CN114121550A - 电路开关、储能系统、以及相关的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了电路开关、储能系统、以及相关的控制方法,用于实现大电流分断,降低响应电路异常的时间。本申请实施例提供的电路开关包括:互相连接的第一功率电路和控制电路。第一功率电路包括并联的第一机械开关和第一电力电子开关。控制电路包括第一测量设备、第二测量设备和控制设备,第一测量设备与第一功率电路和控制设备连接,第二测量设备与第一机械开关所在支路和控制设备连接,控制设备还连接第一电力电子开关。控制设备用于根据第一功率回路的第一总路电流信息和第一机械开关所在支路的第一支路电流信息,控制第一电力电子开关的导通或断开。
Description
技术领域
本申请实施例涉及电源技术领域,尤其涉及电路开关、储能系统、以及相关的控制方法。
背景技术
在电力储能系统中,储能系统作为动力源,能够为负载提供电力支持,使得负载正常运作。为了保证电路的安全,会设置储能系统内部的保护机制,通过控制电路开关的状态对储能系统进行保护。
一种接触器开关,包括控制线圈和触头开关。在出现过流的情况时,结合接触器开关的分断能力,进行断路,实现过流保护功能。
在这种开关中,由于接触器开关的内部结构简单,分断能力所支持的电流值较低,远小于电路正常工作时的电流值。因此,在电路中的电流过高时,需要经过外部的控制设备,先将电流降低至接触器开关的分断能力支持的范围内,才能断开开关。也就是说,接触器开关不支持大电流分断,对于异常情况的响应有较高的延时。
发明内容
本申请实施例提供了电路开关,储能系统,以及相关的控制方法,在电路开关中,将第一机械开关和第一电力电子开关并联,并通过控制设备,控制第一电力电子开关的导通和断开。由于第一机械开关的阻抗远小于第一电力电子开关的阻抗,因此,在电压相同的情况下,第一机械开关所在支路的电流大于第一电力电子开关所在支路的电流。在第一功率电路的总电流上升的过程中,会先断开第一机械开关,通过第一电力电子开关传输第一功率电路中的电流。由于第一电力电子开关具备大电流分断能力,在电路异常的情况下,控制设备直接控制第一电力电子开关断开,不需要再由控制设备降低电路中的电流,从而降低了对电路异常情况的响应时间。
本申请实施例第一方面提供了一种电路开关,包括:具有连接关系的第一功率电路和控制电路。
第一功率电路中包括并联连接的第一机械开关和第一电力电子开关。第一机械开关的阻抗小于第一电力电子开关的阻抗,可选的,两者之间的阻抗可以有数十倍的差距。因此,这两个开关在并联的情况下,电压相同,但是阻抗不同,使得流经第一机械开关的电流大于第一电力电子的电流。
控制电路中包括第一测量设备、第二测量设备和控制设备,控制设备分别与第一测量设备和第二测量设备连接。控制电路和第一功率电路之间连接关系,具体可以表现为,控制电路中的第一测量设备与第一功率电路的第一端连接,第二测量设备与第一机械开关连接,控制设备与第一电力电子开关连接。
第一测量设备能够测量第一功率电路的电流,获取第一测量结果,也就是说,第一测量结果包括第一功率电路的第一总路电流信息。第二测量设备能够测量第一机械开关所在支路的支路电流,获取第二测量结果,也就是说,第二测量结果包括第一机械开关所在支路的第一支路电流信息。控制设备可以接收第一测量结果和第二测量结果,并根据测量结果中包括的第一总路电流信息和第一支路电流信息,控制第一电力电子开关导通或者断开。其中,电流信息包括电流值和电流的变化情况等信息。
本申请实施例中,由于第一机械开关和第一电力电子开关并联,且第一机械开关的阻抗远小于第一电力电子开关的阻抗,因此,在电压相同的情况下,第一机械开关所在支路的电流大于第一电力电子开关所在支路的电流。在第一功率电路的总电流上升的过程中,会先断开第一机械开关,通过第一电力电子开关传输第一功率电路中的电流。由于第一电力电子开关具备大电流分断能力,在电路异常的情况下,控制设备直接控制第一电力电子开关断开,不需要再由控制设备降低电路中的电流,从而降低了对电路异常情况的响应时间。同时,本申请实施例中,在第一功率电路的总电流逐渐上升的过程中,会先断开并联的第一机械开关,以增大第一功率回路中的总电阻,在电压不变的情况下,能够降低第一功率回路的总电流,在一定程度上降低了第一功率回路的总电流上升的时间,防止由于总电流上升过快对电路带来的不良影响。
结合第一方面,本申请实施例第一方面的第一种实现方式中,第一测量设备还可以与第一机械开关连接。在这种情况下,第一测量设备还可以测量第一机械开关所在支路的支路电流,第一测量结果还包括第一支路电流信息。
结合第一方面或者第一方面的第一种实现方式,本申请实施例第一方面的第二种实现方式中,第二测量设备还可以与第一功率电路的第二端连接。在这种情况下,第二测量设备还可以测量第一功率电路的总路电流,第二测量结果还包括第一功率电路第一总路电流信息。
本申请实施例中,第一测量设备和第二测量设备与第一功率电路中各器件的连接方式有多种情况,提升了本申请实施例提供的电路开关结构的多样性。同时,在第一测量设备与第一功率电路的第一端连接,第二测量设备与第一功率电路的第二端连接的情况下,第一测量设备和第二测量设备,能够测量第一功率电路两端的电压,从而从电压的角度确定出第一功率电路处于导通还是断开状态,得到不同状态下的数据。同时,通过测量电路开关两侧的电压信息,能够进行故障检测,进行过压和欠压的判断。另外,通过两个测量设备,分别测量电路开关两侧的电路信息,相较于使用一个测量设备进行测量的方案,避免了因为电路开关前后端耦合带来的误差,提高了数据检测的准确度。
结合第一方面、第一方面的第一种至第二种实现方式中的任一项,本申请实施例第一方面的第三种实现方式中,控制设备可以根据第一总路电流信息和第一支路电流信息,控制第一电力电子开关导通或者断开。具体来说,如果第一总路电流信息指示第一功率电路的总电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第一支路电流信息指示第一机械开关所在支路的电流值为0,则控制第一电力电子开关断开,从而断开第一功率电路,实现了电路保护。
本申请实施例中,在电路保护的过程中,先断开第一机械开关,使得电流经过第一电力电子开关内部的功耗器件,此时第一功率电路仍然处于导通状态,并没有发生断路,也就没有产生电弧。在第一电力电子开关断开的过程中,产生的电弧会被其内部的功耗器件吸收,从而实现整个电路开关在对第一功率电路进行电路保护的情况下,不对外产生电弧,避免了电弧对电子器件造成损害。
结合第一方面、第一方面的第一种至第三种实现方式中的任一项,本申请实施例第一方面的第四种实现方式中,电路开关还可以包括第二功率电路,第二功率电路包括并联的第二机械开关和第二电力电子开关。
第二功率电路与控制电路具有连接关系,具体表现为,控制电路中的第一测量设备与第二功率电路的第一端连接,第二测量设备与第二机械开关连接。控制设备与第二电力电子开关连接。
第一测量设备能够测量第二功率电路的电流,获取第三测量结果,也就是说,第三测量结果包括第二功率电路的第二总路电流信息。第二测量设备能够测量第二机械开关所在支路的支路电流,获取第四测量结果,也就是说,第四测量结果包括第二机械开关所在支路的第二支路电流信息。控制设备可以接收第三测量结果和第四测量结果,并根据第二总路电流信息和第二支路电流信息,控制第二电力电子开关导通或者断开。
本申请实施例中,与第一方面类似,电路开关还可以通过控制第二电力电子开关,实现大电流分断。同时,一个电路开关中,还可以包括多个功率电路,提高了电路开关的集成度。
结合第一方面的第四种实现方式,本申请实施例第一方面的第五种实现方式中,第一测量设备还可以与第二机械开关连接。在这种情况下,第一测量设备还可以测量第二机械开关所在支路的支路电流,第三测量结果还包括第二支路电流信息。
结合第一方面的第四种或者第五种实现方式,本申请实施例第一方面的第六种实现方式中,第二测量设备还可以与第二功率电路的第二端连接。在这种情况下,第二测量设备还可以测量第二功率电路的总路电流,第二测量结果还包括第二总路电流信息。
本申请实施例中,第一测量设备和第二测量设备与第二功率电路中各器件的连接方式有多种情况,提升了本申请实施例提供的电路开关结构的多样性。同时,在第一测量设备与第二功率电路的第一端连接,第二测量设备与第二功率电路的第二端连接的情况下,第一测量设备和第二测量设备,能够测量第二功率电路两端的电压,从而从电压的角度确定出第二功率电路处于导通还是断开状态,得到不同状态下的数据。
结合第一方面的第四种至第六种实现方式中的任一项,本申请实施例第一方面的第七种实现方式中,控制设备可以根据第二总路电流信息和第二支路电流信息,控制第二电力电子开关导通或者断开。具体来说,如果第二总路电流信息指示第二功率电路的总电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第二支路电流信息指示第二机械开关所在支路的电流值为0,则控制第二电力电子开关断开,从而断开第二功率电路,实现了电路保护。
本申请实施例中,在电路保护的过程中,先断开第二机械开关,使得电流经过第二电力电子开关内部的功耗器件,此时第二功率电路仍然处于导通状态,并没有发生断路,也就没有产生电弧。在第二电力电子开关断开的过程中,产生的电弧会被其内部的功耗器件吸收,从而实现整个电路开关在对第二功率电路进行电路保护的情况下,不对外产生电弧,避免了电弧对电子器件造成损害。
在一些可选的实施例中,电路开关除了可以包括第一功率电路和第二功率电路之外,还可以包括更多数量的功率电路,每个功率电路的结构与第一功率电路的结构类似,包括并联的机械开关和电力电子开关。并且每个功率电路与控制电路具有连接关系,以便于通过控制电路实现功率电路的导通或断开,并在电路异常的情况下保护电路。其中,功率电路的数量根据实际应用的需要确定,具体此处不做限定。
本申请实施例中,电路开关中可以包括更多数量的功率电路,更进一步地提升了电路开关的集成度。同时,多种类型的电路开关,可以能够应用到不同的器件上,提升了本申请实施例提供的电路开关的适配性。
本申请实施例第二方面提供了一种储能系统,包括:输入输出端口、电路开关集合和电芯单体。电路开关集合连接电芯单体和输入输出端口连接,基于该连接,储能系统中形成了输入电路和输出电路,使得储能系统既可以存储能量,又可以连接负载,为负载供能。
电路开关集合中包括第一方面任一种实现方式中提供的电路开关,电路开关可以在输入电路或者输出电路达到过流分断条件或者极限分断条件时断开,实现电路保护。
本方面所示的有益效果,如第一方面所示,具体此处不再赘述。
结合第二方面,本申请实施例第二方面的第一种实现方式中,储能系统可以是电池包,在这种情况下,储能系统中还可以包括电池管理系统(battery management system,BMS)。BMS与电路开关集合中的每个电路开关连接,能够接收电路开关发送的过流分断请求,并响应过流分断请求,控制电路开关集合中的电路开关导通或者断开。其中,BMS可以通过RS485总线或者控制器局域网络(controller area network,CAN)与电路开关连接。
结合第二方面或者第二方面的第一种实现方式,本申请实施例第二方面的第二种实现方式中,储能系统中的输入输出端口为一体式输入输出端口,也即输入和输出共用一组端口。在这种情况下,电路开关集合中可以包括两个如第一方面至第一方面第三种实现方式中任一种所示的电路开关。这两个电路开关中,一个电路开关与一体式输入输出端口的正极连接,另一个电路开关与一体式输入输出端口的负极连接,形成输入电路和输出电路。
结合第二方面或者第二方面的第一种实现方式,本申请实施例第二方面的第三种实现方式中,在储能系统中的输入输出端口为一体式输入输出端口的情况下,电路开关集合可以包括一个如第一方面第四种至第七种实现方式中任一种所示的电路开关。该电路开关中,第一功率电路与一体式输入输出端口的正极连接,第二功率电路与一体式输入输出端口的负极连接,形成输入电路和输出电路。
结合第二方面或者第二方面的第一种实现方式,本申请实施例第二方面的第四种实现方式中,在储能系统中的输入输出端口为分离式端口,即为独立的输入端口和输出端口的情况下,电路开关集合中可以包括四个如第一方面至第一方面第三种实现方式中的任一种电路开关。这四个电路开关中的每个电路开关与输入端口的正极和负极,以及输出电路的正极和负极中的一个电极连接,且各个电路开关连接的电极不同,形成输入电路和输出电路。
结合第二方面或者第二方面的第一种实现方式,本申请实施例第二方面的第五种实现方式中,在储能系统中的输入输出端口为分离式端口,即为独立的输入端口和输出端口的情况下,电路开关集合中可以包括两个如第一方面至第一方面第三种实现方式中的任一种电路开关,以及一个如第一方面第四种至第七种实现方式中任一种所示的电路开关。这三个电路开关中包括四个功率电路,这四个功率电路与输入端口的正极和负极,以及输出电路的正极和负极一一连接,形成输入电路和输出电路。
结合第二方面或者第二方面的第一种实现方式,本申请实施例第二方面的第七种实现方式中,在储能系统中的输入输出端口为分离式端口,即为独立的输入端口和输出端口的情况下,电路开关集合中可以包括一个如第一方面至第一方面第三种实现方式中的任一种电路开关,以及一个如第一方面第四种至第七种实现方式中任一种所示的电路开关。这两个电路开关与输入端口和输出端口建立连接关系,形成输入电路和输出电路。
结合第二方面或者第二方面的第一种实现方式,本申请实施例第二方面的第七种实现方式中,在储能系统中的输入输出端口为分离式端口,即为独立的输入端口和输出端口的情况下,电路开关集合中可以包括两个如第一方面第四种至第七种实现方式中任一种所示的电路开关。这两个电路开关中包括四个功率电路,这四个功率电路与,与输入端口的正极和负极,以及输出电路的正极和负极连接,形成输入电路和输出电路。
本申请实施例中,储能系统的电路结构中,功率电路中只包括电路开关集合和电芯单体,功率电路的拓扑简单,简化了储能系统的电路结构。
本申请实施例第三方面提供了一种电路开关的控制方法,包括:
获取第一测量结果和第二测量结果其中,第一测量结果包括第一功率电路的第一总路电流信息,第二测量结果包括第一机械开关所在支路的第一支路电流信息。并根据第一总路电流信息和第一支路电流信息,控制第一电力电子开关导通或者断开。
电路开关中包括第一功率电路和控制电路,第一功率电路和控制电路具有连接关系。第一功率电路中,包括并联的第一机械开关和第一电力电子开关。控制电路包括,第一测量设备、第二测量设备和控制设备,第一测量设备连接第一功率电路和控制设备,第二测量设备连接第一机械开关和控制设备,控制设备与第一电力电子开关连接。
结合第三方面,本申请实施第三方面的第一种实现方式中,如果第一总路电流信息指示第一功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第一支路电流信息指示第一机械开关所在支路的支路电流值为0,则控制第一电力电子开关断开。
结合第三方面或者第三方面的第一种实现方式,本申请实施第三方面的第二种实现方式中,第一测量设备还可以与第一机械开关连接;所述第一测量结果还包括所述第一支路电流信息。
结合第三方面、第三方面的第一种至第二种实现方式中的任一种,本申请实施第三方面的第三种实现方式中,第二测量设备还可以与第一功率电路的第二端连接;第二测量结果还包括第一总路电流信息。
结合第三方面、第三方面的第一种至第三种实现方式中的任一种,本申请实施第三方面的第四种实现方式中,电路开关的控制方法还包括:
获取第三测量结果和第四测量结果,其中,第三测量结果包括第二功率电路的第二总路电流信息,第四测量结果包括第二机械开关所在支路的第二支路电流信息。并根据第二总路电流信息和第二支路电流信息,控制第二电力电子开关导通或者断开。
电路开关中还包括第二功率电路,第二功率电路和控制电路具有连接关系。第二功率电路中,包括并联的第二机械开关和第二电力电子开关。第一测量设备连接第二功率电路和控制设备,第二测量设备连接第二机械开关和控制设备,控制设备与第二电力电子开关连接。
结合第三方面的第四种实现方式,本申请实施第三方面的第五种实现方式中,如果第二总路电流信息指示第二功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第二支路电流信息指示第二机械开关所在支路的支路电流值为0,则控制第二电力电子开关断开。
结合第三方面的第四种或者第五种实现方式,本申请实施第三方面的第六种实现方式中,第一测量设备还与第二机械开关连接;第三测量结果还包括第二支路电流信息。
结合第三方面的第四种至第六种实现方式中的任一种,本申请实施第三方面的第七种实现方式中,第二测量设备还与第二功率电路的第二端连接;第四测量结果还包括第二总路电流信息。
本申请实施例第三方面所示的有益效果,与第一方面类似,具体此处不再赘述。
本申请实施例第四方面提供了一种储能系统的控制方法,包括:
若输入电路或者输出电路满足过流分断条件或者极限分断条件,则控制电路开关断开。其中,储能系统包括输入输出端口,电路开关集合和电芯单体,电路开关集合与输入输出端口和电芯单体连接,得到输入电路和输出电路;电路开关集合包括第一方面所示的电路开关。
结合第四方面,本申请实施例第四方面的第一种实现方式中,储能系统中还包括与电路开关集合连接的BMS,BMS用于接收电路开关集合中的电路开关发送的过流分断请求,并根据过流分断请求,控制电路开关集合中的电路开关导通或者断开。
本申请实施例第四方面所示的有益效果,与第二方面类似,具体此处不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的电路开关的一个结构示意图;
图2为本申请实施例提供的电路开关的另一个结构示意图;
图3为本申请实施例提供的电路开关的另一个结构示意图;
图4为本申请实施例提供的电路开关的另一个结构示意图;
图5为本申请实施例提供的电路开关的另一个结构示意图;
图6为本申请实施例提供的储能系统的一个系统架构示意图;
图7为本申请实施例提供的电池包的一个结构示意图;
图8为本申请实施例提供的电池包的另一个结构示意图;
图9为本申请实施例提供的电池包的另一个结构示意图;
图10为本申请实施例提供的电池包的另一个结构示意图;
图11为本申请实施例提供的电路开关的控制方法的一个流程示意图;
图12为本申请实施例提供的储能系统的控制方法的一个流程示意图;
图13为本申请实施例提供的储能系统的控制方法的另一个流程示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了电路开关,储能系统,以及相关的控制方法,在电路开关中,将第一机械开关和第一电力电子开关并联,并通过控制设备,控制第一电力电子开关的导通和断开。由于第一机械开关的阻抗远小于第一电力电子开关的阻抗,因此,在电压相同的情况下,第一机械开关所在支路的电流大于第一电力电子开关所在支路的电流。在第一功率电路的总电流上升的过程中,会先断开第一机械开关,通过第一电力电子开关传输第一功率电路中的电流。由于第一电力电子开关具备大电流分断能力,在电路异常的情况下,控制设备直接控制第一电力电子开关断开,不需要再由控制设备降低电路中的电流,从而降低了对电路异常情况的响应时间。首先对本申请实施例提供的电路开关进行说明,请参阅图1,图1为本申请实施例提供的电路开关的一个结构示意图。
如图1所示,电路开关100包括第一功率电路和控制电路,第一功率电路与控制电路之间具有连接关系。第一功率电路包括第一机械开关101和第一电力电子开关102,第一机械开关101与第一电力电子开关102并联连接。控制电路包括第一测量设备103、控制设备104和第二测量设备105,第一测量设备103连接第一功率电路的第一端和控制设备104,第二测量设备105连接第一机械开关101所在的支路和控制设备104。控制设备104还连接第一电力电子开关102。
第一测量设备103用于获取第一测量结果,第一测量结果包括第一功率电路的第一总路电流信息。第二测量设备105用于获取第二测量结果,第二测量结果包括第一机械开关101所在支路的第一支路电流信息。控制设备104可以接收来自于第一测量设备103的第一测量结果,以及来自于第二测量设备105的第二测量结果,并根据第一总路电流信息和第一支路电流信息,控制第一电力电子开关102导通或者断开。其中,电流信息包括电流值以及电流的变化情况等信息。
具体来说,在电路正常工作的状态下,第一机械开关101和第一电力电子开关102均保持闭合状态,功率电路的总路电流值大于某一个支路的支路电流值。由于第一机械开关101的支路电压和第一电力电子开关102的支路电压相同,且第一机械开关101的阻抗小于第一电力电子开关102的阻抗,常见情况下,两者的阻抗有十几倍的差距。因此,流经第一机械开关101的电流大于流经第一电力电子开关102的电流。在第一功率电路的总电流上升的过程中,第一机械开关101所在支路的支路电流值会先达到第一机械开关101支持的最大电流,也就是说,第一机械开关101会先断开。
第一机械开关101断开,第一功率电路的总电阻增加,在电压不变的情况下,第一功率电路的总电流下降,也能起到电路保护的作用。此时,第一支路电流信息指示的第一机械开关101所在支路的支路电流值为0。第一功率电路中,第一电力电子开关102处于导通状态。在这种情况下,第一测量设备103测量的第一功率电路的总路电流,实际上也是流经第一电力电子开关102的电流。如果第一功率电路的总路电流达到了过流分断条件或者极限分断条件,需要断开第一功率电路,进行电路保护。
综上,可以认为电路开关进行电路保护的过程包括两个阶段。第一阶段表现为在第一机械开关101所在支路的支路电流过大时,第一机械开关101自动断开,电流被切换到第一电力电子开关102所在的支路。第二阶段体现在,在第一机械开关断开的情况下,如果第一功率电路的总路电流达到了过流分断条件或者极限分断条件,那么控制设备104会控制第一电力电子开关102断开。从而断开了整个功率电路,实现了电路保护。也就是说,如果第一总路电路信息指示第一功率电路的总电流达到过流分断条件或者极限分断条件,且第一支路电流信息指示第一机械开关101所在支路的支路电流值为0,那么,控制设备104会控制第一电力电子开关102断开,从而断开第一功率电路。
本申请实施例中,在对第一功率电路进行电路保护的过程中,先断开第一机械开关101,使得电流经过第一电力电子开关102内部的功耗器件,此时第一功率电路仍然处于导通状态,并没有发生断路,也就没有产生电弧。在第一电力电子开关102断开的过程中,产生的电弧会被其内部的功耗器件吸收,从而实现整个电路开关在对第一功率电路进行电路保护的情况下,不对外产生电弧,避免了电弧对电子器件造成损害。
其中,过流是指电路中的实际电流超过了额定电流的现象,电路中的电流并不是恒定不变的,过流可以分为两种不同的情况。一种情况是实际的电流虽然超过了额定电流,但是并没有达到电路所能容忍的极限电流,在短时间之内持续这样的状态并不会对电路造成损害。如果这样的状态持续的时长大于或者等于第一预设时长,那么电路开关就会断开,以实现电路保护,这种电路保护的方式被称为过流分断。另一种情况是实际的电流过高,达到电路所能容忍的极限电流。这种情况对电路的危害性强,需要电路开关及时断开,进行极限分断保护。
也就是说,不论是极限分断,还是过流分断,都会考虑两方面的因素,一是电路中实际电流与额定电流的关系,二是实际电流持续达到极限分断或者过流分断对应的电流的时长大于或者等于预设时长。换言之,达到过流分断条件是指电流持续在额定电流的较低倍数的时间大于或者等于第一预设时长,达到极限分断条件是指电流持续在额定电流的较高倍数的时间大于或者等于第二预设时长。
示例性的,过流分断对应的电流值可以是额定电流值的3倍,极限分断对应的电流值可以是额定电流值的10倍,除此之外,还可以是其他的倍数,例如过流分断对应的电流值是额定电流值的2至4倍,极限分断对应的电流值是额定电流值的8至11倍,具体此处不做限定。
第一预设时长和第二预设时长,也可以根据实际应用的需要确定,一般是毫秒级别的时间,例如5至10毫秒。第一预设时长和第二预设时长可以相同,也可以不同,根据实际应用的需要确定,具体此处不做限定。示例性的,由于极限分断对应的电流值过高,危害性较大,因此,第二预设时长可以小于第一预设时长,使得电路开关能够尽快响应电路异常的情况,进行分断保护。
额定电流的取值可以由控制设备根据电路开关应用的场景进行设定。示例性的,假设电路开关应用在电动汽车的电池包中,那么额定电流可以与电动汽车的工作电流相同,一般是几百安培,具体此处不做限定。如果电路开关应用在电动自行车的电池包中,那么额定电流可以与电动自行车的工作电流相同,一般是几十安培,具体此处不做限定。
第一测量设备103还可以与电路开关外部的器件连接,在极限分断或者过流分断情况下,接收控制设备104发出的告警提示,并将告警提示传输给电路开关外部的器件,以提示用户发生了极限分断还是过流分断,便于用户对电路故障进行检修。其中,电路开关外部的器件会随着电路开关应用场景的不同,而有所不同,具体此处不做限定。示例性的,如果电路开关应用在电池包中,电路开关外部的器件可以是BMS;如果电路开关应用在数据中心系统或者光伏系统中,电路开关外部的器件可以是控制器。
可选的,电路开关中各个器件的连接关系还可以有多种情况,下面分别对可能的情况进行说明。请参与图2至图4,图2至图4为本申请实施例提供的电路开关的结构示意图。
与图1相比,图2所示的电路开关200中,第一测量设备103还与第一机械开关101连接,其余各部件的连接方式与图1所示实施例相同,此处不再赘述。在图2所示实施例中,第一测量设备103还可以测量第一机械开关101所在支路的支路电流,也就是说,第一测量结果中还包括第一机械开关101所在支路的第一支路电流信息。
与图1相比,图3所示的电路开关300中,第二测量设备105还与第一功率电路的第二端连接,其余各部件的连接方式与图1所示实施例相同,此处不再赘述。在图3所示实施例中,第二测量设备105还可以测量第一功率电路的总路电流,也就是说,第二测量结果中还包括第一功率电路的第一总路电流信息。
与图1相比,图4所示的电路开关200中,第一测量设备103还与第一机械开关101连接,第二测量设备105还与第一功率电路的第二端连接,其余各部件的连接方式与图1所示实施例相同,此处不再赘述。在图4所示实施例中,第一测量设备103还可以测量第一机械开关101所在支路的支路电流,第二测量设备105还可以测量第一功率电路的总路电流,也就是说,第一测量结果中还包括第一机械开关101所在支路的第一支路电流信息,第二测量结果中还包括第一功率电路的第一总路电流信息。
在图3和图4所示实施例中,第一测量设备103还可以测量第一功率电路第一端的电压,第二测量设备105还可以测量第一功率电路第二端的电压,从而从电压的角度确定出第一功率电路处于导通还是断开状态,得到不同状态下的数据。
本申请实施例中,第一测量设备和第二测量设备与第一功率电路中各器件的连接方式有多种情况,提升了本申请实施例提供的电路开关结构的多样性。同时,通过测量电路开关两侧的电压信息,能够进行故障检测,进行过压和欠压的判断。另外,通过两个测量设备,分别测量电路开关两侧的电路信息,相较于使用一个测量设备进行测量的方案,避免了因为电路开关前后端耦合带来的误差,提高了数据检测的准确度。
示例性的,图1至图4所示实施例中,每个电路开关中包括一个功率电路,因此,图1至图4所示的电路开关也可以称为单功率通道开关。在实际应用中,一个电路开关中还可以包括更多数量的功率电路,此处不做限定。
接下来,对一个电路开关中包括两个功率电路(也即双功率通道开关)的结构进行说明,请参阅图5,图5为本申请实施例提供的电路开关的一个结构示意图。
与单功率通道开关相比,图5所示的电路开关500中还包括第二功率电路,第二功率电路包括第二机械开关107和第二电力电子开关106。控制设备104还与第二电力电子开关106连接。
在图5所示实施例中,第一测量设备103连接第二功率电路的第一端,用于获取第三测量结果,第三测量结果中包括第二功率电路的第二总路电流信息。第二测量设备105连接第二电力电子开关106所在的支路,用于获取第四测量结果,第四测量结果包括第二电力电子开关所在支路的第二支路电流信息。控制设备104可以接收第三测量结果和第四测量结果,并根据第三测量结果和第四测量结果,控制第二电力电子开关的导通或断开,实现第二功率电路的导通或断开。具体来说,如果第三测量结果指示第二功率电路的总电流达到极限分断条件或者过流分断条件,且第四测量结果指示第二机械开关107所在支路的支路电流值为0,那么控制设备104会控制第二电力电子开关106断开,实现电路保护。具体原理与控制设备104控制第一功率电路类似,上文已详细介绍,此处不再赘述。
类似的,本申请实施例中,在对第二功率电路进行电路保护的过程中,先断开第二机械开关107,使得电流经过第二电力电子开关106内部的功耗器件,此时第二功率电路仍然处于导通状态,并没有发生断路,也就没有产生电弧。在第二电力电子开关106断开的过程中,产生的电弧会被其内部的功耗器件吸收,从而实现整个电路开关在对第二功率电路进行电路保护的情况下,不对外产生电弧,避免了电弧对电子器件造成损害。
可以理解的是,在一个电路开关中包括两个功率电路的情况下,控制电路与各个功率电路的连接方式有多种可能,图5仅仅是一个示例。其中,控制电路与第一功率电路的多种连接情况在图1至图4所示实施例中已经进行了说明,此处不再赘述。控制电路与第二功率电路的连接方式除了如图5所示的情况之外,还有多种可能,下面分别进行说明。
可选的,在图5所示实施例的基础上,第一测量设备103还可以与第二机械开关107所在的支路连接,在这种情况下,第一测量设备103还可以测量第二机械开关107所在支路的支路电流,也就是说,第三测量结果中,还可以包括第二电力电子开关106所在支路的第二支路电流信息。
可选的,在图5所示实施例上,第二测量设备105还可以连接第二功率电路的第二端,在这种情况下,第二测量设备105还可以第二功率电路的总路电流,也就是说,第四测量结果中,还可以包括第二功率电路的第二总路电流信息。
本申请实施例中,电路开关还可以通过控制第二电力电子开关,实现大电流分断。同时,一个电路开关中,还可以包括多个功率电路,提高了电路开关的集成度。第一测量设备和第二测量设备与第二功率电路中各器件的连接方式有多种情况,提升了本申请实施例提供的电路开关结构的多样性。同时,在第一测量设备与第二功率电路的第一端连接,第二测量设备与第二功率电路的第二端连接的情况下,第一测量设备和第二测量设备,能够测量第二功率电路两端的电压,从而从电压的角度确定出第二功率电路处于导通还是断开状态,得到不同状态下的数据。
接下来,对本申请实施例提供的储能系统进行说明,请参阅图6,图6为本申请实施例提供的储能系统的系统架构图。
如图6所示,储能系统600包括电芯单体601,电路开关集合602和输入输出端口603,电路开关集合602连接电芯单体601和输入输出端口603。电芯单体601用于存储能量,电路开关集合602用于导通或者断开储能系统600中的电路,输入输出端口603为储能系统600提供能量,或者输出能量。电路开关集合602中包括图1至图5中任一个实施例所示的电路开关。
可选的,在一些实施例中,储能系统600还包括电池管理系统604,电池管理系统604连接电路开关集合。具体来说,电池管理系统604可以通过RS485总线或者CAN与电路开关中的第一测量设备通信。
可选的,电路集合开关602中,可以包括如图1至图4中任一个实施例所示的单功率通道开关,也可以包括如图5对应的实施例所示的双功率通道开关,还可以是更多功率通道的开关,具体此处不做限定。
可选的,输入输出端口603可以是一体式输入输出端口,也可以是分离式输入输出端口,具体此处不做限定。
下面,以储能系统为电池包为例,分别对可能的情况进行说明,请参阅图7至图10,图7至图10为本申请实施例提供的电池包的结构示意图。
1.一体式输入输出端口和单功率通道开关的情况。
如图7所示,电池包700包括一体式输入输出端口701、电路开关702、电路开关703电芯单体704和电池管理系统705。电路开关702连接一体式输入输出端口701的正极和电芯单体704的第一端,电路开关703连接一体式输入输出端口701的负极和电芯单体704的第二端,形成输入电路和输出电路。可选的,输入电路也可以称为充电电路,输出电路也可以称为放电电路。
可以理解的是,图7中,电路开关702和电路开关703中均用一个开关符号表示开关的类型为单功率通道开关,单功率通道开关的具体结构可以如图1至图4中任一个实施例所示,此处不再赘述。电路开关702或者电路开关703在检测到输入电路或者输出电路达到极限分断条件或者过流分断条件时,可以断开电路开关,以实现电路保护。示例性的,以电路开关702为图1所示实施例的电路开关为例,对电路保护的过程进行详细说明。假设输入电路的电流过大,电路开关702中的第一测量设备检测得到的第一测量结果指示输入电路的电流持续达到极限分断或者过流分断对应的电流值的时长超过了预设时长,第二测量设备检测得到的第二测量结果指示电路开关中第一机械开关所在支路的支路电流值为0,那么电路开关702中的控制设备会根据第一测量结果和第二测量结果,控制电路开关中的第一电力电子开关断开,从而断开整个输入电路,实现电路保护。
可选的,电池管理系统705可以连接第一开关702中的第一测量设备和第一开关703中的第一测量设备。第一测量设备将输入电路或者输出电路的相关信息上报给电池管理系统705。其中,相关信息包括各个电路的电流信息、电压信息,电路开关中机械开关所在支路的电流信息、电压信息等。
可选的,在需要过流分断的情况下,还可以由电池管理系统705决定是否断开电路。电池管理系统705的过流保护策略有多种可能,下面以输出电路需要进行过流分断为例,分别进行说明。
可选的,第一测量设备可以向电池管理系统上报输出电路的相关信息,电池管理系统根据相关信息确定输出电路达到了过流分断的条件,可以发出过流保护指令,第一测量设备将该指令传输给控制设备,再由控制设备控制电路开关断开,实现过流保护。
可选的,电池管理系统根据相关信息确定输出电路达到了过流分断的条件,还可以发出提示。示例性的,以电池包700应用在电动自行车上为例,在这种情况下,电池管理系统705可以通过电动自行车的显示屏或者音响等发出提示,提示用户通过降低速度等方式,降低输出电路的电流。如果在预定时间之内,用户未响应该提示降低输出电路的电流,电池管理系统705可以向第一测量设备发出过流保护指令,第一测量设备将该指令传输给控制设备,再由控制设备控制电路开关断开,实现过流保护。经由电池管理系统705进行过流保护的策略,根据实际应用的需要选择,具体此处不做限定。
可以理解的是,在实际应用中,极限分断对应的电流值大于过流分断对应的电流值,如果电路中发生了需要极限分断的情况,应当在短时间内响应,避免由于电流过大烧坏电子器件,因此,在本申请实施例中,在各个电路达到极限分断的要求时,电路开关中的控制设备可以直接控制开关断开,实现电路保护。而过流分断的情况不像极限分断那么紧急,既可以直接由控制设备决定是否断开电路,也可以由电池管理系统决定是否断开电路,具体此处不做限定。
本申请实施例中,储能系统的电路结构中,功率电路中只包括电路开关集合和电芯单体,功率电路的拓扑简单,简化了储能系统的电路结构。进一步的,还可以根据实际应用的情况,设定不同情况下的电路保护策略,提升了储能系统应用的灵活性。
2.一体式输入输出端口和双功率通道开关的情况。
如图8所示,电池包800包括一体式输入输出端口801、电路开关802、电芯单体803和电池管理系统804。电路开关802中的一个功率通道连接一体式输入输出端口801的正极和电芯单体803的第一端,另一个功率通道连接一体式输入输出端口801的负极和电芯单体803的第二端,电池管理系统804连接电路开关802中的第一测量设备。
可以理解的是,图8中,电路开关802用两个开关符号表示开关的类型为双功率通道开关,双功率通道开关的具体结构可以如图5对应的实施例所示,也可以有其他的结构,具体来说,控制电路与第二功率电路的连接方式除了如图5所示的情况之外,还有多种可能,下面分别进行说明。
可选的,在图5所示实施例的基础上,第一测量设备还可以与第二机械开关所在的支路连接,在这种情况下,第一测量设备还可以测量第二机械开关所在支路的支路电流。
可选的,在图5所示实施例上,第二测量设备还可以连接第二功率电路的第二端,在这种情况下,第二测量设备还可以第二功率电路的总路电流。
电路开关802的具体结构根据实际应用的需要选择,具体此处不做限定。
类似的,电路开关802的作用与图7所示实施例中电路开关701和电路开关702的作用类似,电池管理系统804的作用与图7所示实施例中电池管理系统705的作用类似,具体此处不再赘述。
3.分离式输入输出端口、单功率通道开关和双功率通道开关的情况。
如图9所示,电池包900包括输出端口901、输入端口902、电路开关903、电路开关904、电芯单体905和电池管理系统906。电路开关903中的第一功率通道连接输出端口901的正极和电芯单体905的第一端,第二功率通道连接输出端口901的负极和电芯单体905的第二端,以形成输出电路。电路开关904连接输入端口902的正极和电芯单体905的第一端,电路开关903中的第二功率通道连接输入端口902的负极和电芯单体905的第二端,以形成输出电路。电池管理系统906连接电路开关903中的第一测量设备,以及电路开关904中的第一测量设备。
可以理解的是,图9中的连接关系,是对电池包中包括分离式输入输出端口、单功率通道开关和双功率通道开关的一个示例,并不构成对这个情况下电池包的结构的限定。在实际应用中,电池包中各个器件的连接关系还可以有别的情况,只要可以形成输入电路和输出电路即可,具体此处不做限定。
可以理解的是,图9中,电路开关903用两个开关符号表示开关的类型为双功率通道开关,电路开关904用一个开关符号表示开关的类型为单功率通道开关。单功率通道开关的具体结构可以如图1至图4中任一个实施例所示,此处不再赘述。双功率通道开关内部,各个器件的连接方式有多种可能,在上文已经对双功率通道开关内部的连接方式进行了说明,此处不再赘述。
类似的,电路开关903和电路开关904的作用与图7所示实施例中电路开关701和电路开关702的作用类似,电池管理系统906的作用与图7所示实施例中电池管理系统705的作用类似,具体此处不再赘述。
4.分离式输入输出端口和双功率通道开关的情况。
如图10所示,电池包1000包括输出端口1001、输入端口1002、电路开关1003、电路开关1004、电芯单体1005和电池管理系统1006。电路开关1003中的第一功率通道连接输出端口1001的正极和电芯单体1005的第一端,第二功率通道连接输出端口1001的负极和电芯单体1005的第二端,以形成输出电路。电路开关1004连接输入端口1002的正极和电芯单体1005的第一端,第二功率通道连接输入端口1002的负极和电芯单体1005的第二端,以形成输出电路。电池管理系统1006连接电路开关1003中的第一测量设备,以及电路开关1004中的第一测量设备。
可选的,双功率通道开关内部,各个器件的连接方式有多种可能,在上文已经对双功率通道开关内部的连接方式进行了说明,此处不再赘述。
类似的,电路开关1003和电路开关1004的作用与图7所示实施例中电路开关701和电路开关702的作用类似,电池管理系统1006的作用与图7所示实施例中电池管理系统705的作用类似,具体此处不再赘述。
可选的,在输入输出端口是分离式输入输出端口的情况下,电池包中还可以包括四个单功率通道开关,这四个单功率通道开关的具体结构可以如图1至图4中任一个实施例所示,此处不再赘述。
本申请实施例还提供了电路开关的控制方法,该控制方法基于图1至图5所示实施例中提供的电路开关结构,请参阅图11,图11为本申请实施例提供的电路开关的控制方法的一个流程示意图,包括:
1101.获取第一测量结果,第一测量结果包括第一功率电路的第一总路电流信息。
电路开关中包括第一功率电路和控制电路,第一功率电路包括并联连接的第一机械开关和第一电力电子开关;控制电路包括第一测量设备、第二测量设备和控制设备。第一测量设备连接第一功率电路的第一端和控制设备,用于测量第一功率电路的第一总路电流信息。其中,第一总路电流信息包括总路电流值、总路电流的持续时长等信息。
控制设备接收来自于第一测量设备的第一测量结果,第一测量结果包括第一功率电路的第一总路电流信息。
1102.获取第二测量结果,第二测量结果包括第一机械开关所在支路的第一支路电流信息。
电路开关中,第二测量设备连接第一机械开关和控制设备,用于测量第一机械开关所在支路的第一支路电流信息。其中,支路电流信息包括支路电流值、支路电流的持续时长等信息。控制设备还连接第一电力电子开关。
控制设备接收来自于第二测量设备的第二测量结果,第二测量结果包括第一机械开关所在支路的第一支路电流信息。
需要注意的是,步骤1101和步骤1102没有必然的先后顺序,具体执行顺序根据实际应用确定,此处不做限定。
1103.确定第一总路电流信息是否指示第一功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第一支路电流信息是否指示第一机械开关所在支路的支路电流值为0,若是,则执行步骤1104;若否,则执行步骤1105。
在得到第一测量结果和第二测量结果之后,控制设备会根据第一总路电流信息和第一支路电流信息,确定是否断开第一电力电子开关,也即确定是否需要进行电路保护。控制设备能够进行电路保护的原理在图1所示实施例中已经进行了说明,此处不再赘述。
1104.控制第一电力电子开关断开。
如果第一总路电流信息指示第一功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第二支路电流信息指示第一机械开关所在支路的支路电流值为0,意味着需要进行电路保护,在这种情况下,控制设备会控制第一电力电子开关断开。
1105.保持第一电力电子开关导通。
如果第一总路电流信息指示第一功率电路的总路电流不满足过流分断条件或者极限分断条件,和/或第一支路电流信息指示第一机械开关所在支路的支路电流值不为0,意味着需要不进行电路保护,在这种情况下,控制设备会控制第一电力电子开关保持导通状态。
可选的,在步骤1105之后,第一测量设备和第二测量设备会周期性得测量总路电流信息和支路电流信息,实现对功率电路的实时检测,从而保证电路的正常工作。
可选的,在上文对步骤1101至步骤1105的说明中,是以图1所示的电路开关为例进行说明的,在实际应用中,在电路开关是单功率通道开关的情况下,电路开关的结构还可以如图2至图4中任一个实施例所示,具体此处不做限定。如果第一测量设备还连接了第一机械开关所在的支路,那么第一测量结果还包括第一机械开关所在支路的支路电流信息;如果第二测量设备连接的第一功率电路的第二端,那么第二测量结果还包括第一功率电路的总路电流信息。
可选的,第一测量设备或者第二测量设备还可以测量电压信息,以丰富采集的数据类型。
在一些可选的实施例中,电路开关中还包括第二功率电路,第二功率电路中包括并联连接的第二机械开关和第二电力电子开关。也就是说,电路开关中为双功率通道开关,双功率通道开关的类型有多种可能,前文已经进行了说明,此处不再赘述。在电路开关为双功率通道开关的情况下,控制电路中的第一测量设备还与第二功率电路连接,第二测量设备还与第二机械开关所在的支路连接。
在这种情况下,本申请实施例提供的电路开关的控制方法还包括:
1106.获取第三测量结果,第三测量结果包括第二功率电路的第二总路电流信息。
1107.获取第四测量结果,第四测量结果包括第二机械开关所在支路的第二支路电流信息。
1108.确定第二总路电流信息是否指示第二功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及第二支路电流信息是否指示第二机械开关所在支路的支路电流值为0,若是,则执行步骤1109;若否,则执行步骤1110。
1109.控制第二电力电子开关断开。
1110.保持第二电力电子开关导通。
可以理解的是,步骤1106至步骤1110,与步骤1101至步骤1105类似,不同之处在于第二总路电流信息和第二支路电流信息对应的是第二功率电路,此处不再赘述。
本申请实施例还提供了储能系统的控制方法,该控制方法基于图6至图10所示实施例中提供的储能系统结构,请参阅图12,图12为本申请实施例提供的储能系统的控制方法的一个流程示意图,包括:
1201.电路开关集合测量输入电路和输出电路的电流信息。
电路开关集合中包括图1至图5中任一实施例所示的电路开关,各个电路开关能够用来测量输入电路或者输出电路的电流信息,电流信息包括电流值和电流的变化情况等信息。
可选的,电路开关还可以测量输入电路或者输出电路的电压信息,电压信息包括电压值和电压的变化情况等信息。具体来说,电流信息和电压信息均可以由电路开关中的第一测量设备和第二测量设备测量得到。
1202.电路开关确定输入电路或者输出电路是否达到极限分断条件或者过流分断条件,若是,则执行步骤1203;若否,则执行步骤1201。
第一测量设备和第二测量设备会将采集到的电流信息上报给电路开关中的控制设备,控制设备会根据电流信息确定输入电路或者输出电路是否达到了极限分断条件或者过流分断条件。示例性的,以输入电路为例,输入电路达到极限分断条件是指输入电路的总路电流值持续达到极限分断对应的电流值的时长大于或者等于预设时长,且输入电路中机械开关所在支路的支路电流值为0。输入电路达到过流分断条件是指输入电路的总路电流值持续达到过流断对应的电流值的时长大于或者等于预设时长,且输入电路中机械开关所在支路的支路电流值为0。
示例性的,过流分断对应的电流值可以是额定电流值的3倍,极限分断对应的电流值可以是额定电流值的10倍,除此之外,还可以是其他的倍数,例如过流分断对应的电流值是额定电流值的2至4倍,极限分断对应的电流值是额定电流值的8至11倍,具体此处不做限定。
预设时长,也可以根据实际应用的需要确定,一般是毫秒级别的时间,例如5至10毫秒。极限分断情况对应的预设时长和过流分断对应的预设时长可以相同,也可以不同,根据实际应用的需要确定,具体此处不做限定。
1203.控制输入电路对应的电路开关或者输出电路对应的电路开关断开。
如果输入电路或者输出电路达到了极限分断条件或者过流分断条件,电路开关中的控制设备会控制电力电子开关断开,从而断开输入电路或者输出电路,实现电路保护。
可选的,如果输入电路或者输出电路没有达到极限分断条件或者过流分断条件,电路开关中的控制设备会控制电力电子开关保持导通状态。同时电路开关中的第一测量设备和第二测量设备会继续测量各个电路中的电流信息。
可选的,电路开关中的第一测量设备和第二测量设备可以周期性地测量各个电路中的电流信息。测量周期的大小根据实际应用的需要确定,具体此处不做限定。
在一些可选的实施例中,在输入电路或者输出电路达到过流分断条件的情况下,还可以由电池管理设备决定是否断开电路。这是由于在实际应用中,极限分断对应的电流值大于过流分断对应的电流值,如果电路中发生了需要极限分断的情况,应当在短时间内响应,避免由于电流过大烧坏电子器件,因此,在本申请实施例中,在各个电路达到极限分断的要求时,电路开关中的控制设备可以直接控制开关断开,实现电路保护。而过流分断的情况不像极限分断那么紧急,既可以直接由控制设备决定是否断开电路,也可以由电池管理系统决定是否断开电路,具体此处不做限定。
下面对电池管理系统响应过流分断的情况进行说明,请参阅图13,图13为本申请实施例提供的储能系统的控制方法的一个流程示意图,包括:
1301.电路开关集合测量输入电路和输出电路的电流信息。
1302.确定输入电路或者输出电路是否达到过流分断条件,若是,则执行步骤1303;若否,则执行步骤1301。
步骤1301至步骤1302与步骤1201至步骤1202类似,不同之处在于,在步骤1302中控制设备确定的是输入电路或者输出电路是否达到过流分断条件,具体此处不再赘述。
1303.电路开关向电池管理系统发送过流分断请求。
如果控制设备确定输入电路或者输出电路达到了过流分断条件,电路开关中的第一测量设备可以向电池管理系统发送过流分断请求。
可选的,如果控制设备确定输入电路或者输出电路没有达到过流分断条件,电路开关中的第一测量设备和第二测量设备会继续测量各个电路的电流信息。可选的,电路开关中的第一测量设备和第二测量设备可以周期性地测量各个电路中的电流信息。测量周期的大小根据实际应用的需要确定,具体此处不做限定。
1304.电路开关是否接收来自于电池管理系统的过流分断指令,若是,则执行步骤1305;若否,则执行步骤1306。
电池管理系统在收到过流分断请求之后,如果确定需要进行电路保护,会响应该过流分断请求,向电路开关发送过流分断指令;如果确定暂时不需要进行电路保护,而是通过储能系统所应用的设备,向用户发出提示,以提示用户降低电路负载的话,电池管理系统不会向电路开关发送过流分断指令。因此,电路开关需要确定是否收到了来自于电池管理系统的过流分断指令。具体来说,电池管理系统是向电池开关中具有对外通信功能的第一测量设备发送过流分断指令。
1305.输入电路对应的电路开关或者输出电路对应的电路开关执行过流分断。
如果电路开关中的第一测量设备接收到来自于电池管理系统的过流分断指令,会将该指令传输给控制设备,由控制设备控制输入电路对应的电路开关或者输出电路对应的电路开关中的电力电子开关断开,以执行过流分断,保护电路。
1306.输入电路对应的电路开关或者输出电路对应的电路开关保持导通。
如果在发出过流分断请求之后的预设时长之内,都没有收到来自于电池管理系统的过流分断指令,那么控制设备会控制电力电子开关保持闭合。
本申请实施例中,方法部分的有益效果在对电路开关或者储能系统进行介绍时,已经进行了说明,方法中涉及的电路开关或者储能系统的结构也在前文进行了详细说明,此处不再赘述。
本发明实施例中所使用的技术术语仅用于说明特定实施例而并不旨在限定本发明。在本文中,单数形式“一”、“该”及“所述”用于同时包括复数形式,除非上下文中明确另行说明。进一步地,在说明书中所使用的用于“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件,但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件。
在所附权利要求中对应结构、材料、动作以及所有装置或者步骤以及功能元件的等同形式(如果存在的话)旨在包括结合其他明确要求的元件用于执行该功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述出于实施例和描述的目的被给出,但并不旨在穷举或者将被发明限制在所公开的形式。
Claims (14)
1.一种电路开关,其特征在于,包括:第一功率电路和控制电路,所述第一功率电路与所述控制电路连接;
所述第一功率电路,包括第一机械开关和第一电力电子开关,所述第一机械开关和所述第一电力电子开关并联连接;
所述控制电路,包括第一测量设备、第二测量设备和控制设备,所述第一测量设备与所述第一功率电路的第一端和所述控制设备连接,所述第二测量设备与所述第一机械开关和所述控制设备连接;
所述第一测量设备,用于获取第一测量结果,所述第一测量结果包括所述第一功率电路的第一总路电流信息;
所述第二测量设备,用于获取第二测量结果,所述第二测量结果包括所述第一机械开关所在支路的第一支路电流信息;
所述控制设备与所述第一电力电子开关连接,所述控制设备用于:
接收来自于所述第一测量设备的所述第一测量结果,和来自于所述第二测量设备的第二测量结果;
根据所述第一总路电流信息和所述第一支路电流信息,控制所述第一电力电子开关的导通或断开。
2.根据权利要求1所述的电路开关,其特征在于,所述第一测量设备还与所述第一机械开关连接;所述第一测量结果还包括所述第一支路电流信息。
3.根据权利要求1或2所述的电路开关,其特征在于,所述第二测量设备还与所述第一功率电路的第二端连接;所述第二测量结果还包括所述第一总路电流信息。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路开关,其特征在于,所述根据所述第一总路电流信息和所述第一支路电流信息,控制所述第一电力电子开关的导通或断开,包括:
若所述第一总路电流信息指示所述第一功率电路的总电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及所述第一支路电流信息指示所述第一机械开关所在支路的电流值为0,则控制所述第一电力电子开关断开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路开关,其特征在于,所述电路开关还包括第二功率电路,所述第二功率电路与所述控制电路连接;
所述第二功率电路,包括第二机械开关和第二电力电子开关,所述第二机械开关和所述第二电力电子开关并联连接;
所述第一测量设备还与所述第二功率电路的第一端连接,所述第二测量设备还与所述第二机械开关连接;
所述第一测量设备,用于获取第三测量结果,所述第三测量结果包括所述第二功率电路的第二总路电流信息;
所述第二测量设备,用于获取第四测量结果,所述第四测量结果包括所述第二机械开关所在支路的第二支路电流信息;
所述控制设备与所述第二电力电子开关连接,所述控制设备用于:
接收来自于所述第一测量设备的所述第三测量结果,和来自于所述第四测量设备的第四测量结果;
根据所述第二总路电流信息和所述第二支路电流信息,控制所述第二电力电子开关的导通或关断。
6.根据权利要求5所述的电路开关,其特征在于,所述第一测量设备还与所述第二机械开关连接;所述第三测量结果还包括所述第二支路电流信息。
7.根据权利要求5或6所述的电路开关,其特征在于,所述第二测量设备还与所述第二功率电路的第二端连接;所述第四测量结果还包括所述第二总路电流信息。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的电路开关,其特征在于,所述根据所述第二总路电流信息和所述第二支路电流信息,控制所述第二电力电子开关的导通或断开,包括:
若所述第二总路电流信息指示所述第二功率电路的总电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及所述第二支路电流信息指示所述第二机械开关所在支路的电流值为0,则控制所述第二电力电子开关断开。
9.一种储能系统,其特征在于,包括:输入输出端口,电路开关集合和电芯单体,所述电路开关集合与所述电芯单体和所述输入输出端口连接,得到输入电路和输出电路;
所述电路开关集合包括如权利要求1至8中任一项所述的电路开关,所述电路开关用于在所述输入电路或所述输出电路满足过流分断条件或者极限分断条件时,断开所述电路开关。
10.根据权利要求9所述的储能系统,其特征在于,所述储能系统还包括电池管理系统BMS,所述BMS与所述电路开关集合连接;
所述BMS,用于接收所述电路开关集合中的电路开关发送的过流分断请求,并根据所述过流分断请求,控制所述电路开关集合中的电路开关导通或者断开。
11.一种电路开关的控制方法,其特征在于,包括:
获取第一测量结果,所述第一测量结果包括第一功率电路的第一总路电流信息;
获取第二测量结果,所述第二测量结果包括第一机械开关所在支路的第一支路电流信息;
根据所述第一总路电流信息和所述第一支路电流信息,控制第一电力电子开关的导通或断开;
其中,所述电路开关所述第一功率电路和控制电路,所述第一功率电路与所述控制电路连接;
所述第一功率电路,包括所述第一机械开关和所述第一电力电子开关,所述第一机械开关和所述第一电力电子开关并联连接;
所述控制电路,包括第一测量设备、第二测量设备和控制设备,所述第一测量设备与所述第一功率电路和所述控制设备连接,所述第二测量设备与所述第一机械开关和所述控制设备连接,所述控制设备与所述第一电力电子开关连接。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述根据所述第一总路电流信息和所述第一支路电流信息,控制第一电力电子开关的导通或断开包括:
若所述第一总路电流信息指示所述第一功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及所述第一支路电流信息指示所述第一机械开关所在支路的支路电流值为0,则控制所述第一电力电子开关断开。
13.根据权利要求11或12所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
获取第三测量结果,所述第三测量结果包括第二总路电流信息;
获取第四测量结果,所述第四测量结果包括第二支路电流信息;
根据所述第二总路电流信息和所述第二支路电流信息,控制第二电力电子开关的导通或断开;
其中,所述电路开关还包括第二功率电路,所述第二功率电路与所述控制电路连接;
所述第二功率电路,包括所述第二机械开关和所述第二电力电子开关,所述第二机械开关和所述第二电力电子开关并联连接;
所述第三测量设备与所述第二功率电路和所述控制设备连接,所述第四测量设备与所述第二机械开关和所述控制设备连接,所述控制设备与所述第二电力电子开关连接。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述根据所述第二总路电流信息和所述第二支路电流信息,控制第二电力电子开关的导通或断开包括:
若所述第二总路电流信息指示所述第二功率电路的总路电流满足过流分断条件或者极限分断条件,以及所述第二支路电流信息指示所述第二机械开关所在支路的支路电流值为0,则控制所述第二电力电子开关断开。
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- 2021-10-13 CN CN202111193252.7A patent/CN114121550A/zh active Pending
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