CN112234692B - 一种电池测试设备的节能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池测试设备的节能系统，包括电池测试设备、EMS能量管理系统、用电负载及防逆流装置，电池测试设备包括处理器、DC/AC电源模块、可编程负载柜及用于控制电池组充放电的第一电源模块。EMS能量管理系统与处理器通讯连接，并根据处理器控制第一电源模块、DC/AC电源模块、可编程负载柜，DC/AC电源模块用于转换电流并将转换的电流传输至第一电源模块或给可编程负载柜和用电负载消纳。这样，即可实现测试电池组在使用的情况，节约厂区用电量。且通过防逆流装置给EMS能量管理系统反馈电网馈电信息，可编程负载柜根据处理器控制调节功率大小可适应消纳电池组释放的电能，让电能完全消纳于可编程负载柜，防止电网馈电，实现电池组放电测试的智能化。

Description

一种电池测试设备的节能系统
【技术领域】
本发明涉及电池测试设备的技术领域，尤其是设计一种电池测试设备的节能系统。
【背景技术】
随着储能技术在各领域的应用越来越普及，结合电动汽车规划与储能行业发展指导意见，锂离子动力电池等多种储能产品进入高速发展期，功率密度与应用市场成倍增加。
目前，现有的储能与动力的电池组测试设备大多没有节能功能，且有节能功能的测试设备的节能功能单一，节能效果不显著，在节能功能应用时，会影响储能与动力电池组的功能测试，且测试设备的安全防护措施保障不完善。
因此，现有技术有待改进和发展。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电池测试设备的节能系统，用于解决现有电池测试设备节能功能单一而影响电池的功能测试的问题。
本发明的技术方案如下：一种电池测试设备的节能系统，包括电池测试设备、EMS能量管理系统、用电负载以及用于接入电网的防逆流装置；
所述电池测试设备包括：处理器，与处理器电连接的DC/AC电源模块，分别与处理器、DC/AC电源模块电连接用于给电池组进行充放电的第一电源模块，以及与DC/AC电源模块电连接的可编程负载柜；
所述EMS能量管理系统与处理器通讯连接，并根据处理器控制第一电源模块、DC/AC电源模块，所述DC/AC电源模块用于转换电流并将转换后的电流传输至第一电源模块、可编程负载柜和用电负载；所述防逆流装置与EMS能量管理系统通讯连接用于将电网馈电信息反馈至EMS能量管理系统；所述可编程负载柜根据处理器控制调节功率大小用于消纳DC/AC电源模块传输的电能。
优选地，所述第一电源模块包括用于控制第一电池组充放电的第一DC/DC电源模块以及用于控制第二电池组充放电的第二DC/DC电源模块，所述电池测试设备还包括分别与第一DC/DC电源模块、第二DC/DC电源模块、DC/AC电源模块电连接的直流母线电容。
优选地，当EMS能量管理系统接收防逆流装置反馈的电网馈电信息，所述处理器根据EMS能量管理系统发送的指令控制DC/AC电源模块减小放电量或控制可编程负载柜或用电负载消纳电能。
优选地，电池测试设备的节能系统，还包括与第一电池组电连接的第一电池管理系统以及与第二电池组电连接的第二电池管理系统，所述第一电池管理系统与第二电池管理系统均与EMS能量管理系统通讯连接。
优选地，电池测试设备还包括24位AD采集模块，所述处理器根据24位AD采集模块获取第一电池组与第一DC/DC电源模块之间连接的第一电压以及获取第二电池组与第二DC/DC电源模块之间连接的第二电压，所述处理器根据第一电压控制第一DC/DC电源模块输出的电压以及根据第二电压控制第二DC/DC电源模块输出的电压。
优选地，电池测试设备的节能系统，还包括与DC/AC电源模块电连接的远程控制装置；
所述用电负载包括厂区核心负载和若干第一负载，所述厂区核心负载与DC/AC电源模块，所述第一负载与远程控制装置电连接，所述远程控制装置与EMS能量管理系统通讯连接，所述第一负载与远程控制装置之间还串联有接触器；所述EMS能量管理系统根据远程控制装置控制接触器的通断。
优选地，所述电池测试设备还包括隔离变压器，所述隔离变压器串联接入DC/AC电源模块与防逆流装置之间。
优选地，所述第一DC/DC电源模块包括与直流母线电容电连接的第一IGBT功率模块以及与第一电池组电连接的第一滤波电路；所述第二DC/DC电源模块包括与直流母线电容电连接的第二IGBT功率模块以及与第二电池组电连接的第二滤波电路。
优选地，所述DC/AC电源模块、第一IGBT功率模块及第二IGBT功率模块均为多电平拓扑结构。
优选地，所述处理器为DSP芯片。
本发明的有益效果在于：相较于现有技术，本发明测试电池组放电性能时，处理器根据EMS电能管理系统设置通过第一电源模块给电池组放电，该放电的电能可通过可编程负载柜消耗，也可通过用电负载消耗，其中，用电负载可以厂区的用电负载等，由此，即可测试电池组在使用时的具体情况，也可节约厂区的用电量。并且，通过防逆流装置给EMS能量管理系统反馈电网馈电信息，可编程负载柜根据处理器控制调节功率大小可适应消纳电池组释放的电能，由此可使完全消纳于可编程负载柜，防止向电网馈电，可有效减小并网电能对电网的影响，并实现电池组放电测试的智能化。
【附图说明】
图1为本发明实施例电池测试设备的节能系统的示意图。
图2为本发明实施例电池测试设备中的部分结构框图。
图3为本发明实施例电池测试设备的节能系统中本地直流柜防逆流给第二电池组充电的电流流向示意图。
图4为本发明实施例电池测试设备的节能系统中本地直流柜防逆流第一电池组放电功率大于第二电池组，多余电能在可编程负载柜消纳的电流流向示意图。
图5为本发明实施例电池测试设备的节能系统中本地交流柜防逆流以及本地负载防逆流模式的电流流向示意图。
图6为本发明实施例电池测试设备的节能系统中系统智能防逆流模式的电流流向示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参照附图1，本发明实施例中的一种电池测试设备的节能系统的示意图，该电池测试设备的节能系统包括电池测试设备、EMS能量管理系统10、用电负载和防逆流装置60，防逆流装置60与电网70连接。
电池测试设备包括处理器31、DC/AC电源模块22、第一电源模块和可编程负载柜24，处理器31分别与DC/AC电源模块22、第一电源模块、可编程负载柜24电连接，第一电源模块通过接触器83连接电池组，实现对电池组充放电的高精度控制。其中，电池组为动力电池Pack或锂电池组等。
EMS能量管理系统10通过交换机11与处理器31通讯连接，用于给处理器31发送指令，并根据处理器31控制第一电源模块、DC/AC电源模块22、可编程负载柜24。当EMS能量管理系统10和电池测试设备上电时，使得处理器31可根据EMS能量管理系统10设置的模式通过DC/AC电源模块22、第一电源模块给电池组充放电。
具体的，DC/AC电源模块22用于转换电流并将转换后的电流根据工作模式传输至第一电源模块、可编程负载柜24或用电负载；即当电池组放电时，电能可消纳于用电负载中，其中，用电负载为厂区负载(用电设备等)。防逆流装置60与EMS能量管理系统10通过交换机11通讯连接用于将电网70馈电信息反馈至EMS能量管理系统10；可编程负载柜24根据处理器31控制调节功率大小用于消纳DC/AC电源模块22传输的电能。由此，除了在可编程负载柜24测试电池组放电性能时，还可将电池组接入厂区用电负载，在实际使用过程中测试电池组，且通过给厂区用电，节约厂区用电，起到节能作用。
并且，通过防逆流装置60给EMS能量管理系统10反馈电网70馈电信息，可编程负载柜24根据处理器31控制调节功率大小可适应消纳电池组释放的电能，由此可使完全消纳于可编程负载柜24，防止向电网70馈电，可有效减小并网电能对电网70的影响，并实现电池组放电测试的智能化。
在本实施例中，处理器31为DSP芯片，DC/AC电源模块22为多电平拓扑结构，如图2所示，DC/AC电源模块22为三电平拓扑结构，在此不作限定。
电池测试设备，还包括隔离变压器23。隔离变压器23串联接入DC/AC电源模块22与防逆流装置60之间，通过隔离变压器23将电池测试设备与电网70的电气隔离，起到保护电池测试设备作用。
第一电源模块包括用于控制第一电池组40充放电的第一DC/DC电源模块33以及用于控制第二电池组50充放电的第二DC/DC电源模块34，电池测试设备还包括直流母线电容21，直流母线电容21的一端分别与第一DC/DC电源模块33、第二DC/DC电源模块34、DC/AC电源模块22的正极端电连接，直流母线电容21的另一端分别与第一DC/DC电源模块33、第二DC/DC电源模块34、DC/AC电源模块22的负极端电连接，即第一DC/DC电源模块33、第二DC/DC电源模块34并联。这样，可实现给第一电池组40或第二电池组50单独充放电，或同时充放电。
电池测试设备还包括24位AD采集模块32。24位AD采集模块32的一端与处理器31电连接，另一端分别接入第一电池组40与第一DC/DC电源模块33之间的连接以及第二电池组50与第二DC/DC电源模块34之间的连接。由此，处理器31可根据24位AD采集模块32获取第一电池组40与第一DC/DC电源模块33之间连接的第一电压以及获取第二电池组50与第二DC/DC电源模块34之间连接的第二电压，并根据第一电压控制第一DC/DC电源模块33输出的电压以及根据第二电压控制第二DC/DC电源模块34输出的电压，实现对第一电池组40、第二电池组50充放电的高精度控制。
具体的，第一DC/DC电源模块33包括与直流母线电容21电连接的第一IGBT功率模块以及与第一电池组40电连接的第一滤波电路；第二DC/DC电源模块34包括与直流母线电容21电连接的第二IGBT功率模块以及与第二电池组50电连接的第二滤波电路。具体的，第一IGBT功率模块与第二IGBT功率模块均为多电平拓扑结构，如第一IGBT功率模块与第二IGBT功率模块均为二电平拓扑结构，如图2所示，在此不作限定。处理器31通过控制第一IGBT功率模块或第二IGBT功率模块的通断，实现可单独给第一电池组40充电或第二电池组50充电，亦或者同时给第一电池组40充电、第二电池组50充电。
电池测试设备的节能系统，还包括与DC/AC电源模块22电连接的远程控制装置82。用电负载包括厂区核心负载81和若干第一负载84，厂区核心负载81与DC/AC电源模块22，第一负载84与远程控制装置82电连接，远程控制装置82与EMS能量管理系统10通讯连接，第一负载84与远程控制装置82之间还串联有接触器83。如此，EMS能量管理系统10可根据远程控制装置82控制接触器83的通断。
电池测试设备的节能系统，还包括与第一电池组40电连接的第一电池管理系统41以及与第二电池组50电连接的第二电池管理系统51，第一电池管理系统41与第二电池管理系统51均与EMS能量管理系统10通过交换机11通讯连接。这样，人们通过EMS能量管理系统10可实时监控电池组的情况，便于测设电池组。
另外，在本实施例中，将处理器31、24位AD采集模块32、第一DC/DC电源模块33、第二DC/DC电源模块34集中构成一个直流柜，将DC/AC电源模块22、隔离变压器23集中构成交流柜。EMS能量管理系统10内至少包含有四种防逆流模式，分别为本地直流柜防逆流、本地交流柜防逆流、本地负载防逆流、系统智能防逆流。
当电池测试设备上电，人们通过EMS能量管理系统10执行本地直流柜防逆流模式时，即是设置给第一电池组40或第二电池组50充电或放电。
如给第二电池组50充电时，第一DC/DC电源模块33执行处理器31的信号控制第一电池组40放电，放电能量经第二DC/DC电源模块34执行处理器31的信号给第二电池组50充电，当第一电池组40的放电功率大于第二电池组50充电功率时，电能经DC/AC电源模块22进入交流侧，EMS能量管理系统10默认给可编程负载柜24消耗，如此，可防止向电网70馈电，如图4所示。当第一电池组40的放电功率小于第二电池组50充电功率时，DC/AC电源模块22将交流转换成直流给第二电池组50充电，如图3所示，实现给第二电池组50充满电以及将第一电池组50的电能耗尽，反之，给第二电池组50充电时也是如此。由此，可实现对第一电池组40、第二电池组50的充放电测试，并且，利用第二电池组50给第一电池组40充电，实现电池测试设备不需要从电网70吸收过多的功率，起到节能作用。
当电池测试设备上电，人们通过EMS能量管理系统10执行本地交流柜防逆流模式时，即可设置给其中一个电池组充电，另一电阻放电或者同时充电、放电。在该模式中，电池组放电，当交流侧功率大于厂区核心负载81，防逆流装置60检测到电网70馈电时，EMS能量管理系统10通过处理器31控制DC/AC电源模块22减小电量或控制第一电源模块减小放电，让电池组的电能尽可能多的消耗于交流侧，如图5所示，防止向电网70馈电。
当电池测试设备上电，人们通过EMS能量管理系统10执行本地负载防逆流模式时，电池组经第一电源模块放电，放电电能经DC/AC电源模块22传输给厂区核心负载81消纳，当输出的功率大于厂区核心负载81消纳量即默认给可编程负载柜24消纳，当防逆流装置60检测到电网70馈电时，EMS能量管理系统10通过处理器31控制可编程负载柜24增大功率消纳电能，防止向电网70馈电。或者当用电负载突变时，亦可通过可编程负载柜24增大或减小消纳的功率，防止向电网70馈电减少并网能量对电网70影响。
当电池测试设备上电，人们通过EMS能量管理系统10执行系统智能防逆流模式时，即可设置给某一第一负载84供电。这样，当电池组经第一电源模块放电，放电电能经DC/AC电源模块22传输给厂区核心负载81消纳，以及传输给所设置的第一负载84，多余的电能最后默认给可编程负载柜24消纳，当DC/AC电源模块22输出端额功率过大时，防逆流装置60检测到电网70馈电时，EMS能量管理系统10通过处理器31控制可编程负载柜24增大功率消纳电能，防止向电网70馈电，如图6所示。或者当用电负载突变时，亦可通过可编程负载柜24增大或减小消纳的功率，防止向电网70馈电减少并网能量对电网70影响。当厂区核心负载81与第一负载84的耗电量增大时，可编程负载柜24根据处理器31控制减小功率，使得电池组的电能完全消纳于节能系统的负载侧，实现节能系统的智能化利用。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电池测试设备的节能系统，其特征在于，包括电池测试设备、EMS能量管理系统、用电负载以及用于接入电网的防逆流装置；
所述电池测试设备包括：处理器，与处理器电连接的DC/AC电源模块，分别与处理器、DC/AC电源模块电连接用于给电池组进行充放电的第一电源模块，以及与DC/AC电源模块电连接的可编程负载柜；
所述EMS能量管理系统与处理器通讯连接，并根据处理器控制第一电源模块、DC/AC电源模块，所述DC/AC电源模块用于转换电流并将转换后的电流传输至第一电源模块、可编程负载柜和用电负载；所述防逆流装置与EMS能量管理系统通讯连接用于将电网馈电信息反馈至EMS能量管理系统；所述可编程负载柜根据处理器控制调节功率大小用于消纳DC/AC电源模块传输的电能；
所述第一电源模块包括用于控制第一电池组充放电的第一DC/DC电源模块以及用于控制第二电池组充放电的第二DC/DC电源模块，所述电池测试设备还包括分别与第一DC/DC电源模块、第二DC/DC电源模块、DC/AC电源模块电连接的直流母线电容；
当EMS能量管理系统接收防逆流装置反馈的电网馈电信息，所述处理器根据EMS能量管理系统发送的指令控制DC/AC电源模块减小放电量或控制可编程负载柜或用电负载消纳电能；
当EMS能量管理系统执行本地直流柜防逆流模式时，所述第一电池组放电的能量依次经第一DC/DC电源模块、第二DC/DC电源模块给第二电池组充电。
2.根据权利要求1所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：还包括与第一电池组电连接的第一电池管理系统以及与第二电池组电连接的第二电池管理系统，所述第一电池管理系统与第二电池管理系统均与EMS能量管理系统通讯连接。
3.根据权利要求2所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：所述电池测试设备还包括24位AD采集模块，所述处理器根据24位AD采集模块获取第一电池组与第一DC/DC电源模块之间连接的第一电压以及获取第二电池组与第二DC/DC电源模块之间连接的第二电压，所述处理器根据第一电压控制第一DC/DC电源模块输出的电压以及根据第二电压控制第二DC/DC电源模块输出的电压。
4.根据权利要求3所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：还包括与DC/AC电源模块电连接的远程控制装置；
所述用电负载包括厂区核心负载和若干第一负载，所述厂区核心负载与DC/AC电源模块，所述第一负载与远程控制装置电连接，所述远程控制装置与EMS能量管理系统通讯连接，所述第一负载与远程控制装置之间还串联有接触器；所述EMS能量管理系统根据远程控制装置控制接触器的通断。
5.根据权利要求4所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：所述电池测试设备还包括隔离变压器，所述隔离变压器串联接入DC/AC电源模块与防逆流装置之间。
6.根据权利要求5所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：所述第一DC/DC电源模块包括与直流母线电容电连接的第一IGBT功率模块以及与第一电池组电连接的第一滤波电路；所述第二DC/DC电源模块包括与直流母线电容电连接的第二IGBT功率模块以及与第二电池组电连接的第二滤波电路。
7.根据权利要求6所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：所述DC/AC电源模块、第一IGBT功率模块及第二IGBT功率模块均为多电平拓扑结构。
8.根据权利要求7所述的电池测试设备的节能系统，其特征在于：所述处理器为DSP芯片。
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