CN112165156B - 充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质，装置应用于包括电池箱的电池系统，装置包括BMS主板、分流器、充放电电路、PCS双向变流器；电池箱正负极分别连接PCS双向变流器直流侧正极、分流器第一端；分流器第二端经充放电电路连接PCS双向变流器直流侧负极；BMS主板正负极分别连接电池箱正负极，BMS主板连接分流器；BMS主板D0控制端连接充放电电路；BMS主板与PCS双向变流器通讯连接；PCS双向变流器交流侧连接负载和市电；PCS双向变流器用于检测市电通断和交直流电转换，BMS主板用于获取电池箱工作数据，BMS主板通过控制充放电电路使电池系统切换充放电状态。本发明不使用UPS即可在电池系统出现系统保护或市电断开后无缝切换至给负载供电模式。

Description

充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，更具体地说，涉及一种充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质。
背景技术
现有的同口电池系统通常使用UPS(不间断电源)使电池系统在出现系统保护事件或市电断开后无缝切换至给负载供电的模式。但是在某些无法使用UPS的场景下，同口电池系统在出现系统保护事件或市电断开后不能无缝切换至给负载供电模式。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种充放电装置，应用于包括电池箱的电池系统，所述充放电装置包括：BMS主板、分流器、充放电电路、PCS双向变流器；
所述电池箱的正极与所述PCS双向变流器直流侧的正极连接，所述电池箱的负极与所述分流器的第一端连接；所述分流器的第二端经所述充放电电路与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接；所述BMS主板的正极与所述电池箱的正极连接，所述BMS主板的负极与所述电池箱的负极连接，所述BMS主板与所述分流器连接；所述BMS主板的D0控制端与所述充放电电路连接；所述BMS主板与所述PCS双向变流器通讯连接；所述PCS双向变流器交流侧与负载和市电连接；
所述分流器用于检测电流数据，所述PCS双向变流器用于检测市电通断和交直流电转换，所述BMS主板用于获取所述电池箱的工作数据，所述BMS主板通过控制所述充放电电路，使所述电池系统切换充放电状态。
优选地，所述充放电电路包括：充电二极管、放电二极管、充电继电器、放电继电器；
所述充电二极管阳极与所述放电继电器负端连接后与所述分流器的第二端连接；所述放电二极管阳极与所述充电继电器的负端连接后与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接；所述充电二极管的阴极、所述放电二极管的阴极、所述放电继电器的正端、所述充电继电器的正端相互连接；所述BMS主板的D0控制端分别与所述充电继电器、所述放电继电器连接。
优选地，所述充放电电路还包括预充电路；
所述预充电路第一端与所述分流器的第二端连接，所述预充电路第二端与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接，所述BMS主板的D0控制端与所述预充电路连接。
优选地，所述预充电路包括：预充电阻、预充继电器；
所述预充电阻的第一端与所述分流器的第二端连接，所述预充电阻的第二端与所述预充继电器的正端连接，所述预充继电器的负端与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接，所述BMS主板的D0控制端与所述预充继电器连接。
优选地，所述电流数据包括：电流方向、电流大小；所述电池箱的工作数据包括：电池电压、电池剩余容量。
本发明还提供一种电池系统，包括电池箱和上述任意所述的充放电装置。
本发明还提供一种充放电控制方法，应用于包括电池箱和充放电装置的电池系统，所述充放电装置包括：BMS主板、分流器、充放电电路、PCS双向变流器；所述充放电电路包括：充电二极管、放电二极管、充电继电器、放电继电器；
所述BMS主板检测到所述电池系统正常时，控制所述充电继电器和所述放电继电器保持闭合，此时所述电池系统处于既可充电又可放电状态；
所述控制方法包括：
所述电池系统处于充电状态时，判断是否出现系统保护事件或市电断开；
若出现所述系统保护事件，以第一控制方法控制所述电池系统切换至给负载供电的放电状态；
若市电断开，以第二控制方法控制所述电池系统切换至给负载供电的放电状态。
优选地，所述第一控制方法包括：
控制所述充电继电器断开，控制所述PCS双向变流器停止输出充电电流，所述电池箱通过所述放电二极管和所述放电继电器给负载供电。
优选地，所述第一控制方法还包括：
判断所述系统保护事件是否解除，若是则重新闭合所述充电继电器，所述电池系统恢复至既可充电又可放电状态。
优选地，所述系统保护事件包括：电池充满、充电过流。
优选地，所述第二控制方法包括：
所述PCS双向变流器停止输出充电电流，所述电池箱通过所述放电二极管和所述放电继电器给负载供电。
优选地，所述第二控制方法还包括：
若所述电池箱放电至欠压保护市电还未恢复，则控制所述放电继电器断开，当市电恢复后，控制所述PCS双向变流器输出充电电流给所述电池箱充电，直至所述欠压保护解除，然后控制所述充电继电器闭合，所述电池系统恢复至既可充电又可放电状态。
本发明还提供一种存储介质，其存储有程序，所述程序被执行时实现上述任意所述的充放电控制方法。
实施本发明的充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质，具有以下有益效果：本发明在不使用UPS的前提下，通过BMS主板控制相应继电器使同口电池系统在出现系统保护事件或市电断开后可以无缝切换至给负载供电模式。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的充放电装置第一实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的充放电装置第二实施例的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的充放电控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
现有的同口电池系统(充电和放电同口)通常使用UPS(不间断电源)使电池系统在出现系统保护事件或市电断开后无缝切换至给负载供电的模式。但是在某些无法使用UPS的场景下，例如对电池系统的成本或体积有特殊需求无法使用UPS时，同口电池系统在出现系统保护事件或市电断开后需要手动切换，不能无缝切换至给负载供电的模式。为解决上述问题，本发明提供一种充放电装置、电池系统、充放电控制方法及存储介质。
如图1所示，为本发明的充放电装置第一实施例的结构示意图。参考图1，本实施例充放电装置应用于包括电池箱的电池系统，该充放电装置包括：BMS主板、分流器、充放电电路、PCS双向变流器；
电池箱的正极与PCS双向变流器直流侧的正极连接，电池箱的负极与分流器的第一端连接；分流器的第二端经充放电电路与PCS双向变流器直流侧的负极连接；BMS主板的正极与电池箱的正极连接，BMS主板的负极与电池箱的负极连接，BMS主板与分流器连接；BMS主板的D0控制端与充放电电路连接；BMS主板与PCS双向变流器通讯连接；PCS双向变流器交流侧与负载和市电连接；
分流器用于检测电流数据，PCS双向变流器用于检测市电通断和交直流电转换，BMS主板用于获取电池箱的工作数据，BMS主板通过控制充放电电路，使电池系统切换充放电状态。
在一些具体实施例中，电池箱由若干电池包组成，电池包的数量可根据实际需要进行选择；分流器检测的电流数据包括：电流大小、电流方向；BMS主板获取的电池箱的工作数据包括但不限于：电池电压、电池剩余容量。
可以理解，本实施例中，BMS主板通过分流器检测的电流数据可以确定电池系统处于充电状态还是放电状态，使用分流器可以保证电池系统中电流的检测精度并减小电气元器件体积；BMS主板通过与PCS双向变流器通讯连接可以确定市电是否断开，其中通讯连接可以是有线通讯或无线通讯；BMS主板通过BMS主板上的集成的数据采集模块可以检测获取电池箱的电池电压、电池剩余容量，在其它一些实施例中还可以检测获取电芯温度、内阻等电池箱的工作数据；BMS主板通过电流数据和电池箱的工作数据可以确定电池系统是否出现系统保护事件，进而在电池系统充电或放电过程中，BMS主板通过控制充放电电路使电池系统切换充放电状态。例如在电池系统充电过程中，若电池系统出现市电断开或系统保护事件，则控制充放电电路使电池系统无缝切换至给负载供电的放电状态。本实施例的电池系统不需要UPS即可实现电池系统充放电模式的无缝切换。
如图2所示，为本发明的充放电装置第二实施例的结构示意图。本实施例在本发明充放电装置第一实施例的基础上，充放电电路包括：充电二极管、放电二极管、充电继电器、放电继电器；
充电二极管阳极与放电继电器负端连接后与分流器的第二端连接；放电二极管阳极与充电继电器的负端连接后与PCS双向变流器直流侧的负极连接；充电二极管的阴极、放电二极管的阴极、放电继电器的正端、充电继电器的正端相互连接；BMS主板的D0控制端分别与充电继电器、放电继电器连接。
在一些实施例中，充放电电路还包括预充电路；预充电路第一端与分流器的第二端连接，预充电路第二端与PCS双向变流器直流侧的负极连接，BMS主板的D0控制端与预充电路连接。
进一步地，预充电路包括：预充电阻、预充继电器；
预充电阻的第一端与分流器的第二端连接，预充电阻的第二端与预充继电器的正端连接，预充继电器的负端与PCS双向变流器直流侧的负极连接，BMS主板的D0控制端与预充继电器连接。
由于PCS双向变流器内部存在较大的电容，设置预充电路可以避免在对电池箱进行充电时直接上电导致充电二极管烧坏。可以理解的，对电池箱充电时BMS主板先输出控制指令控制预充继电器闭合，使PCS双向变流器内部的电容充电饱和。进一步可以理解的，预充电阻仅作为示例，其主要用于进行限流。在其他一些实施例中，可以采用多个电阻，且多个电阻可采用串联、并联或者串并联的方式实现，只要可达到限流需求即可。
本发明还提供一种电池系统，包括电池箱，还包括本发明实施例提供的充放电装置。
以下对本发明实施例提供的充放电控制方法进行说明。
如图3所示，为本发明的充放电控制方法的流程示意图。该充放电控制方法应用于包括电池箱和本发明实施例提供的充放电装置的电池系统，当BMS主板检测到电池系统正常时，控制充电继电器和放电继电器保持闭合，此时电池系统处于既可充电又可放电状态。
可以理解的，电池系统正常即市电正常并且电池系统未出现系统保护事件，此时BMS主板控制充电继电器和放电继电器保持闭合，电池系统通过PCS双向变流器可以选择对电池箱进行充电也可以选择对负载进行供电。
具体的，该控制方法包括以下步骤：
步骤S10：电池系统处于充电状态时，判断是否出现系统保护事件或市电断开；
步骤S20:若出现系统保护事件，以第一控制方法控制电池系统切换至给负载供电的放电状态；
具体的，第一控制方法包括：
步骤S201：控制充电继电器断开，控制PCS双向变流器停止输出充电电流，电池箱通过放电二极管和放电继电器给负载供电；
步骤S202：判断系统保护事件是否解除，若是则重新闭合充电继电器，电池系统恢复至既可充电又可放电状态。
可以理解，重新闭合充电继电器后，即此时充电继电器和放电继电器均为闭合，电池系统可以选择继续对负载进行供电，也可以选择对电池箱进行充电，即处于既可充电又可放电状态。
在一些实施例中，系统保护事件包括但不限于：电池充满、充电过流。可以理解的，BMS主板通过BMS主板上的集成的数据采集模块检测获取电池箱的电池剩余容量从而确定电池是否充满，通过获取分流器检测的电流大小判断充电是否过流。
步骤S30：若市电断开，以第二控制方法控制电池系统切换至给负载供电的放电状态。
具体的，第二控制方法包括：
步骤S301：PCS双向变流器停止输出充电电流，电池箱通过放电二极管和放电继电器给负载供电；
步骤S302：若电池箱放电至欠压保护市电还未恢复，则控制放电继电器断开，当市电恢复后，控制PCS双向变流器输出充电电流给电池箱充电，直至欠压保护解除，然后控制充电继电器闭合，电池系统恢复至既可充电又可放电状态。
可以理解的，BMS主板通过BMS主板上的集成的数据采集模块检测获取电池箱的电池电压从而确定电池是否欠压。
本发明，还提供一种存储介质，其存储有程序，该程序被执行时实现本发明的充放电控制方法。可以理解的，该程序可以是被BMS主板上的处理控制模块执行。
在一些实施例中，存储介质可以是本发明BMS主板的存储单元。其中，存储单元可以是BMS主板的内部存储单元，例如内存。也可以是外部存储单元，例如插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
通过本发明技术方案，可在同口电池系统在不使用UPS的前提下，可以在电池系统出现系统保护事件或市电断开时无缝切换至给负载供电模式，方案简单，高效，成本低。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种充放电装置，应用于包括电池箱的电池系统，其特征在于，所述充放电装置包括：BMS主板、分流器、充放电电路、PCS双向变流器；
所述电池箱的正极与所述PCS双向变流器直流侧的正极连接，所述电池箱的负极与所述分流器的第一端连接；所述分流器的第二端经所述充放电电路与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接；所述BMS主板的正极与所述电池箱的正极连接，所述BMS主板的负极与所述电池箱的负极连接，所述BMS主板与所述分流器连接；所述BMS主板的D0控制端与所述充放电电路连接；所述BMS主板与所述PCS双向变流器通讯连接；所述PCS双向变流器交流侧与负载和市电连接；
所述分流器用于检测电流数据，所述PCS双向变流器用于检测市电通断和交直流电转换，BMS主板通过与PCS双向变流器通讯连接确定市电是否断开，所述BMS主板用于获取所述电池箱的工作数据，所述BMS主板通过控制所述充放电电路，使所述电池系统切换充放电状态。
2.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，所述充放电电路包括：充电二极管、放电二极管、充电继电器、放电继电器；
所述充电二极管阳极与所述放电继电器负端连接后与所述分流器的第二端连接；所述放电二极管阳极与所述充电继电器的负端连接后与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接；所述充电二极管的阴极、所述放电二极管的阴极、所述放电继电器的正端、所述充电继电器的正端相互连接；所述BMS主板的D0控制端分别与所述充电继电器、所述放电继电器连接。
3.根据权利要求2所述的充放电装置，其特征在于，所述充放电电路还包括预充电路；
所述预充电路第一端与所述分流器的第二端连接，所述预充电路第二端与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接，所述BMS主板的D0控制端与所述预充电路连接。
4.根据权利要求3所述的充放电装置，其特征在于，所述预充电路包括：预充电阻、预充继电器；
所述预充电阻的第一端与所述分流器的第二端连接，所述预充电阻的第二端与所述预充继电器的正端连接，所述预充继电器的负端与所述PCS双向变流器直流侧的负极连接，所述BMS主板的D0控制端与所述预充继电器连接。
5.根据权利要求1所述的充放电装置，其特征在于，所述电流数据包括：电流方向、电流大小；所述电池箱的工作数据包括：电池电压、电池剩余容量。
6.一种电池系统，包括电池箱，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一项所述的充放电装置。
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