CN113517730B - 一种电池充放电系统、电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池充放电系统、电路及方法。其中系统包括:电池充放电电路以及与电池充放电电路耦合的控制电路;电池充放电电路包括DC‑DC转换器,控制电路包括采样电路、处理器和驱动电路;处理器,用于分别根据至少两路反馈控制对应的采样数据,确定至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,综合地权衡每路反馈控制的第一目标电流值,从而自适应地最终确定出待输出的第二目标电流值,并根据第二目标电流值生成驱动信号,并将驱动信号输出给DC‑DC转换器,进而将充放电行为自适应地控制在预期范围内,能有效地保护电池充放电电路的充放电。
Description
技术领域
本申请涉及电路控制技术领域,尤其涉及一种电池充放电系统、电路及方法。
背景技术
蓄电池常用于各种应用场景中的供电,如在包含储能环节的新能源系统中,蓄电池为储能电池,在新能源系统中,通过对蓄电池的充放电,能够实现新能源系统中电量的双向流动。蓄电池的充放电的电流大小影响蓄电池的健康状态以及蓄电池的充放电效率。为了提高蓄电池的充放电效率,需要提高充放电电流大小,但蓄电池的过充(即充电电流过大)或过放(即放电电流过大)均会给蓄电池以及电池充放电电路带来安全问题。
因此如何兼顾针对蓄电池充放电的多方面的需求,比如安全性需求以及充放电效率需求,这是一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请提供一种电池充放电系统、电路及方法,用于兼顾针对蓄电池充放电的多方面的需求。
第一方面,本申请提供一种电池充放电系统,包括:电池充放电电路以及与所述电池充放电电路耦合的控制电路,所述电池充放电电路包括DC-DC转换器,所述DC-DC转换器中包括用于调节所述电池充放电电路电流大小的开关器件,所述控制电路包括采样电路、处理器和驱动电路;
所述采样电路,用于对所述电池充放电电路进行采样,得到至少两路反馈控制对应的采样数据,并将所述至少两路反馈控制对应的采样数据输出给所述处理器;
所述处理器,用于分别根据所述至少两路反馈控制对应的采样数据,确定所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,根据所述第二目标电流值生成控制信息,并将所述控制信息输出给所述驱动电路;
所述驱动电路,用于根据所述处理器输出的所述控制信息生成驱动信号,并将所述驱动信号输出给所述DC-DC转换器,所述驱动信号用于控制所述DC-DC转换器中的所述开关器件的开关状态。
上述方式下,所述采样电路得到至少两路反馈控制对应的采样数据,所述处理器,分别根据所述至少两路反馈控制以及对应的采样数据,综合考虑了所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,综合地权衡每路反馈控制的第一目标电流值,从而自适应地最终确定出待输出的第一目标电流值,得到符合所述电池充放电电路池实时需求的第二目标电流值,进一步地,根据所述处理器输出的所述第二目标电流值生成驱动信号,并将所述驱动信号输出给所述DC-DC转换器,从而控制所述DC-DC转换器中的所述开关器件的开关状态,从而可以将充放电行为自适应地控制在预期范围内,能有效地保护电池充放电电路的充放电。
为了进一步保证第二目标电流值在预期范围内,可以根据第一目标电流值预先对第二目标电流值的范围做一定限制,一种可能的实现方式中,所述第二目标电流值的大小大于或等于所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于所述电池充放电电路的额定电流。
通过上述方式,可以使得第二目标电流值自适应地落在第一目标电流值中最小的电流值与最大的电流值之间,且小于或等于电池充放电电路的额定电流,从而可以将第二目标电流值控制在预期范围内,提升了安全性。
所述至少两路反馈控制可以根据实际需要灵活设置,一种可能的实现方式中,所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以及包括以下反馈控制中的至少一项:
第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值;
第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值;所述第一功率值小于所述第二功率值;
第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值;
第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值;所述第一电压值小于所述第二电压值,且为正;
第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值;
第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值;所述第一电流值小于所述第二电流值,且为正。
上述方式下,所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制和多个反馈控制中的至少一项,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,从而在保证电池充放电电路的稳定性的基础上,增加了控制充放电的灵活性。
所述处理器根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的方式可以有多种,具体如下:
第一种方式:
将至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值,作为第二目标电流值。
需要说明的是,这里至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值的运算仅是考虑电流大小的运算。
通过上述第一种方式,通过考虑至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值,综合权衡每路反馈控制所对应蓄电池的需求。
第二种方式:
将以下电流值的取值区间中的一个电流值,确定为第二目标电流值的电流值,该取值区间的下限为至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,该区间的上限为所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值和电池充放电电路的额定电流值中的最小值,使得第二目标电流值的电流值大于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于电池充放电电路的额定电流。当然,也可以将该取值区间作为第二目标电流值的取值区间。
通过上述第二种方式,可以使得第二目标电流值自适应地落在第一目标电流值中最小的电流值与最大的电流值之间,且小于或等于电池充放电电路的额定电流,从而可以将电池充放电电路的电流控制在预期范围内,在综合考虑蓄电池多方面需求的基础上,保证了电池充放电电路和/或蓄电池的安全性。
第三种方式:
将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值的大小。
上述第三种方式下,将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值的大小,从而提升了电池充放电电路的安全性。
第四种方式:
所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标,所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制;将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值。
上述第四种方式下,通过分别确定每路反馈控制各自对应的指标偏差,表征出每路反馈控制各自对应的采样指标与预设的目标指标间的差异大小,反映了电池充放电电路中各采样指标的调整需求程度,并基于此选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制,从而自适应地确定所述第二目标电流值,自动地契合电池充放电电路的实时调整需求。
第四种方式具体可以包括以下两种子情形:
第一种子情形:若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将所述第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;或者
第二种子情形:若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从所述N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
上述第四种方式的两种子情形下,最高的一个或指标偏差反映了电池充放电电路中最迫切需要调整的需求程度,将所述第一指标偏差或所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值,可以自适应地优先满足最高的指标偏差对应采样指标的调整需求。
第五种方式:
所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标,所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
分别根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
上述第五种方式下,分别根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重,便可根据电池充放电电路中各采样指标实时的调整需求程度,实时确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重,即实时确定对最终加权累加的结果的影响程度,从而实时且全面地考虑电池充放电电路中各采样指标的调整需求程度以及影响程度,自适应地满足实时且全面的调整需求。
第六种方式:
根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
上述第六种方式下,根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,从而根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值对最终加权累加的结果的影响程度,自适应地满足实时且全面的调整需求。
第二方面,本申请提供一种电池充放电的控制电路,所述控制电路包括:采样电路、控制信息生成电路和驱动电路;
所述采样电路,用于对与所述电池充放电的控制电路耦合的电池充放电电路进行采样,得到至少两路反馈控制对应的采样数据,并将所述至少两路反馈控制对应的采样数据输出给所述处理器;
所述处理器,用于分别根据所述至少两路反馈控制对应的采样数据,确定所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,根据所述第二目标电流值生成控制信息,并将所述控制信息输出给所述驱动电路;
所述驱动电路,用于根据所述处理器输出的所述控制信息生成驱动信号,所述驱动信号用于控制所述电池充放电电路的电流。
为了进一步保证第二目标电流值在预期范围内,可以根据第一目标电流值预先对第二目标电流值的范围做一定限制,一种可能的实现方式中,所述第二目标电流值的大小大于或等于所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于所述电池充放电电路的额定电流。
所述至少两路反馈控制可以根据实际需要灵活设置,一种可能的实现方式中,所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以及包括以下反馈控制中的至少一项:
第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值;
第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值;所述第一功率值小于所述第二功率值;
第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值;
第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值;所述第一电压值小于所述第二电压值,且为正;
第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值;
第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值;所述第一电流值小于所述第二电流值,且为正。
所述处理器根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的存在多种可能情形,具体可以包括:
所述处理器根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的方式可以有多种,具体如下:
第一种方式:
将至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值,作为第二目标电流值。
第二种方式:
将以下电流值的取值区间中的一个电流值,确定为第二目标电流值的电流值,该取值区间的下限为至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,该区间的上限为所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值和电池充放电电路的额定电流值中的最小值,使得第二目标电流值的电流值大于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于电池充放电电路的额定电流。当然,也可以将该取值区间作为第二目标电流值的取值区间。
第三种方式:
将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值的大小。
第四种方式:
所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制;将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值。
第四种方式具体可以包括以下两种子情形:
第一种子情形:若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将所述第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;或者
第二种子情形:若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从所述N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
第五种方式:
所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
分别根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
第六种方式:
根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
上述第二方面的各种可能情形的有益效果可以参考第一方面的相应情形,在此不再赘述。
第三方面,本申请提供一种电池充电的控制方法,所述方法适用于电池充放电系统,所述电池充放电系统包括电池充放电电路以及与所述电池充放电电路耦合的控制电路;所述方法包括:
获取所述电池充放电电路的至少两路反馈控制对应的采样数据;
分别根据所述至少两路反馈控制对应的采样数据,确定所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值;
根据所述第二目标电流值生成并输出控制信息,所述控制信息用于生成控制所述电池充放电电路的电流的驱动信号。
为了进一步保证第二目标电流值在预期范围内,可以根据第一目标电流值预先对第二目标电流值的范围做一定限制,一种可能的实现方式中,所述第二目标电流值的大小大于或等于所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于所述电池充放电电路的额定电流。
所述至少两路反馈控制可以根据实际需要灵活设置,一种可能的实现方式中,所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以及包括以下反馈控制中的至少一项:
第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值;
第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值;所述第一功率值小于所述第二功率值;
第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值;
第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值;所述第一电压值小于所述第二电压值,且为正;
第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值;
第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值;所述第一电流值小于所述第二电流值,且为正。
根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的方式可以有多种,具体如下:
第一种方式:
将至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值,作为第二目标电流值。
第二种方式:
将以下电流值的取值区间中的一个电流值,确定为第二目标电流值的电流值,该取值区间的下限为至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,该区间的上限为所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值和电池充放电电路的额定电流值中的最小值,使得第二目标电流值的电流值大于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于电池充放电电路的额定电流。当然,也可以将该取值区间作为第二目标电流值的取值区间。
第三种方式:
将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值的大小。
第四种方式:
所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制;将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值。
第四种方式具体可以包括以下两种子情形:
第一种子情形:若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将所述第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;或者
第二种子情形:若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从所述N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
第五种方式:
所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
分别根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
第六种方式:
所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
上述第三方面的各种可能情形的有益效果可以参考第一方面的相应情形,在此不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例适用的一种光储系统的架构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种电池充放电系统的结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种电池充放电系统中处理器的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种电池充放电方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的,而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样,单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式,除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解,在本申请实施例中,“一个或多个”是指一个或两个以上(包含两个);“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系;例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B的情况,其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
本申请实施例中的术语多个是指两个或两个以上,鉴于此,本申请实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“至少一个”,可理解为一个或多个,例如理解为一个、两个或更多个。例如,包括至少一个,是指包括一个、两个或更多个,而且不限制包括的是哪几个。例如,包括A、B和C中的至少一个,那么包括的可以是A、B、C,A和B,A和C,B和C,或A和B和C。同理,对于“至少一种”等描述的理解,也是类似的。“和/或”,描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,字符“/”,如无特殊说明,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
除非有相反的说明,本申请实施例提及“第一”、“第二”等序数词用于对多个对象进行区分,不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度。
本申请实施例提供了一种电池充放电系统,可应用于光储系统,以兼顾针对蓄电池充放电的多方面的需求。
参见图1,为本申请实施例适用的一种光储系统的架构示意图。图1示出的光储系统包括光伏组件10、电池充放电系统20、蓄电池30和逆变器40。
光伏组件10用于将太阳能转换为电能,并将产生的电能输送至蓄电池30存储起来,或者通过逆变器40输送至电网50,或者向负载60进行供电。
电池充放电系统20用于将光伏组件10产生的电能储存到蓄电池30,并在需要时将蓄电池30中的电能输送到电网50或者提供给负载60。比如,可以在光伏组件10供电能力较强情形下(如天气较好、光照较足时),用光伏组件10产生的电能为蓄电池30充电,也可以在光伏组件10供电能力较弱情形下(如天气较差或黑夜、光照不足时),将蓄电池30中存储的电能输送至电网50或者提供给负载60。
蓄电池30是将太阳能转化为电能的化学电池,用于存储光伏组件10产生的电能。本申请实施例中,蓄电池30可理解为单个蓄电池30,也可理解为由多个单个蓄电池形成的蓄电池组。蓄电池的种类也繁多,包括锂离子电池、氢燃料电池等。
逆变器40用于将光储系统输出的直流电转换为交流电,用以将交流电输送到电网50或者为负载60供电。逆变器40又称为直流-交流(direct current-alternatingcurrent,DC/AC)转换器。
电池充放电系统20的功能是对蓄电池30的充放电进行控制,控制目标可能是多方面的,比如安全、充/放电效率。本申请实施例提供的电池充放电系统20可以兼顾多方面的控制目标,比如可以在保证安全的情况下,兼顾充放电效率。控制目标可以通过反馈控制来实现。反馈控制是指,在自动控制理论中将控制系统的输出信息返送到控制系统的输入端,并结合控制系统的输入信息对控制系统进行控制的过程。
需要说明的是,蓄电池30的充放电状态可以根据光伏组件10输出到电池充放电系统20的电压和逆变器40的电压来控制,当光伏组件10输出到电池充放电系统20的电压小于逆变器40的电压时,蓄电池30便需要充电,反之,蓄电池30便需要放电,电池充放电系统20中的电流大小可由电池充放电系统中的反馈控制机制实现。
本申请实施例中,电池充放电系统采用的反馈控制可以包括以下几路反馈控制中的至少两路:
(1)母线电压反馈控制,用于控制电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以保证电池充放电电路以及蓄电池的安全。需要说明的是,母线电压反馈控制的作用是稳定电池充放电电路的母线电压在一个电压值附近,所以预设电压范围可以根据预设母线电压设置,如预设母线电压为220伏(V),预设电压范围为219V~221V,即母线电压反馈控制用于控制电池充放电电路的母线电压在219V~221V电压范围内。
可理解的,母线电压反馈控制对应于电池充放电电路的母线电压指标,母线电压反馈控制的目标是将母线电压的采样指标调整到目标指标。其中,母线电压的采样指标可基于母线电压反馈控制对应的采样数据得到,母线电压的目标指标可以是上述预设电压范围。
母线电压反馈控制的输入可以是以下至少一项采样数据:电池充放电电路进行采样得到的电流信息,或者是采样得到的电压信息,或者是采样得到的功率信息(比如充电功率或放电功率)。其中,采样得到的电流信息可包括电流值(即电流大小),采样得到的电压信息可包括电压值。
母线电压反馈控制的输出可以是母线电压反馈控制对应的第一目标电流值,第一目标电流值可以是电流值或电流值的取值范围或电流值的调整值。当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小时,可保证电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内。
需要说明的是,本申请实施例中的电流值是指电流大小,电流值的调整值是指在采样电流值基础上增加或减少的电流差值。
(2)第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值,以保证蓄电池的充放电效率满足一定要求。举例来说,第一功率值为1000瓦(W)。
可理解的,第一功率反馈控制对应于蓄电池的功率指标,第一功率反馈控制的目标是将蓄电池的功率的采样指标调整到目标指标。其中,蓄电池的功率的采样指标可基于第一功率反馈控制对应的采样数据得到,蓄电池的功率的目标指标可以是大于上述第一功率值。
与母线电压反馈控制的输入类似,第一功率反馈控制的输入也可以是上述至少一项采样数据。第一功率反馈控制的输出可以是第一功率反馈控制对应的第一目标电流值,当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小时,可保证蓄电池的功率值大于第一功率值。
(3)第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值,以保证蓄电池的充电效率不超过上限,从而保证蓄电池和电池充放电电路的安全。第一功率值小于第二功率值。举例来说,第二功率值为1500瓦(W)。
可理解的,第二功率反馈控制对应于蓄电池的功率指标,第二功率反馈控制的目标是将蓄电池的功率的采样指标调整到目标指标。其中,蓄电池的功率的采样指标可基于第二功率反馈控制对应的采样数据得到,蓄电池的功率的目标指标可以是小于上述第二功率值。
同理,第二功率反馈控制的输入也可以是上述至少一项采样数据。第二功率反馈控制的输出可以是第二功率反馈控制对应的第一目标电流值,当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小时,可保证蓄电池的功率值小于第二功率值。
显然,第一功率反馈控制和第二功率反馈控制配合使用则可以控制蓄电池的功率在第一功率值与第二功率值的功率值区间内,举例来说,控制蓄电池的功率在1000W~1500W。
(4)第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值,以保证蓄电池的充放电强度满足一定要求。举例来说,第一电压值为100V。
可理解的,第一电池电压反馈控制对应于蓄电池的电池电压指标,第一电池电压反馈控制的目标是将蓄电池的电池电压的采样指标调整到目标指标。其中,蓄电池的电池电压的采样指标可基于第一电池电压反馈控制对应的采样数据得到,蓄电池的电池电压的目标指标可以是大于上述第一电池电压值。
第一电压反馈控制的输入也可以是上述至少一项采样数据。第一电压反馈控制的输出可以是第一电压反馈控制对应的第一目标电流值,当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小时,可保证蓄电池的电压值大于第一电压值。
(5)第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值,以保证蓄电池的充电强度不超过上限,从而保证蓄电池和电池充放电电路的安全。第一电压值小于第二电压值,且为正。举例来说,第二电压值为200V。
可理解的,第二电池电压反馈控制对应于蓄电池的电池电压指标,第二电池电压反馈控制的目标是将蓄电池的电池电压的采样指标调整到目标指标。其中,蓄电池的电池电压的采样指标可基于第二电池电压反馈控制对应的采样数据得到,蓄电池的电池电压的目标指标可以是小于上述第二电池电压值。
第二电压反馈控制的输入也可以是上述至少一项采样数据。第二电压反馈控制的输出可以是第二电压反馈控制对应的第一目标电流值,当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小,可保证蓄电池的电压值小于第二电压值。
显然,第一电压反馈控制和第二电压反馈控制配合使用则可以控制蓄电池的电压在第一电压值与第二电压值的电压值区间内,举例来说,控制蓄电池的电压在100V~200V。
(6)第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值,以保证蓄电池的充放电强度满足一定要求。举例来说,第一电流值为10A。
可理解的,第一电流反馈控制对应于蓄电池的电流指标,第一电流反馈控制的目标是将蓄电池的电流的采样指标调整到目标指标。其中,蓄电池的电流的采样指标可基于第一电流反馈控制对应的采样数据得到,蓄电池的电流的目标指标可以是大于上述第一电流值。
第一电流反馈控制的输入也可以是上述至少一项采样数据。第一电流反馈控制的输出可以是第一电流反馈控制对应的第一目标电流值,当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小时,可保证蓄电池的电流值大于第一电流值。
(7)第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值,以保证蓄电池的充电强度不超过上限,从而保证蓄电池和电池充放电电路的安全;第一电流值小于第二电流值,且为正。举例来说,第二电流值为20A。
可理解的,第二电流反馈控制对应于蓄电池的电流指标,第二电流反馈控制的目标是将蓄电池的电流的采样指标调整到目标指标。其中,蓄电池的电流的采样指标可基于第二电流反馈控制对应的采样数据得到,蓄电池的电流的目标指标可以是小于上述第二电流值。
第二电流反馈控制的输入也可以是上述至少一项采样数据。第二电流反馈控制的输出可以是第二电流反馈控制对应的第一目标电流值,当电池充放电电路中相应位置的电流大小为该第一目标电流值所匹配的电流大小时,可保证蓄电池的电流值小于第二电流值。
显然,第一电流反馈控制和第二电流反馈控制配合使用则可以控制蓄电池的电流在第一电流值与第二电流值的电流值区间内,举例来说,控制蓄电池的电流在10A~20A。
需要说明的是,上述各路反馈控制可在处理器中实现,每路反馈控制可由对应的反馈控制单元实现,比如母线电压反馈控制可由相应的控制信息确定单元0实现,第一功率反馈控制可由相应的控制信息确定单元1-1实现,第二功率反馈控制可由相应的控制信息确定单元1-2实现,第一电池电压反馈控制可由相应的控制信息确定单元2-1实现,第二电池电压反馈控制可由相应的控制信息确定单元2-2实现,第一电流反馈控制可由相应的控制信息确定单元3-1实现,第二电流反馈控制可由相应的控制信息确定单元3-2实现。
本申请实施例对于用于实现上述各路反馈控制的算法不做限制。上述仅示例性列举了几种反馈控制,本申请实施例对于电池充放电系统采用的反馈控制的种类不做限制。
参见图2,为本申请实施例提供的电池充放电系统20的结构示意图。
电池充放电系统20具体可以包括:电池充放电电路100以及与电池充放电电路100耦合的控制电路200,在此仅以图2示出的电池充放电电路100示例。
电池充放电电路100中包括直流-直流(direct current-direct current,DC/DC)转换器101和电感102,DC/DC转换器101用于将固定的直流电压转换成可变的直流电压,电感102用于电能的存储和释放。
DC-DC转换器中包括用于调节电池充放电电路100电流大小的开关器件。具体来说,一种可能的实现方式中,开关器件可以为绝缘栅双极型晶体管(insulated gatebipolar transistor,IGBT),可以通过驱动信号给IGBT的栅极和基极加上正向电压和负向电压,以控制IGBT的导通或关断。IGBT的导通或关断会导致DC/DC转换器101内部的能量发生转移,使得DC/DC转换器101进行升压或降压,从而可以调整施加在蓄电池正负极间的电压的大小,进而实现对蓄电池的充电电流和放电电流的大小的控制。
电池充放电电路100连接蓄电池30,形成回路,可以实现对蓄电池30进行充电或放电。
图2所示的电池充放电电路100结构仅为示例性结构,图中的电感102表示等效电感,即,实际电路中可能由若干电子元器件形成等效电感102。
控制电路200包括采样电路201、处理器202和驱动电路203。
采样电路201,用于对电池充放电电路100进行采样,得到采样数据,并将采样数据输出给处理器202。
本申请实施例可支持至少两路反馈控制,相应的,采样电路201可针对每路反馈控制进行采样,并将获得的每路反馈控制对应的采样数据输出给处理器202。需要说明的是,每路反馈控制所需要的采样数据可以为电池充放电电路100中某设定点的电流大小,比如流经某个或某些元器件的电流的大小,也可以是电池充放电电路100中两个设定点之间电压大小,比如蓄电池正负极间的电压的大小,还可以是蓄电池的功率等,当然也可以包括电流的大小以及电压的大小。在相同位置采样得到的采样数据可以用于不同路的反馈控制,每路反馈控制所需的采样数据也可以是在不同位置采样得到的。
举例来说,具体如下:
第一电池电压反馈控制对应的采样数据和第二电池电压反馈控制对应的采样数据可以至少包括蓄电池30正负极的电压值(用Ubat表示)。
第一电池电流反馈控制对应的采样数据和第二电池电流反馈控制对应的采样数据可以至少包括蓄电池30的正极到负极的电流值(用iL表示)。
第一电池功率反馈控制对应的采样数据和第二电池功率反馈控制对应的采样数据可以至少包括iL和Ubat。
母线电压反馈控制对应的采样数据可以至少包括电池充放电电路100的母线电压值(用Ubus表示)。
处理器202,用于分别根据至少两路反馈控制对应的采样数据,确定至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,根据第二目标电流值生成控制信息,并将控制信息输出给驱动电路203,以使得驱动电路203根据该控制信息生成控制电池充放电电路100的电流的驱动信号。
其中,如前所述,每路反馈控制输出的(或者说对应的)第一目标电流值可包括电流值或电流值的取值范围或电流值的调整值;根据多路反馈控制(两路或两路以上反馈控制)输出的(或者说对应的)第一目标电流值所得到的第二目标电流值,也可包括电流值或电流值的取值范围或电流值的调整值。
处理器202具体可以为嵌入式单片机(STM32)芯片或中央处理器(centralprocessing unit,CPU)等,处理器202输出的控制信息可以为脉冲信号,如脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)脉冲信号。
参见图3,为本申请实施例提供的电池充放电系统中处理器202结构的示意图。图3以采用上述列举的七路反馈控制为例,描述了根据每一路反馈控制输出的第一目标电流值确定第二目标电流值的实现方法,由各路反馈控制对应的控制信息确定单元得到各路反馈控制对应的第一目标电流值,并由电流决策单元基于各路反馈控制对应的第一目标电流值得到第二目标电流。图3示出仅作为示例描述一种可能的实现方式,其余情况如至少两路反馈控制只包括母线电压反馈控制、第一电池电压反馈控制和第二电池电压反馈控制时,均可以参照图3类推,在此不再赘述。
可选的,第二目标电流值可以通过多种方式由至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值得到。
第一种方式:
将至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值,作为第二目标电流值。需要说明的是,这里至少两路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值的运算仅是考虑电流大小的运算。
举例来说,以三路反馈控制为例,这三路反馈控制对应的第一目标电流值的电流值,分别表示为5A、9A和4A,第二目标电流值为这三路反馈控制对应的第一目标电流值的平均值,即为6A。
第二种方式:
将以下电流值的取值区间中的一个电流值,确定为第二目标电流值的电流值,该取值区间的下限为至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,该区间的上限为所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值和电池充放电电路的额定电流值中的最小值,使得第二目标电流值的电流值大于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最小的电流值,且小于或等于至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值中最大的电流值,并小于或等于电池充放电电路的额定电流。当然,也可以将该取值区间作为第二目标电流值的取值区间。
举例来说,以五路反馈控制为例,这五路反馈控制各自对应的第一目标电流值分别表示为15A、6A、4A、9A和8A,额定电流为12A。那么最小的电流值为4A,最大的电流值为15A,所以第二目标电流值的取值范围可以为4A~12A,可以将该取值范围中的随机取到的值10A,或者将该取值区间内的中值8A作为第二目标电流值的取值大小。
通过上述第二种方式,可以使得第二目标电流值自适应地落在第一目标电流值中最小的电流值与最大的电流值之间,且小于或等于电池充放电电路的额定电流,从而可以将电池充放电电路的电流控制在预期范围内,保证了电池充放电电路和/或蓄电池的安全性。又由于第二目标电流值是综合了多路反馈控制(两路或两路以上反馈控制)的第一目标电流值而确定得到的,因此使得在兼顾所述至少两路反馈控制的控制目标的基础上,提升了电池充放电电路和/或蓄电池的安全性。
第三种方式:
将至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为第二目标电流值的大小。
举例来说,至少两路反馈控制具体包括:母线电压反馈控制、第一电池电压反馈控制、第二电池电压反馈控制、第一电池功率反馈控制、第二电池功率反馈控制。
上述方式下,将至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为第二目标电流值的大小,可以保证电池充放电电路的安全性。
第四种方式:
当所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标时,处理器根据至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的过程具体可以为:
分别确定至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;根据至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取至少两路反馈控制中的一路反馈控制;将选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为第二目标电流值。
针对一路反馈控制,其指标偏差用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小。可理解的,所述预设的目标指标为电池充放电电路的理想指标。
可选的,针对一路反馈控制,其指标偏差的取值可以为该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的偏差比例大小,具体来说,偏差比例为偏差值与采样指标的比值,偏差值为采样指标减去预设的目标指标的差值的绝对值。
具体选取至少两路反馈控制中的一路反馈控制的规则可以灵活设置。举例来说,可以优先选择最大的指标偏差对应的第一目标电流值,作为第二目标电流值,从而对采样指标超过预设的目标指标的反馈控制优先调节,对电池充放电电路进行有效保护,若指标偏差均为非负,便优先选择指标偏差最大的反馈控制对应的第一目标电流值,优先满足调节需求最高的反馈控制。
可选的,上述第四种方式还可以包括以下两种子情形:
情形(3-1):若至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为第二目标电流值。
举例来说,指标偏差0为0.1,指标偏差1-1为0.4、指标偏差1-2为0.3、指标偏差2-1为0.1、指标偏差2-2为0.2、指标偏差3-1为0.1和指标偏差3-2为0.2。
第一指标偏差即指标偏差1-1为唯一最高的指标偏差,那么指标偏差1-1对应的第一目标电流值1-1,便是第二目标电流值。
情形(3-2):若至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
举例来说,指标偏差0为0.1,指标偏差1-1为0.2、指标偏差1-2为0.3、指标偏差2-1为0.1、指标偏差2-2为0.3、指标偏差3-1为0.1和指标偏差3-2为0.2。
N个指标偏差即为指标偏差1-2和指标偏差2-2这2个指标偏差,那么便将指标偏差1-2对应的反馈控制(即第二电池电压反馈控制)和指标偏差2-2对应的反馈控制(即第二电池功率反馈控制)中随机选取的第二电池功率反馈控制对应的第一目标电流值2-2,确定为第二目标电流值。
第五种方式:
当所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标时,处理器根据至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的过程具体可以为:
分别确定至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
分别根据至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定至少两路反馈控制各自对应的权重;
根据至少两路反馈控制各自对应的权重,对至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将加权累加的结果确定为第二目标电流值。
根据至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定至少两路反馈控制各自对应的权重的具体方式可以有多种,由于指标偏差越大越表明该指标偏差对应反馈控制调节的需求越大,那么可以按照反馈控制对应的权重与反馈控制对应的指标偏差呈正相关的原则,确定反馈控制对应的权重。具体地,可以将反馈控制对应的指标偏差的作为反馈控制对应的权重。
举例来说,至少两路反馈控制具体包括:母线电压反馈控制、第一电池电压反馈控制、第二电池电压反馈控制、第一电池功率反馈控制、第二电池功率反馈控制。
相应地,至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值具体包括:第一目标电流值0、第一目标电流值1-1、第一目标电流值1-2、第一目标电流值2-1、第一目标电流值2-2。母线电压反馈控制对应的指标偏差0为0.1,第一电池电压反馈控制对应的指标偏差1-1为0.1、第二电池电压反馈控制对应的指标偏差1-2为0.3、第一电池功率反馈控制对应的指标偏差2-1为0.1、第二电池功率反馈控制对应的指标偏差2-2为0.2。
那么一种可能的实现方式中,母线电压反馈控制对应的权重为0.1、第一电池电压反馈控制对应的权重为0.1、第二电池电压反馈控制对应的权重为0.3、第一电池功率反馈控制对应的权重为0.1、第二电池功率反馈控制对应的权重为0.2。
第六种方式:
处理器根据至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值的过程具体可以为:
根据至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将加权累加的结果确定为第二目标电流值。
需要说明的是,可以基于对不同性能指标的侧重程度,设置预设权重,如侧重调节的性能指标是电池功率,那么将第一电池功率反馈控制对应的权重和第一电池功率反馈控制对应的权重设置最高。
举例来说,至少两路反馈控制具体包括:母线电压反馈控制、第一电池功率反馈控制、第二电池功率反馈控制、第一电池电流反馈控制、第二电池电流反馈控制。设置母线电压反馈控制对应的权重为0.4、第一电池功率反馈控制对应的权重为0.8、第二电池功率反馈控制对应的权重为0.8、第一电池电流反馈控制对应的权重为0.6、第二电池电流反馈控制对应的权重为0.6,即对电池功率的调节需求较高,其次是电池电流,再次是母线电压。
进一步地,还可以根据时段设置至少两路反馈控制各自对应的预设权重。如在第一时段,将第一电池功率反馈控制对应的权重和第二电池功率反馈控制对应的权重设置最高,在第二时段,将第一电池电流反馈控制对应的权重和第二电池电流反馈控制对应的权重设置最高。
图2示出的电池充放电系统还包括驱动电路203,用于根据处理器202输出的控制信息生成驱动信号,驱动信号用于控制电池充放电电路100的电流。具体来说,当电池充放电电路100包括DC-DC转换器时,可以将驱动信号输出给DC-DC转换器,驱动信号用于控制DC-DC转换器中的开关器件的开关状态。
具体来说,一种可能的实现方式为,当驱动电路203收到处理器202输出的控制信息(如PWM脉冲信号)后,通过驱动电路203进一步生成放大的驱动信号,从而控制DC-DC转换器中的开关器件的开关状态,使得DC-DC转换器可以产生不同大小电压,从而可以输出不同大小电流。
相应地,如图4所示,本申请提供一种电池充电的控制方法,所述方法可适用于本申请上述实施例提供的电池充放电系统。所述方法可由上述电池充放电系统中的控制电路200中的处理器202执行,该方法可包括:
步骤401:获取电池充放电电路的至少两路反馈控制对应的采样数据。
步骤402:分别根据至少两路反馈控制对应的采样数据,确定至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值。
步骤403:根据第二目标电流值生成并输出控制信息,控制信息用于生成控制电池充放电电路的电流的驱动信号。
步骤401中,至少两路反馈控制可以为前述(1)~(7)种反馈控制,至少两路反馈控制对应的采样数据可从上述控制电路200中的采样电路201获取,至少两路反馈控制对应的采样数据具体可包含的信息可参见采样电路201部分的描述。
步骤402具体可按照前述第一种方式至第六种方式执行。
步骤403输出的控制信息可以为PWM脉冲信号。
基于上述内容,本申请实施例进一步详细描述电池充电的控制方法的过程。
举例来说,按照反馈控制周期,在第一反馈控制周期始(记为T1时刻),基于第一电池电压反馈控制的第一目标电流值1-1、第二电池电压反馈控制的第一目标电流值1-2、第一电池功率反馈控制的第一目标电流值2-1、第二电池功率反馈控制的第一目标电流值2-2和母线电压反馈控制的第一目标电流值0,按照前述第一种方式至第六种方式中的方式,确定第二目标电流值为第一目标电流值1-1。
在第一反馈控制周期之后相邻的第二反馈控制周期的期间内(T1时刻至T2时刻),第二电池电压反馈控制、第一电池功率反馈控制、第二电池功率反馈控制和母线电压反馈控制,可以按照各自反馈控制的采样周期(采样周期均小于反馈控制周期),继续获得相应的采样数据,并在相应采样周期,根据相应的采样数据输出第一目标电流值,直至T2时刻。
在T2时刻时,第一目标电流值1-1、第一目标电流值1-2、第一目标电流值2-1、第一目标电流值2-2和第一目标电流值0,按照前述第一种方式至第六种方式中的方式,确定第二目标电流值为第一目标电流值2-2,便将电池充放电电路中相应位置的电流由第一目标电流值1-1更新第一目标电流值2-2。
在第二反馈控制周期之后相邻的第三反馈控制周期的期间(T2时刻至T3时刻),重复T1~T2时刻的过程,直至在T3时刻。
以此类推,在后续T4、T5等每个时刻,也就是每个反馈控制周期始,若第二目标电流值更新(如在T4时刻),则调整电池充放电电路中相应位置的电流,如此一直循环,从而对电池充放电电路中的电流定期进行反馈控制。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的保护范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (18)
1.一种电池充放电系统,其特征在于,包括:电池充放电电路以及与所述电池充放电电路耦合的控制电路,所述电池充放电电路包括DC-DC转换器,所述DC-DC转换器中包括用于调节所述电池充放电电路电流大小的开关器件,所述控制电路包括采样电路、处理器和驱动电路;
所述采样电路,用于对所述电池充放电电路进行采样,得到至少两路反馈控制对应的采样数据,并将所述至少两路反馈控制对应的采样数据输出给所述处理器;
所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以及包括以下反馈控制中的至少一项:
第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值;
第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值;所述第一功率值小于所述第二功率值;
第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值;
第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值;所述第一电压值小于所述第二电压值,且为正;
第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值;
第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值;所述第一电流值小于所述第二电流值,且为正;
所述处理器,用于分别根据所述至少两路反馈控制对应的采样数据,确定所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流确定第二目标电流值,根据所述第二目标电流值生成控制信息,并将所述控制信息输出给所述驱动电路;
所述驱动电路,用于根据所述处理器输出的所述控制信息生成驱动信号,并将所述驱动信号输出给所述DC-DC转换器,所述驱动信号用于控制所述DC-DC转换器中的所述开关器件的开关状态。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述处理器具体用于:
将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制;
将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述处理器具体用于:
若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将所述第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;或者
若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从所述N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
分别根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述处理器具体用于:
根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
7.一种电池充放电的控制电路,其特征在于,所述控制电路包括:采样电路、处理器和驱动电路;
所述采样电路,用于对与所述电池充放电的控制电路耦合的电池充放电电路进行采样,得到至少两路反馈控制对应的采样数据,并将所述至少两路反馈控制对应的采样数据输出给所述处理器;
所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以及包括以下反馈控制中的至少一项:
第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值;
第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值;所述第一功率值小于所述第二功率值;
第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值;
第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值;所述第一电压值小于所述第二电压值,且为正;
第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值;
第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值;所述第一电流值小于所述第二电流值,且为正;
所述处理器,用于分别根据所述至少两路反馈控制对应的采样数据,确定所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,根据所述第二目标电流值生成控制信息,并将所述控制信息输出给所述驱动电路;
所述驱动电路,用于根据所述处理器输出的所述控制信息生成驱动信号,所述驱动信号用于控制所述电池充放电电路的电流。
8.如权利要求7所述的控制电路,其特征在于,所述处理器具体用于:
将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值的大小。
9.如权利要求7所述的控制电路,其特征在于,所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制;
将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值。
10.如权利要求9所述的控制电路,其特征在于,所述处理器具体用于:
若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将所述第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;或者
若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从所述N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
11.如权利要求7所述的控制电路,其特征在于,所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述处理器具体用于:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
分别根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,确定所述至少两路反馈控制各自对应的权重;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
12.如权利要求7所述的控制电路,其特征在于,所述处理器具体用于:
根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
13.一种电池充电的控制方法,其特征在于,所述方法适用于电池充放电系统,所述电池充放电系统包括电池充放电电路以及与所述电池充放电电路耦合的控制电路;所述方法包括:
获取所述电池充放电电路的至少两路反馈控制对应的采样数据;
所述至少两路反馈控制包括母线电压反馈控制,所述母线电压反馈控制用于控制所述电池充放电电路的母线电压在预设电压范围内,以及包括以下反馈控制中的至少一项:
第一功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率大于第一功率值;
第二功率反馈控制,用于控制蓄电池的功率小于第二功率值;所述第一功率值小于所述第二功率值;
第一电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压大于第一电压值;
第二电池电压反馈控制,用于控制蓄电池的电压小于第二电压值;所述第一电压值小于所述第二电压值,且为正;
第一电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流大于第一电流值;
第二电流反馈控制,用于控制蓄电池的电流小于第二电流值;所述第一电流值小于所述第二电流值,且为正;
分别根据所述至少两路反馈控制对应的采样数据,确定所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值,根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值;
根据所述第二目标电流值生成并输出控制信息,所述控制信息用于生成控制所述电池充放电电路的电流的驱动信号。
14.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
将所述至少两路反馈控制对应的第一目标电流值中最小的电流值,确定为所述第二目标电流值的大小。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
分别确定所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,其中所述至少两路反馈控制中任一路反馈控制对应的指标偏差,用于表示该反馈控制基于采样数据得到的采样指标与预设的目标指标间的差异大小;
根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制;
将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述根据所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差,选取所述至少两路反馈控制中的一路反馈控制,以及将所述选取的一路反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值,包括:
若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中第一指标偏差为唯一最高的指标偏差,则将所述第一指标偏差对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;或者
若所述至少两路反馈控制各自对应的指标偏差中N个指标偏差并列最高,则从所述N个指标偏差对应的反馈控制中随机选取出第二指标偏差对应的反馈控制,将所述第二指标偏差对应的反馈控制对应的第一目标电流值,确定为所述第二目标电流值;
其中,N为大于或等于2的整数。
17.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述至少两路反馈控制中的任一路反馈控制与所述电池充放电电路的一种指标相对应,并用于通过第一目标电流值将基于采样数据得到的采样指标调整到预设的目标指标;所述根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
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18.如权利要求13所述的方法,其特征在于,所述根据所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值确定第二目标电流值,包括:
根据所述至少两路反馈控制各自对应的预设权重,对所述至少两路反馈控制各自对应的第一目标电流值进行加权累加,将所述加权累加的结果确定为所述第二目标电流值。
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