CN112187044A - 一种集成电池管理系统的直流变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于储能系统发电领域，具体涉及到一种集成电池管理系统的直流变换器。直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。电池管理系统包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。直流变换器控制电路与电池管理系统共享输入接口电路和输出接口电路，并且直流变换器控制核与电池管理系统控制核直接通信，交互数据，确保直流变换器与电池管理系统对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份，从而提高系统安全性。
Description
技术领域
本发明属于储能系统发电领域，具体涉及到一种集成电池管理系统的直流变换器。
背景技术
随着分布式发电技术的发展，微电网作为传统电网向智能电网过渡的电力网络，逐渐成为人们关注的热点，其中蓄电池储能系统是其中至关重要的组成部分。蓄电池储能系统主要包括蓄电池、直流变换器、电池管理系统以及辅助配电系统，针对不同的组成部分，国内外已经进行了相当深入的研究，促进着储能系统的发展。
但是由于直流变换器与电池管理系统分属两个不同的领域，长时间以来都由不同的研究人员进行研究升级，在实际储能系统应用开发过程中，需要花费大量的时间进行技术沟通以及技术对接，大大影响开发的效率；并且还可能因为沟通不畅导致电池出现安全隐患；由于直流变换器与电池管理系统需要共享部分信息，所有系统设计时往往需要配置双份的采集系统，导致资源配置冗余，影响系统开发的经济性。
本发明所述的一种集成电池管理系统的直流变换器，是将直流变换器与电池管理系统相结合，开发出具备电池管理功能的直流变换器，在实现电能变换的同时进行电池管理，既满足电力电子电能变换的需求，又满足电池数据采集、处理、数据估算、电池安全保护等的需求因此，发明一种集成电池管理系统的直流变换器显得非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于克服分离的直流变换器与电池管理系统产品成组系统时技术沟通复杂、资源配置冗余、沟通不畅会导致电池安全隐患的缺点而提出的一种集成电池管理系统的直流变换器。
本发明提供一种集成电池管理系统的直流变换器，集成电池管理系统的直流变换器将电力电子变换器与电池管理系统相结合，在实现电能变换的同时对电池进行管理，直流变换器包括直流变换器主电路、直流变换器控制电路以及电池管理系统；
所述的直流变换器主电路包括直流输入/输出开关、DC/DC变换单元以及传感器；直流变换器主电路实现电池与直流母线之间的电能变换，并向控制系统反馈运行数据；
所述的直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路；输入接口电路采集电池以及直流母线的电压和电流数据，进行处理后分别传送给直流变换器控制核和电池管理系统控制核；直流变换器控制核则根据实时的电压和电流数据计算DC/DC变换单元的占空比，生成驱动脉冲后经过输出接口电路输出控制DC/DC工作，实现电池与直流母线之间的电能变换；通信链路负责直流变换器与电池管理系统之间的数据交互，确保直流变换器与电池管理系统对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份；
所述的电池管理系统包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路；实现对电池单体电压、电池模组温度、电池总电压、电池回路电流的检测及处理，与直流变换器交互信息，对电池的荷电状态（SOC）、剩余电量（SOE）进行估算，对电池故障进行监测、保护及动作处理，确保电池安全。
优选的，直流变换器控制核与电池管理系统控制核共享输入接口电路和输出接口电路，输入接口电路包括电池总电压、输出电压、电池回路电流和输出电流的模拟量采集电路以及输入/输出开关的信号反馈电路；电池总电压和电池回路电流的模拟量采集信息经过处理后一分为二，一路送入直流变换器控制核，一路送入电池管理系统控制核，其余采集的信息经过处理后都送入直流变换器控制核；输出接口电路包括DC/DC驱动脉冲电路和输入/输出开关控制电路，电池侧的输入开关由直流变换器和电池管理系统共同协调控制，提高电池的安全性；输出开关和DC/DC驱动脉冲由直流变换器控制。
优选的，直流变换器控制核与电池管理系统控制核直接通信，交互数据；直流变换器控制核会向电池管理系统控制核上传DC/DC运行数据，电池管理系统根据DC/DC运行数据，优化电池荷电状态（SOC）估算方法，动态校正估算的结果；电池管理系统控制核会向直流变换器控制核下发电池安全运行允许的工作曲线，直流变换器根据电池曲线实时调整DC/DC运行状态，确保电池充放电功率、充放电电压以及充放电容量均在允许的范围内，保障系统安全稳定运行。
附图说明
图1：一种集成电池管理系统的直流变换器组成的储能系统电气连接图。
图2：一种集成电池管理系统的直流变换器电气示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
如图1-图2所示，本发明公开了一种集成电池管理系统的直流变换器。
一种集成电池管理系统的直流变换器将电力电子变换器与电池管理系统相结合，在直流变换器基础上集成电池管理系统功能，在实现电能变换的同时对电池进行管理。集成电池管理系统的直流变换器包括直流变换器主电路、直流变换器控制电路以及电池管理系统。
直流变换器主电路包括直流输入/输出开关、DC/DC变换单元以及电压电流传感器。蓄电池与直流变换器输入侧相连，直流变换器输出侧与直流母线相连。电池的电化学能通过输入侧开关、DC/DC变换单元、输出侧开关输送至直流母线。电压和电流传感器串接在直流变换器主电路中，采集运行数据。直流变换器主电路实现电池与直流母线之间的电能变换，并通过传感器采集电压和电流数据反馈给控制系统。多个直流变换器可以并联接入直流母线，分别独立控制，构成大规模储能系统。
直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。输入接口电路采集电池侧和直流母线侧的电压和电流数据，进行处理后分别传送给直流变换器控制核和电池管理系统控制核，直流变换器控制核则根据实时的电压和电流数据计算DC/DC变换单元的半导体开关管占空比，生成驱动脉冲后经过输出接口处理后输出，控制DC/DC变换单元工作，实现电池与直流母线之间的电能变换。通信链路负责直流变换器与电池管理系统之间的数据交互，确保直流变换器与电池管理系统对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份。
电池管理系统包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。输入接口电路主要采集电池总电压、电池回路电流；同时采集线束直接与电池相连，采集电池的单体电压和电池的模组温度，对每个电池单体进行监测。输出接口回路控制电池侧输入开关的通断。电池管理系统实现对电池单体电压、电池模组温度、电池总电压、电池回路电流的检测及处理，与直流变换器交互信息，对电池的荷电状态（SOC）、剩余电量（SOE）进行估算，对电池故障进行监测保护及动作，确保电池安全。
直流变换器控制电路与电池管理系统中的输入接口电路、输出接口电路共享。输入接口电路包括电池总电压、输出电压、电池回路电流和输出电流的模拟量采集电路以及输入/输出开关的信号反馈电路；电池总电压和电池回路电流的模拟量采集信息经过处理后一分为二，一路送入直流变换器控制核，一路送入电池管理系统控制核，其余采集的模拟量信息则经过处理后都送入直流变换器控制核，控制核对这些信息进行转换以及相应的计算；输入/输出开关的信号反馈电路实时反馈开关的工作状态，防止开关出现控制故障。输出接口电路包括DC/DC驱动脉冲电路和输入/输出开关控制电路，电池侧的输入开关由直流变换器和电池管理系统共同协调控制，当直流变换器出现故障或电池异常时，可以由直流变换器或电池管理系统分别独立切断输入开关，确保系统尤其是电池的安全。直流母线侧输出开关和DC/DC驱动脉冲由直流变换器控制。
直流变换器控制核与电池管理系统控制核直接通信，交互数据。直流变换器控制核会向电池管理系统控制核上传DC/DC运行数据，包括工作状态、故障数据等，电池管理系统根据DC/DC运行数据，在原有荷电状态（SOC）估算方法的基础上进行优化，动态校正估算的结果；电池管理系统控制核会向直流变换器控制核下发电池安全运行允许的工作曲线，直流变换器根据电池曲线实时调整DC/DC运行状态，确保电池充放电功率、充放电电压以及充放电容量均在允许的范围内，保障系统安全稳定运行。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种集成电池管理系统的直流变换器，其特征在于：集成电池管理系统的直流变换器将电力电子变换器与电池管理系统相结合，在实现电能变换的同时对电池进行管理，直流变换器包括直流变换器主电路、直流变换器控制电路以及电池管理系统；
所述的直流变换器主电路包括直流输入/输出开关、DC/DC变换单元以及传感器；直流变换器主电路实现电池与直流母线之间的电能变换，并向控制系统反馈运行数据；
所述的直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路；输入接口电路采集电池以及直流母线的电压和电流数据，进行处理后分别传送给直流变换器控制核和电池管理系统控制核；直流变换器控制核则根据实时的电压和电流数据计算DC/DC变换单元的占空比，生成驱动脉冲后经过输出接口电路输出控制DC/DC工作，实现电池与直流母线之间的电能变换；通信链路负责直流变换器与电池管理系统之间的数据交互，确保直流变换器与电池管理系统对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份；
所述的电池管理系统包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路；实现对电池单体电压、电池模组温度、电池总电压、电池回路电流的检测及处理，与直流变换器交互信息，对电池的荷电状态（SOC）、剩余电量（SOE）进行估算，对电池故障进行监测、保护及动作处理，确保电池安全。
2.根据权利要求1所述的一种集成电池管理系统的直流变换器，其特征在于：直流变换器控制核与电池管理系统控制核共享输入接口电路和输出接口电路，输入接口电路包括电池总电压、输出电压、电池回路电流和输出电流的模拟量采集电路以及输入/输出开关的信号反馈电路；电池总电压和电池回路电流的模拟量采集信息经过处理后一分为二，一路送入直流变换器控制核，一路送入电池管理系统控制核，其余采集的信息经过处理后都送入直流变换器控制核；输出接口电路包括DC/DC驱动脉冲电路和输入/输出开关控制电路，电池侧的输入开关由直流变换器和电池管理系统共同协调控制，提高电池的安全性；输出开关和DC/DC驱动脉冲由直流变换器控制。
3.根据权利要求1所述的一种集成电池管理系统的直流变换器，其特征在于：直流变换器控制核与电池管理系统控制核直接通信，交互数据；直流变换器控制核会向电池管理系统控制核上传DC/DC运行数据，电池管理系统根据DC/DC运行数据，优化电池荷电状态（SOC）估算方法，动态校正估算的结果；电池管理系统控制核会向直流变换器控制核下发电池安全运行允许的工作曲线，直流变换器根据电池曲线实时调整DC/DC运行状态，确保电池充放电功率、充放电电压以及充放电容量均在允许的范围内，保障系统安全稳定运行。
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| JP2006223026A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Wiz Energy Technology Co Ltd | ポータブル複合型電池の管理システム |
| CN103595095A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 华中科技大学 | 一种面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池能量管理系统 |
| CN106505730A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-15 | 北京知行新能科技有限公司 | 电池供电管理系统 |
| CN107453467A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-12-08 | 华中科技大学 | 一种海洋浮标用固体氧化物燃料电池混合能量管理系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006223026A (ja) * | 2005-02-08 | 2006-08-24 | Wiz Energy Technology Co Ltd | ポータブル複合型電池の管理システム |
| CN103595095A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-19 | 华中科技大学 | 一种面向海洋浮标的固体氧化物燃料电池能量管理系统 |
| CN106505730A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-03-15 | 北京知行新能科技有限公司 | 电池供电管理系统 |
| CN107453467A (zh) * | 2017-07-27 | 2017-12-08 | 华中科技大学 | 一种海洋浮标用固体氧化物燃料电池混合能量管理系统 |
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