锂电池的电池信息反馈至上位机。

如图2所示，其中S210中的电池信息检测模块包括用于接收锂电池电池信息量的检测通道组、以及连接于检测通道组以接收锂电池电流信息并转换为对应的模拟信号的后级处理电路；所述检测通道组包括若干并联设置的检测通道，且可并联任意个检测通道以适应于信息承载能力需求。

S210中的电池信息检测模块所检测的信息包括锂电池的电压线上电压、电流线上电压、以及辅助线上的电压，当上位机所接收到的电压线上电压、电流线上电压、以及辅助线上的电压中一个或一个以上的信息超出上位机预设的锂电池中对应的上限数据时，此时上位机会控制报警装置进行报警，此处通过报警装置报警的方式优选声音报警，以便于声音的形式及时的通知到工作人员。

如图8所示，S210具体包括；S211、上位机以TCP/IP协议与对应的通讯控制板进行通讯；S212、通讯控制板以CAN通信协议与MCU主板主板进行通信；S213、MCU主板通过模数转换器控制电池信息检测模块检测锂电池的信息，并通过数模转换器接收电池信息检测模块所检测到的信息，最后通过通讯控制板反馈于上位机。

TCP/IP中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

控制器局域网总线（CAN，ControllerAreaNetwork）是一种用于实时应用的串行通讯协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议用于汽车中各种不同元件之间的通信，以此取代昂贵而笨重的配电线束。该协议的健壮性使其用途延伸到其他自动化和工业应用。CAN协议的特性包括完整性的串行数据通讯、提供实时支持、传输速率高达1Mb/s、同时具有11位的寻址以及检错能力。

其中S212中的MCU主板包括可相互分离的若干可单独管控与之对应的锂电池的充放电的独立通道、以及与若干独立通道相互配合使用且用于管理若干独立通道的控制主板。

S220、上位机接收电池信息检测模块反馈的电池信息进行存储，并与存储于上位机处的处于充满电状态的锂电池所对应的电池信息进行比对，上位机通过比对情况区别开充满电的锂电池和未充满电的锂电池。

S220还包括：

S221、电池信息包括锂电池的电压以及电流，上位机以接收到的每个锂电池的电压以及电流情况，分别与预设的处于充满电的锂电池所对应的预设电压、预设电流进行比较。

S222、当满足锂电池的电压达到预设的电压值的时候或锂电池的电流到达预设的电流值其中之一条件时，上位机均通过MCU主板控制设置于DC/DC电源模块内的充放电切换单元使锂电池处于放电状态并将多余的电量释放至公共直流母线。

如图4所示，而S222中的充放电切换单元包括用于调节脉冲宽度的PWM调节模块、受控于PWM调节模块的第一方波生成器以及第二方波生成器、与第一方波生成器对应的充电单元、以及与第二方波生成器对应的放单元，方波有两个状态，定义高电平状态为状态一，低电平状态为状态二；若第一方波生成器为状态一时，第二方波生成器为状态二，此时第一方波生成器启动充电单元对锂电池进行充电，；反之若第二方波生成器为状态二时，第二方波生成器为状态一，此时第二方波生成器启动放电单元对锂电池进行放电，S232中的充放电切换单元的整个构思类似于半桥同步整流。

S230、若所有锂电池处于充电状态，上位机使锂电池处于充电状态，吸收来自公共直流母线处的能量；若所有锂电池均处于充满电的情况下，上位机通使锂电池停止吸收公共直流母线的能量，并将多余的能量通过公共直流母线回馈至电网处；若部分锂电池处于充满状态，部分锂电池处于未充满状态时，上位机使满电的锂电池，通过DC/DC电源模块将多余能量释放到公共直流母线；同时上位机使未充满电的锂电池，通过DC/DC电源模块吸收来自公共直流母线的能量。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种电池能量回馈电池测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100，接收电网输送的交流电能并经过整流后转换为直流电能，将直流电能输送至公共直流母线，公共直流母线连接于若干DC/DC电源模块，每个DC/DC电源模块连接于与之对应的锂电池；

S200，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块对锂电池进行充电；

若任意一个锂电池处于充电状态时，通过公共直流母线以及DC/DC电源模块以对锂电池进行充电；

若部分电池处于充满电状态，部分电池处于充电状态时，充满电状态的锂电池通过DC/DC电源模块将多余的电能反馈至公共直流母线处并通过公共直流目前以将反馈的电能传输至充电状态的锂电池处；

若所有锂电池处于充满电状态时，停止对所有锂电池的充电，并通过DC/DC电源模块将多余能量释放至公共直流母线处以回馈于电网。

2.根据权利要求1所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征在于，S100还包括：

S110，接收来自电网处的交流电能并通过PFC电路进行功率校正；

S120，将经过功率调校的交流电能经过整流后转换为直流电能；

S130，将直流电能进行滤波处理后传输至公共直流母线。

3.根据权利要求2所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征在于，S200还包括：

S210、启动电池信息检测模块以检测锂电池的电池信息，电池信息检测模块将所检测到的锂电池的电池信息反馈至上位机；

S220、上位机接收电池信息检测模块反馈的电池信息进行存储，并与存储于上位机处的处于充满电状态的锂电池所对应的电池信息进行比对，上位机通过比对情况区别开充满电的锂电池和未充满电的锂电池；

S230、若所有锂电池处于充电状态，上位机使锂电池处于充电状态，吸收来自公共直流母线处的能量；

若所有锂电池均处于充满电的情况下，上位机使锂电池停止吸收公共直流母线的能量，并将多余的能量通过公共直流母线回馈至电网处；

若部分锂电池处于充满状态，部分锂电池处于未充满状态时，上位机使满电的锂电池，通过DC/DC电源模块将多余能量释放到公共直流母线；同时上位机使未充满电的锂电池，通过DC/DC电源模块吸收来自公共直流母线的能量。

4.根据权利要求3所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征在于，S210中的电池信息检测模块包括用于接收锂电池电池信息量的检测通道组、以及连接于检测通道组以接收锂电池电流信息并转换为对应的模拟信号的后级处理电路；

所述检测通道组包括若干并联设置的检测通道，且可并联任意个检测通道以适应于信息承载能力需求。

5.根据权利要求3所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征是，S210中的电池信息检测模块所检测的信息包括锂电池的电压线上电压、电流线上电压、以及辅助线上的电压，当上位机所接收到的电压线上电压、电流线上电压、以及辅助线上的电压中一个或一个以上的信息超出上位机预设的锂电池中对应的上限数据时，此时上位机会控制报警装置进行报警。

6.根据权利要求3所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征在于，S210具体包括；

S211、上位机以TCP/IP协议与对应的通讯控制板进行通讯；

S212、通讯控制板以CAN通信协议与MCU主板主板进行通信；

S213、MCU主板通过模数转换器控制电池信息检测模块检测锂电池的信息，并通过数模转换器接收电池信息检测模块所检测到的信息，最后通过通讯控制板反馈于上位机。

7.根据权利要求5所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征在于，S212中的MCU主板包括可相互分离的若干可单独管控与之对应的锂电池的充放电的独立通道、以及与若干独立通道相互配合使用且用于管理若干独立通道的控制主板。

8.根据权利要求3所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征是，若存在未充满的锂电池，S220还包括：

S221、电池信息包括锂电池的电压以及电流，上位机以接收到的每个锂电池的电压以及电流情况，分别与预设的处于充满电的锂电池所对应的预设电压、预设电流进行比较；

S222、当满足锂电池的电压达到预设的电压值的时候或锂电池的电流到达预设的电流值其中之一条件时，上位机均通过MCU主板控制设置于DC/DC电源模块内的充放电切换单元使锂电池处于放电状态并将多余的电量释放至公共直流母线。

9.根据权利要求8所述的电池能量回馈电池测试方法，其特征是，S222中的充放电切换单元包括用于调节脉冲宽度的PWM调节模块、受控于PWM调节模块的第一方波生成器以及第二方波生成器、与第一方波生成器对应的充电单元、以及与第二方波生成器对应的放单元，方波有两个状态，定义高电平状态为状态一，低电平状态为状态二；

若第一方波生成器为状态一时，第二方波生成器为状态二，此时第一方波生成器启动充电单元对锂电池进行充电，；反之若第二方波生成器为状态二时，第二方波生成器为状态一，此时第二方波生成器启动放电单元对锂电池进行放电。