CN114006057B - 充电控制方法、充电控制电路及储能系统 - Google Patents

充电控制方法、充电控制电路及储能系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种充电控制方法、充电控制电路及储能系统，充电控制方法包括实时检测储能系统中所有储能电池的电压，根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差，在充电过程中，判断储能电池之间的当前最大压差是否大于第一保护值且小于第二保护值，若是，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电。本申请通过压差修正储能系统充电过程，保障不因电池压差问题影响储能系统充电，由于采用均衡充电模式进行充电可以在充电过程中减小系统压差，因此可以使储能电池获取更多电量，提升用户体验。

Description

充电控制方法、充电控制电路及储能系统
技术领域
本申请属于充电控制技术领域，具体涉及一种充电控制方法、充电控制电路及储能系统。
背景技术
储能系统在家庭应用中发挥着备电及参与峰谷用电调控的作用，在储能系统中，为保护储能电池的安全性及可靠性，需要在储能电池的正负级总线位置增加接触器，以保障在储能电池故障或储能系统故障时，能够通过断开接触器，及时停止储能电池充放电，从而达到保护电池的目的。但由于储能电池存在不一致性，导致储能电池之间会存在电压差，在储能电池充放电时，储能电池之间的压差会不断增加，当压差达到一定值时，电池管理系统会将储能电池正负极总线上的接触器断开，避免进一步增大储能电池间的压差。但当接触器断开后，整个储能系统将不能继续充电，影响储能系统补充更多电量，影响用户使用体验。
发明内容
为至少在一定程度上克服传统储能系统中，储能电池之间的压差达到一定值时，会自动断开储能电池正负极总线上的接触器，造成整个储能系统将不能继续充电，降低储能系统补充更多电量，影响用户使用体验的问题，本申请提供一种充电控制方法、充电控制电路及储能系统。
第一方面，本申请提供一种充电控制方法，包括：
实时检测储能系统中所有储能电池的电压；
根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差；
在充电过程时，判断所述储能电池之间的当前最大压差是否大于第一保护值且小于第二保护值；
若是，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电。
进一步的，所述根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差包括：
根据储能系统中电压最高的储能电池对应的最高电压和电压最低的储能电池对应的最低电压计算储能电池之间的当前最大压差。
进一步的，所述均衡充电模式包括主动均衡模式和/或被动均衡模式。
进一步的，所述第一保护值为DCDC转换模块依据储能电池的放电电压区间范围设定的第一电池压差保护值，所述第二保护值为电池管理系统依据各储能电池的放电电压区间范围设定的第二电池压差保护值；
所述第一电池压差保护值小于所述第二电池压差保护值。
进一步的，还包括：
根据所有储能电池的电压计算储能系统的当前荷电状态值；
在所述储能系统的当前荷电状态值为1时，控制储能电池停止充电。
进一步的，还包括：
若所述储能电池之间的当前最大压差小于等于第一保护值，且，荷电状态值小于1时，控制储能系统进行正常充电。
进一步的，还包括：
若所述储能电池之间的当前最大压差大于等于第二保护值，控制储能电池停止充电，且，对储能电池进行电量均衡。
第二方面，本申请提供一种充电控制电路，包括：
充电电路和控制电路；
所述充电电路包括储能电池、DCDC转换模块、设置在所述储能电池的正极与DCDC转换模块之间连接线路上的第一继电器以及设置在所述储能电池的负极与DCDC转换模块之间连接线路上的第二继电器；
所述控制电路用于分别连接电池管理模块和第一继电器，以及，电池管理模块和第二继电器；
所述DCDC转换模块中设有第一保护值；
所述电池管理模块中设有第二保护值；
所述控制电路用于根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差，在所述储能电池之间的当前最大压差大于第一保护值且小于第二保护值时，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电。
进一步的，还包括：
预充电路，所述预充电路包括第三继电器和充电电阻，所述第三继电器和充电电阻串联连接在所述储能电池和所述DCDC转换模块之间；
所述控制电路还用于连接电池管理模块和第三继电器。
进一步的，还包括：
直流电源电路，所述直流电源电路包括直流电源模块和分别用于连接直流电源模块与所述储能电池、所述DCDC转换模块和所述电池管理模块的连接线路，以及，设置在所述直流电源模块与所述储能电池连接线路上的第四继电器；
所述控制电路还用于连接电池管理模块和第四继电器。
进一步的，还包括：
直流母线，所述DCDC转换模块通过所述直流母线连接负载。
第三方面，本申请提供一种储能系统，包括：
如第二方面所述的充电控制电路。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明实施例提供的充电控制方法、充电控制电路及储能系统，充电控制方法包括实时检测储能系统中所有储能电池的电压，根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差，在充电过程中，判断储能电池之间的当前最大压差是否大于第一保护值且小于第二保护值，若是，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电，通过压差修正储能系统充电过程，保障不因电池压差问题影响储能系统充电，由于采用均衡充电模式进行充电可以在充电过程中减小系统压差，因此可以使储能电池获取更多电量，提升用户体验。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请一个实施例提供的一种充电控制方法的流程图。
图2为本申请另一个实施例提供的一种充电控制方法的流程图。
图3为本申请一个实施例提供的一种充电控制电路的功能结构图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
图1为本申请一个实施例提供的充电控制方法的流程图，如图1所示，该充电控制方法，包括：
S11：实时检测储能系统中所有储能电池的电压；
S12：根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差；
S13：在充电过程中，判断储能电池之间的当前最大压差是否大于第一保护值且小于第二保护值；
S14：若是，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电。
由于储能电池存在不一致性，导致储能电池之间会存在电压差，在储能电池充放电时，储能电池之间的压差会不断增加，当压差达到一定值时，电池管理系统会将储能电池正负极总线上的接触器断开，避免进一步增大储能电池间的压差。但当接触器断开后，整个储能系统将不能继续充电，影响储能系统补充更多电量，影响用户使用体验。
本实施例中，充电控制方法包括实时检测储能系统中所有储能电池的电压，根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差，在充电过程中，判断储能电池之间的当前最大压差是否大于第一保护值且小于第二保护值，若是，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电，通过压差修正储能系统充电过程，保障不因电池压差问题影响储能系统充电，由于采用均衡充电模式进行充电可以在充电过程中减小系统压差，因此可以使储能电池获取更多电量，提升用户体验。
图2为本申请另一个实施例提供的充电控制方法的流程图，如图2所示，该充电控制方法，包括：
S21：实时检测储能系统中所有储能电池的电压；
S22：根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差和储能系统的当前荷电状态值；
一些实施例中，根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差包括：
根据储能系统中电压最高的储能电池对应的最高电压和电压最低的储能电池对应的最低电压计算储能电池之间的当前最大压差；
储能电池之间的当前最大压差＝最高电压-最低电压。
S23：在储能系统的当前荷电状态值小于1，且储能电池之间的当前最大压差大于第一保护值且小于第二保护值时，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电；
一些实施例中，第一保护值为DCDC转换模块依据储能电池的放电电压区间范围设定的第一电池压差保护值，第二保护值为电池管理系统依据各储能电池的放电电压区间范围设定的第二电池压差保护值；
第一电池压差保护值小于第二电池压差保护值。
可以理解的是，DCDC转换模块依据储能电池的放电电压区间范围设定的第一电池压差保护值的安全等级高于电池管理系统依据各储能电池的放电电压区间范围设定的第二电池压差保护值的安全等级，因此可以在当前最大压差达到第一保护值时进入均衡充电模式，避免压差不断增大。
一些实施例中，均衡充电模式包括主动均衡模式，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电，包括：
在充电过程中，将电压高的储能电池的电能转移到电压低的储能电池中，以使储能系统中所有储能电池的电压相同；
一些实施例中，均衡充电模式包括被动均衡模式，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电，包括：
在充电过程中，消耗电压高的储能电池中的电量，以使储能系统中所有储能电池的电压相同。
S24：若储能电池之间的当前最大压差小于等于第一保护值，且，荷电状态值小于1时，控制储能系统进行正常充电。
S25：若储能电池之间的当前最大压差大于等于第二保护值，控制储能电池停止充电，且，对储能电池进行电量均衡。
S26：在储能系统的当前荷电状态值为1时，控制储能电池停止充电。
一些实施例中，荷电状态值为1表示当前电池剩余电量等于电池容量。
一些实施例中，在储能系统进行充电时，首先在电池管理模块(BatteryMangement system,BMS)中设定电池压差保护值Ub，在DCDC(DCDC指的是输入是直流电(Direct Current，DC)，输出也是直流电)转换模块中设置电压差保护值Ud，Ud小于Ub，并通过CAN通讯将保护值电池管理模块与DCDC转换模块之间相互发送；
储能系统上电，BMS实时检测各储能电池电压，并根据电池最高单体电压和最低单体电压计算出当前电池的压差ΔU，同时计算出储能系统的当前荷电状态值SOC，并将ΔU、SOC通过CAN通讯传输到DCDC转换模块；
当DCDC转换模块接收到充电命令时，首先判断当前储能系统的压差ΔU及电量值SOC：
如Ud≥ΔU，则开启充电功能，储能系统可充电，同时判断当前SOC(荷电状态)，当SOC小于100％时，DCDC启动充电，当SOC等于100％时，则停止充电；
如Ud＜ΔU＜Ub，则储能DCDC采用均衡充电模式进行充能充电，充电同时BMS对电池进行主动均衡，同时判断当前SOC，当SOC小于100％时，DCDC充电，当SOC等于100％时，则停止充电，仅进行电池均衡；
如ΔU≥Ub，BMS对电池进行均衡，DCDC转换模块停止充电，同时DCDC开启放电功能，根据负载需要，输出电量。
现有技术中只在BMS中设置Ub，如果ΔU小于Ub时，才开启充放电功能，如ΔU＞Ub时，则停止充电且停止对外输出。
本实施例中，通过分别设置第一保护值和第二保护值，根据当前最大压差范围修正充电模式，可以进一步减小压差，使储能电池获取更多电量，同时，不影响储能电池的对外输出电能，保证负载正常工作。
本发明实施例提供一种充电控制电路，如图3所示的功能结构图，该充电控制电路包括：
充电电路和控制电路；
充电电路包括储能电池、DCDC转换模块、设置在储能电池的正极与DCDC转换模块之间连接线路上的第一继电器以及设置在储能电池的负极与DCDC转换模块之间连接线路上的第二继电器；
控制电路用于分别连接电池管理模块和第一继电器(图中所示K2)，以及，电池管理模块和第二继电器(图中所示K3)；
DCDC转换模块中设有第一保护值；
电池管理模块中设有第二保护值；
控制电路用于根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差，在储能电池之间的当前最大压差大于第一保护值且小于第二保护值时，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电。
储能电池通过K2、K3直流接触器与DCDC转换模块连接，电池管理模块输出控制信号，驱动接触器K2、K3闭合与断开，DCDC模块通过判断储能电池当前的电压差，控制整体储能电池的充电，当达到限制时，停止充电，避免K2、K3断开，因此在下次启动时，不需要再人为重启储能，提升用户体验。
一些实施例中，还包括：
预充电路，预充电路包括第三继电器和充电电阻，第三继电器和充电电阻串联连接在储能电池和所述DCDC转换模块之间；
控制电路还用于连接电池管理模块和第三继电器(图中所示K1)。
直流电源电路，直流电源电路包括直流电源模块和分别用于连接直流电源模块与储能电池、DCDC转换模块和电池管理模块的连接线路，以及，设置在直流电源模块与储能电池连接线路上的第四继电器(图中所示K4)；
控制电路还用于连接电池管理模块和第四继电器。
直流母线，DCDC转换模块通过直流母线连接负载。
本实施例中，通过充电电路和控制电路，可以实现通过压差修正储能系统充电过程，保障不因电池压差问题影响储能系统充电，由于采用均衡充电模式进行充电可以在充电过程中减小系统压差，因此可以使储能电池获取更多电量，提升用户体验。
本发明实施例提供一种储能系统，包括：
如上述实施例所述的充电控制电路。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
需要说明的是，本发明不局限于上述最佳实施方式，本领域技术人员在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种充电控制方法，其特征在于，包括：
实时检测储能系统中所有储能电池的电压；
根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差；
在充电过程中，判断所述储能电池之间的当前最大压差是否大于第一保护值且小于第二保护值；
若是，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电；
其中，所述第一保护值为DCDC转换模块依据储能电池的放电电压区间范围设定的第一电池压差保护值，所述第二保护值为电池管理系统依据各储能电池的放电电压区间范围设定的第二电池压差保护值；所述第一电池压差保护值小于所述第二电池压差保护值。
2.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差包括：
根据储能系统中电压最高的储能电池对应的最高电压和电压最低的储能电池对应的最低电压计算储能电池之间的当前最大压差。
3.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，所述均衡充电模式包括主动均衡模式和/或被动均衡模式。
4.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：
根据所有储能电池的电压计算储能系统的当前荷电状态值；
在所述储能系统的当前荷电状态值为1时，控制储能电池停止充电。
5.根据权利要求4所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：
若所述储能电池之间的当前最大压差小于等于第一保护值，且，荷电状态值小于1时，控制储能系统进行正常充电。
6.根据权利要求1所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：
若所述储能电池之间的当前最大压差大于等于第二保护值，控制储能电池停止充电，且，对储能电池进行电量均衡。
7.一种充电控制电路，其特征在于，包括：
充电电路和控制电路；
所述充电电路包括储能电池、DCDC转换模块、设置在所述储能电池的正极与DCDC转换模块之间连接线路上的第一继电器以及设置在所述储能电池的负极与DCDC转换模块之间连接线路上的第二继电器；
所述控制电路用于分别连接电池管理模块和第一继电器，以及，电池管理模块和第二继电器；
所述DCDC转换模块中设有第一保护值；
所述电池管理模块中设有第二保护值；
所述控制电路用于根据所有储能电池的电压计算储能电池之间的当前最大压差，在所述储能电池之间的当前最大压差大于第一保护值且小于第二保护值时，控制储能电池采用均衡充电模式进行充电；
其中，所述第一保护值为所述DCDC转换模块依据储能电池的放电电压区间范围设定的第一电池压差保护值，所述第二保护值为电池管理系统依据各储能电池的放电电压区间范围设定的第二电池压差保护值；所述第一电池压差保护值小于所述第二电池压差保护值。
8.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：
预充电路，所述预充电路包括第三继电器和充电电阻，所述第三继电器和充电电阻串联连接在所述储能电池和所述DCDC转换模块之间；
所述控制电路还用于连接电池管理模块和第三继电器。
9.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：
直流电源电路，所述直流电源电路包括直流电源模块和分别用于连接直流电源模块与所述储能电池、所述DCDC转换模块和所述电池管理模块的连接线路，以及，设置在所述直流电源模块与所述储能电池连接线路上的第四继电器；
所述控制电路还用于连接电池管理模块和第四继电器。
10.根据权利要求7所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：
直流母线，所述DCDC转换模块通过所述直流母线连接负载。
11.一种储能系统，其特征在于，包括：
如权利要求7～10任一项所述的充电控制电路。
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