CN116388318A - 电池管理装置及双向充电系统 - Google Patents

电池管理装置及双向充电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116388318A
CN116388318A CN202211680325.XA CN202211680325A CN116388318A CN 116388318 A CN116388318 A CN 116388318A CN 202211680325 A CN202211680325 A CN 202211680325A CN 116388318 A CN116388318 A CN 116388318A
Authority
CN
China
Prior art keywords
common mode
power
power supply
battery management
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211680325.XA
Other languages
English (en)
Inventor
刘炳
张建平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aulton New Energy Automotive Technology Co Ltd
Original Assignee
Aulton New Energy Automotive Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aulton New Energy Automotive Technology Co Ltd filed Critical Aulton New Energy Automotive Technology Co Ltd
Priority to PCT/CN2022/143481 priority Critical patent/WO2023125829A1/zh
Publication of CN116388318A publication Critical patent/CN116388318A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H02J3/322—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means the battery being on-board an electric or hybrid vehicle, e.g. vehicle to grid arrangements [V2G], power aggregation, use of the battery for network load balancing, coordinated or cooperative battery charging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12—Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123—Suppression of common mode voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电池管理装置及双向充电系统，该电池管理装置包括至少一个电池包管理设备，每个电池包对应一个电池包管理设备；电池包管理设备包括第一共模抑制电路、第一电源模块和第一控制模块；第一电源模块用于向第一控制模块供电；第一共模抑制电路用于在第一电源模块向第一控制模块供电过程中，阻断对应电路中形成的共模电流。本发明通过在电池管理装置中增设共模抑制电路，实现在第一电源模块向第一控制模块供电过程中，及时阻断对应电路中形成的共模电流，达到良好的共模抑制效果，避免了共模电流对电路或其他器件造成干扰影响，使得在对每个电池包独立供电时，保证了对每个电池包控制管理的及时性、合理性和有效性。

Description

电池管理装置及双向充电系统
本申请要求申请日为2021/12/30的中国专利申请CN2021116535938的优先权。本申请引用上述中国专利申请的全文。
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，特别涉及一种电池管理装置及双向充电系统。
背景技术
在电动汽车换电站中，对电池充电大部分采用和常规充电桩相同的方式进行，基于的拓扑结构为维也纳整流/PFC(功率因数校正)并结合单向隔离型DC/DC(直流转直流)，这种电路对前级变压器接地形式没有要求，对车和电网的适用性都很强；但是，该方式存在效率较低，结构复杂等缺点，同时受制于拓扑结构，这种方式只能实现功率的单向流动，也即可以通过电网向汽车电池进行充电，但是无法实现双向流动，或从电池向电网倒送电量。在该电路结构下，若要实现双向充电，除了要把前级维也纳整流改为双向PWM(脉冲宽度调制)整流之外，还需要将后端的DC/DC改为双向，而现有改进后的电路结构存在控器件数量大幅度上升，导致成本成倍增加等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中充电系统存在要么无法双向充电、要么电路结构复杂、成本较高等缺陷，目的在于提供一种电池管理装置及双向充电系统。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种电池管理装置，所述电池管理装置应用在换电站或储能站中，所述电池管理装置包括至少一个电池包管理设备，每个电池包对应一个所述电池包管理设备；
所述电池包管理设备包括第一共模抑制电路、第一电源模块和第一控制模块；
所述第一电源模块用于向所述第一控制模块供电；
所述第一共模抑制电路用于在所述第一电源模块向所述第一控制模块供电过程中，阻断对应电路中形成的共模电流。
本方案中，通过用于每个电池包对应的电池包管理设备中增设共模抑制电路，以实现在第一电源模块向第一控制模块供电过程中，及时阻断对应电路中形成的共模电流，达到良好的共模抑制效果，避免了共模电流对电路或其他器件造成干扰影响，使得在对每个电池包独立供电时，保证了对每个电池包控制管理的及时性、合理性和有效性。
较佳地，所述第一控制模块包括充电控制器和BMS(电池管理系统)电池管理模块；
所述第一电源模块包括第一电源单元和第二电源单元；
所述第一电源单元与所述充电控制器电连接，所述第一电源单元用于向所述充电控制器提供第一设定直流电压；
所述第二电源单元与所述BMS电池管理模块电连接，所述第二电源单元用于向所述BMS电池管理模块提供第二设定直流电压。
本方案中，对充电控制器和BMS电池管理模块分别设置对应的供电单元，实现对每个电池的独立供电的同时，满足充电控制器和BMS电池管理模块各自对应的设定直流电压的充电要求，且保证了充电的合理性和安全性。
较佳地，所述第一电源单元为第一整流器，所述第二电源单元为直流电压转换器；
所述第一整流器的输入端与外接交流电源电连接，所述第一整流器的输出端分别与所述第一共模抑制电路的输入端、所述充电控制器电连接，所述第一共模抑制电路的输出端与所述直流电压转换器的输入端电连接，所述直流电压转换器的输出端与所述BMS电池管理模块电连接；
所述第一整流器用于将所述外接交流电源输入的交流电压转换为所述第一设定直流电压，并采用所述第一设定直流电压向所述充电控制器供电；
所述直流电压转换器用于将所述第一整流器输出的所述第一设定直流电压转换为所述第二设定直流电压，并采用所述第二设定直流电压向所述BMS电池管理模块供电。
本方案中，将第一共模抑制电路设置向BMS电池管理模块供电的充电支路上，具体地，设置在第一整流器和直流电压转换器之间，以实现在第一整流器经过直流电压转换器向BMS电池管理模块供电过程中，采用第一共模抑制电路及时阻断该电路中形成的共模电流，达到及时抑制的效果。
较佳地，所述电池包管理设备还包括复位开关；
所述复位开关电连接在所述第二电源单元与所述BMS电池管理模块之间，且与所述充电控制器电连接。
本方案中，该复位开关用于在设定条件下执行复位操作，如在发生异常情况时，及时复位以使得电路恢复至正常运行状态，以保证充电过程的稳定性。
较佳地，所述电池包管理设备还包括第二共模抑制电路；
所述第二共模抑制电路电连接在所述外接交流电源和所述第一整流器之间。
本方案中，在向BMS电池管理模块供电的充电支路上设置第一共模抑制电路的同时，还可以在外接交流电源和第一整流器之间设置第二共模抑制电路，以在外接交流电源向当前电池包管理设备供电时，及时对对应电路进行两次共模抑制，以提高共模抑制效果，进一步地降低了因共模电流对当前电路或其他器件造成干扰影响，进一步地提高了电池管理的及时性和有效性。
较佳地，所述第一共模抑制电路包括若干个EMI电源滤波器(电磁干扰电源滤波器)和/或若干个隔离变压器；和/或，
所述第二共模抑制电路包括若干个EMI电源滤波器和/或若干个隔离变压器。
本方案中，对于第一共模抑制电路、第二共模抑制电路中任意共模抑制电路而言，可以是由一个EMI电源滤波器或者一个隔离变压器构成；也可以是由多个的EMI电源滤波器或者多个的隔离变压器构成；还可以是一个EMI电源滤波器以及一个或者多个隔离变压器构成；或，一个隔离变压器以及一个或者多个EMI电源滤波器构成等；使得可以根据不同的实际需求进行灵活设计与调整，能够满足更高要求的电池管理场景。
较佳地，当所述第一共模抑制电路和/或所述第二共模抑制电路包括多个EMI电源滤波器时，多个所述EMI电源滤波器采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接；其中，所述EMI电源滤波器的共模抑制比大于设定阈值。
本方案中，对于多个EMI电源滤波器可以全部串联、全部并联，或者部分串联部分并联，以满足不同的电路结构的设计需求。具体采用何种连接方式、多个EMI电源滤波器的具体数量均可以根据实际需求进行设计或调整；使得可以根据不同的实际需求进行灵活设计与调整，能够满足更高要求的电池管理场景。
较佳地，当所述第一共模抑制电路和/或所述第二共模抑制电路包括多个隔离变压器时，多个所述隔离变压器采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接。
本方案中，对于多个隔离变压器可以全部串联、全部并联，或者部分串联部分并联，以满足不同的电路结构的设计需求。具体采用何种连接方式、多个隔离变压器的具体数量均可以根据实际需求进行设计或调整；使得可以根据不同的实际需求进行灵活设计与调整，能够满足更高要求的电池管理场景。
较佳地，当所述第一共模抑制电路和/或所述第二共模抑制电路包括多个EMI电源滤波器和多个所述隔离变压器时，多个EMI电源滤波器和多个所述隔离变压器采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接；其中，所述EMI电源滤波器的共模抑制比大于设定阈值。
本方案中，对于若干EMI电源滤波器和隔离变压器的共模抑制电路，可以全部串联、全部并联，或者部分串联部分并联，以满足不同的电路结构的设计需求；使得可以根据不同的实际需求进行灵活设计与调整，能够满足更高要求的电池管理场景。
本发明还提供一种双向充电系统，所述双向充电系统包括上述的电池管理装置。
较佳地，所述双向充电系统还包括后台服务装置，以及分别与所述后台服务装置和所述电池管理装置通信连接的充电机。
本方案中，在双向充电系统中集成上述的电池管理装置，通过电池管理装置、充电机，以及后台服务装置搭建该双向充电系统，保证在对电池包双向充电过程中对应电路中的共模电流的及时有效抑制，有效地提升了双向充电系统的整体运行性能与效率。
较佳地，所述后台服务装置中集成设置有共模抑制回路。
较佳地，所述共模抑制回路包括差分运放电路、磁隔离放大器、共模磁环或光耦隔离。
在后台服务装置中设置共模抑制回路，以进一步地保证在对电池包双向充电过程中对应电路中的共模电流的抑制效果，有效地提升了双向充电系统的整体运行性能与效率。
较佳地，所述充电机包括整流单元、第二控制模块、若干个第二电源模块和电池包，每个所述电池包对应一个所述第二电源模块；
其中，所述整流单元的输入端与外接交流电源电连接，所述第二电源模块的输出端与对应所述电池包的正极电连接，所述整流单元的输出端、每个所述第二电源模块的输入端以及对应的所述电池包的负极均连接至公共直流母线；
所述整流单元用于对外部输入的交流电压进行整流处理以获取整流电压，并将所述整流电压输出至所述公共直流母线；
所述第二电源模块用于从所述公共直流母线获取所述整流电压，将所述整流电压转换为第三设定直流电压，并采用所述三设定直流电压向对应的所述电池包供电；
所述第二控制模块用于在接收到外部倒送电指令后，生成第一触发指令并发送至所述第二电源模块；
所述第二控制模块用于在接收到所述外部倒送电指令，且确定同一所述公共直流母线上的所有所述电池包都处于放电状态时，生成第二触发指令并发送至所述整流单元；
所述第二电源模块用于根据所述第一触发指令进入反向放电状态，所述整流单元用于根据所述第二触发指令调整功角至设定位置，以将所述充电机从整流状态切换为逆变状态。
本方案中，通过对充电机的电路改进设计，能够支持双向充电功能，能够对电池包双向充电的自动、灵活且精确的切换控制，有效地提升了双向充电系统的整体运行性能与效率。
较佳地，所述第二电源模块为非隔离型DC/DC。
较佳地，所述第二电源模块的功率管为碳化硅MOS管(金属-氧化物半导体场效应晶体管)。
本方案中，第二电源模块采用碳化硅MOS管(SiC MOSFET)作为功率管，与传统的硅MOS管(Si MOSFET)相比，碳化硅MOS管的导通电阻、开关损耗均大幅降低，能够适用于更高的工作频率，且具有更好的高温稳定性。
较佳地，所述整流单元为AC/DC(交流转直流)电压转换器；
其中，所述AC/DC电压转换器采用PWM整流方式、24脉波整流方式、或维也纳整流和PFC整流相结合的整流方式。
较佳地，所述第二控制模块用于获取所述电池管理装置上报的故障参数；其中，所述故障参数包括故障类型以及所述故障类型对应的发生次数；
所述第二控制模块还用于在设定时长内，同一故障类型对应的发生次数满足预设条件时，则确定所述电池管理装置和所述充电机之间发生电磁干扰，生成第三触发指令并发送至所述电池管理装置，以驱动所述电池管理装置断电或重新上电复位。
本方案中，通过及时分析上报的故障数据，以及时确定电池管理装置和充电机之间是否发生电磁干扰，并在确定发生时及时进行断电或重新上电复位的操作，以确保电路能够恢复至正常工作状态，从而能够保证对每个电池包独立供电的稳定性、可靠性和有效性。
较佳地，在所述充电机和外部电网连接处设置降压变压器，且所述降压变压器的中性点不接地以形成浮地系统。
本方案中，通过设置降压变压器以保证整个充电系统运行的安全性和可靠性。
较佳地，所述整流单元的直流输出侧，以及，每个所述第二电源模块的输入侧均设置直流断路器或熔断器。
本方案中，通过设置直流断路器或熔断器，达到保护电路的效果。
较佳地，所述公共直流母线侧设置有对地绝缘检测装置。
本方案中，在公共直流母线侧对地绝缘检测装置，由于所有公共直流母线的负极均直接连在一起，任意一个电池的绝缘故障均将被检测为系统绝缘故障。
在符合本领域常识的基础上，所述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明中，通过在电池管理装置中增设共模抑制电路，例如先通过整流器将外部交流电压转换为直流电压，然后再对每个电池包的供电电路采用独立的DC/DC电源进行直流电压转换，并将EMI电源滤波器设置在DC/DC电源处，然后再交流电源入口增加隔离变压器、高共模抑制比的EMI电源滤波器等，以实现在第一电源模块向第一控制模块供电过程中，及时阻断对应电路中形成的共模电流，达到良好的共模抑制效果，避免了共模电流对电路或其他器件造成干扰影响，使得在对每个电池包独立供电时，保证了对每个电池包控制管理的及时性、合理性和有效性。另外，在双向充电系统中集成上述的电池管理装置，通过电池管理装置、充电机，以及设置有共模抑制回路的后台服务装置搭建该双向充电系统，保证在对电池包双向充电过程中对应电路中的共模电流的及时有效抑制；同时，通过对充电机的电路改进设计，能够支持双向充电功能，且电路结构简单、成本低、效率高，有效地提升了双向充电系统的整体运行性能与效率。
附图说明
图1为本发明实施例1的电池管理装置的结构示意图。
图2为本发明实施例2的电池包管理设备的第一结构示意图。
图3为本发明实施例2的电池包管理设备的第二结构示意图。
图4为本发明实施例2的电池包管理设备的第三结构示意图。
图5为本发明实施例3的双向充电系统的第一结构示意图。
图6为本发明实施例3的双向充电系统的第二结构示意图。
图7为本发明实施例3的双向充电系统的第三结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例中的电池管理装置应用在换电站或储能站中。
如图1所示，本实施例中的电池管理装置1包括至少一个电池包管理设备2，每个电池包对应一个电池包管理设备2，电池包管理设备2包括第一共模抑制电路3、第一电源模块4和第一控制模块5。
第一电源模块4用于向第一控制模块5供电；
第一共模抑制电路3用于在第一电源模块4向第一控制模块5供电过程中，阻断对应电路中形成的共模电流。
本实施例中，通过用于每个电池包对应的电池包管理设备中增设共模抑制电路，以实现在第一电源模块向第一控制模块供电过程中，及时阻断对应电路中形成的共模电流，达到良好的共模抑制效果，避免了共模电流对电路或其他器件造成干扰影响，使得在对每个电池包独立供电时，保证了对每个电池包控制管理的及时性、合理性和有效性。
实施例2
本实施例中的电池管理装置1是对实施例1的进一步改进，具体地：
在一可实施的方案中，如图2所示，第一控制模块5包括充电控制器6和BMS电池管理模块7，第一电源模块4包括第一电源单元8和第二电源单元9。
其中，第一电源单元8与充电控制器6电连接，第一电源单元8用于向充电控制器6提供第一设定直流电压；第二电源单元9与BMS电池管理模块7电连接，第二电源单元9用于向BMS电池管理模块7提供第二设定直流电压。
对充电控制器和BMS电池管理模块分别设置对应的供电单元，实现对每个电池的独立供电的同时，满足充电控制器和BMS电池管理模块各自对应的设定直流电压的充电要求，且保证了充电的合理性和安全性。在一可实施的方案中，如图3所示，第一电源单元8为第一整流器，第二电源单元9为直流电压转换器。
其中，第一整流器的输入端与外接交流电源电(如市电)连接，第一整流器的输出端分别与第一共模抑制电路3的输入端、充电控制器6电连接，第一共模抑制电路3的输出端与直流电压转换器的输入端电连接，直流电压转换器的输出端与BMS电池管理模块7电连接；
第一整流器用于将外接交流电源输入的交流电压转换为第一设定直流电压，并采用第一设定直流电压向充电控制器6供电。
直流电压转换器用于将第一整流器输出的第一设定直流电压转换为第二设定直流电压，并采用第二设定直流电压向BMS电池管理模块7供电。
具体地，第一整流器为AC/DC(交流转直流)转换器，直流电压转换器为DC/DC转换器，如将输入的24V电压转换成12V，以输出至BMS电池管理模块。
对每个电池包的供电电路采用独立DC/DC转换器，得到隔离的12V电源，该12V电源需要控制原副边之间的电容值，并保证第一共模抑制电路所在电路的共模抑制比高于25dB，以实现该电路上共模电流的良好抑制效果。
将第一共模抑制电路设置向BMS电池管理模块供电的充电支路上，具体地，设置在第一整流器和直流电压转换器之间，以实现在第一整流器经过直流电压转换器向BMS电池管理模块供电过程中，采用第一共模抑制电路及时阻断该电路中形成的共模电流，达到及时抑制的效果。
在一可实施的方案中，如图2和3所示，电池包管理设备2还包括复位开关10，该复位开关10电连接在第二电源单元9与BMS电池管理模块7之间，且与充电控制器6电连接。
该复位开关用于在设定条件下执行复位操作，如在发生异常情况时，及时复位以使得电路恢复至正常运行状态，以保证充电过程的稳定性。
在一可实施的方案中，如图2和3所示，电池包管理设备2还包括第二共模抑制电路11，该第二共模抑制电路11电连接在外接交流电源和第一整流器之间。
在向BMS电池管理模块供电的充电支路上设置第一共模抑制电路的同时，还可以在外接交流电源和第一整流器之间设置第二共模抑制电路，以在外接交流电源向当前电池包管理设备供电时，及时对对应电路进行两次共模抑制，以提高共模抑制效果，进一步地降低了因共模电流对当前电路或其他器件造成干扰影响，进一步地提高了电池管理的及时性和有效性。
具体地，如图4所示，第一共模抑制电路3包括若干个EMI电源滤波器12和/或若干个隔离变压器13；和/或，
第二共模抑制电路11包括若干个EMI电源滤波器12和/或若干个隔离变压器13。
对于第一共模抑制电路、第二共模抑制电路中任意共模抑制电路而言，可以是由一个EMI电源滤波器或者一个隔离变压器构成；也可以是由多个的EMI电源滤波器或者多个的隔离变压器构成；还可以是一个EMI电源滤波器以及一个或者多个隔离变压器构成；或，一个隔离变压器以及一个或者多个EMI电源滤波器构成等。
当第一共模抑制电路、第二共模抑制电路对应一个EMI电源滤波器或者一个隔离变压器时，可以达到阻断对应电路中形成的共模电流的效果同时，硬件成本投入较低，电路结构相对简化；
当第一共模抑制电路、第二共模抑制电路对应多个EMI电源滤波器、隔离变压器时，则可以达到更全面、更及时、更有效的阻断对应电路中形成的共模电流的效果，此时硬件成本投入相对高些，电路结构相对复杂些。
具体可以根据实际需求进行对第一共模抑制电路、第二共模抑制电路进行设计、配置或调整。
在一可实施的方案中，当第一共模抑制电路3和/或第二共模抑制电路11包括多个EMI电源滤波器12时，多个EMI电源滤波器12采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接；
其中，EMI电源滤波器12的共模抑制比大于设定阈值。例如，该设定阈值设置为25dB，即需要EMI电源滤波器的共模抑制比高于25dB，以保证共模抑制效果。
对于多个EMI电源滤波器可以全部串联、全部并联，或者部分串联部分并联，以满足不同的电路结构的设计需求。具体采用何种连接方式、多个EMI电源滤波器的具体数量均可以根据实际需求进行设计或调整。
在一可实施的方案中，当第一共模抑制电路3和/或第二共模抑制电路11包括多个隔离变压器13时，多个隔离变压器13采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接。
对于多个隔离变压器可以全部串联、全部并联，或者部分串联部分并联，以满足不同的电路结构的设计需求。具体采用何种连接方式、多个隔离变压器的具体数量均可以根据实际需求进行设计或调整。
在一可实施的方案中，当第一共模抑制电路3和/或第二共模抑制电路11包括多个EMI电源滤波器12和多个隔离变压器13时，多个EMI电源滤波器12和多个隔离变压器13采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接；其中，EMI电源滤波器12的共模抑制比大于设定阈值。
对于若干EMI电源滤波器和隔离变压器的共模抑制电路，可以全部串联、全部并联，或者部分串联部分并联，以满足不同的电路结构的设计需求。
另外，还可以将全部的EMI电源滤波器串联、全部的隔离变压器串联，然后在将两个串联后的组合进行并联；或，将全部的EMI电源滤波器并联、全部的隔离变压器并联，然后在将两个串联后的组合进行串联；或，将全部的EMI电源滤波器串联作为一个整体，然后与每个隔离变压器并联；或，将全部的隔离变压器串联作为一个整体，然后与每个EMI电源滤波器并联。
具体采用何种连接方式、若干EMI电源滤波器和隔离变压器的具体数量均可以根据实际需求进行设计或调整。
本实施例中，通过在电池管理装置中增设共模抑制电路，例如先通过整流器将外部交流电压转换为直流电压，然后再对每个电池包的供电电路采用独立的DC/DC电源进行直流电压转换，并将EMI电源滤波器设置在DC/DC电源处，然后再交流电源入口增加隔离变压器、高共模抑制比的EMI电源滤波器等，以实现在第一电源模块向第一控制模块供电过程中，及时阻断对应电路中形成的共模电流，达到良好的共模抑制效果，避免了共模电流对电路或其他器件造成干扰影响，使得在对每个电池包独立供电时，保证了对每个电池包控制管理的及时性、合理性和有效性。
实施例3
如图5、图6以及图7所示，本实施例的双向充电系统包括实施例1或2中的电池管理装置1(对应图6中的二次侧)，还包括后台服务装置14，以及分别与后台服务装置14和电池管理装置1通信连接的充电机15(对应图6中的一次侧)。
其中，后台服务装置14中集成设置有共模抑制回路16。
具体地，共模抑制回路16包括但不限于差分运放电路、磁隔离放大器、共模磁环或光耦隔离。
在一可实施的方案中，充电机15包括整流单元17、第二控制模块18、若干个第二电源模块19和电池包20，每个电池包20对应一个第二电源模块19，若干个第二电源模块19之间并联连接。
其中，整流单元17的输入端与外接交流电源(图7中的A)电连接，第二电源模块19的输出端与对应电池包20的正极电连接，整流单元17的输出端、每个第二电源模块19的输入端以及对应的电池包20的负极均连接至公共直流母线(图7中的B)；另外，图7中的每个分支电路对应一个电池包20，每个电池包20的充电端口电连接至公共直流母线上，具体的电池包的充电端口如何设置在公共直流母线上可以根据实际设计需求进行连接。
整流单元17用于对外部输入的交流电压进行整流处理以获取整流电压，并将整流电压输出至公共直流母线；第二电源模块19用于从公共直流母线获取整流电压，将整流电压转换为第三设定直流电压，并采用三设定直流电压向对应的电池包20供电；
第二控制模块18用于在接收到外部倒送电指令后，生成第一触发指令并发送至第二电源模块19；
第二控制模块18用于在接收到外部倒送电指令，且确定同一公共直流母线上的所有电池包20都处于放电状态时，生成第二触发指令并发送至整流单元17；
第二电源模块19用于根据第一触发指令进入反向放电状态，整流单元17用于根据第二触发指令调整功角至设定位置，以将充电机15从整流状态切换为逆变状态。
具体地，第二电源模块19为非隔离型DC/DC转换器，例如将800V的输入电压转换为小于750V的直流电压，器件成本低；整流单元17为AC/DC电压转换器，AC/DC电压转换器可以采用：PWM整流方式、24脉波整流方式、或维也纳整流和PFC整流相结合等整流方式。
其中，在正向供能时，前端的整流单元用于负责稳定公共直流母线中的电压，后端的第二电源模块按照恒流方式运行，负责按照BMS和换电站控制系统的要求给电池提供适合的充电电流；在控制第二电源模块反向供能时，整流器根据控制指令调整功角为负值，使得电路功能从整流状态进入逆变状态，实现通过对充电机的电路改进设计，支持双向充电功能，能够对电池包双向充电的自动、灵活且精确的切换控制。
触发反向能量供应的条件：当外部电网或者客户有紧急需求时，由控制器接收到对应的外部指令后，控制电池的DC/DC进入反向放电状态；在同一公共直流母线上其他电池都进入放电状态，且电网允许倒送电时，则整流器(如PWM整流器)会及时根据指令自动调整功角为负值，从整流状态进入逆变状态，并将电能倒送回电网。
具体地，第二电源模块的功率管为碳化硅MOS管。
第二电源模块采用碳化硅MOS管(SiC MOSFET)作为功率管，与传统的硅MOS管(SiMOSFET)相比，碳化硅MOS管的导通电阻、开关损耗均大幅降低，能够适用于更高的工作频率，且具有更好的高温稳定性。
另外，第二控制模块18用于获取电池管理装置1上报的故障参数；其中，故障参数包括故障类型、同一故障类型对应的发生次数、故障的发生时间、故障的持续时长等。
第二控制模块18还用于在设定时长内，同一故障类型对应的发生次数满足预设条件时，则确定电池管理装置1和充电机15之间发生电磁干扰，生成第三触发指令并发送至电池管理装置1，以驱动电池管理装置1断电或重新上电复位。
在DC/DC并联数量较多时，需要对BMS设置复位电路，如检测到确定由于共模干扰导致的故障时，则允许对BMS重复上电复位。
当检测到BMS报出和充电架构、电池绝缘检测等相关的软件故障(例如典型的故障类型：电池绝缘阻抗低)时，且发生次数超过可接受的设定次数内：例如24小时之内出现次数不超过5次，且5分钟内不重复出现，则可判定为电路中发生电磁干扰，此时充电机将对电池管理装置实施断电和重新上电操作，从而确保其回到正常工作状态。
通过及时分析上报的故障数据，以及时确定电池管理装置和充电机之间是否发生电磁干扰，并在确定发生时及时进行断电或重新上电复位的操作，以确保电路能够恢复至正常工作状态，从而能够保证对每个电池包独立供电的稳定性、可靠性和有效性。
在充电机15和外部电网连接处设置降压变压器，且降压变压器的中性点不接地以形成浮地系统。通过设置降压变压器以保证整个充电系统运行的安全性和可靠性。
需要说明的是，考虑双向充电系统中涉及较多直流环节，在AC/DC直流输出，以及每路DC/DC输入侧，应设置直流断路器或熔断器，以达到保护电路的效果。
另外，本实施例的双向充电系统中，还需在公共直流母线侧专门设置一个独立的在线式对地绝缘检测装置，由于所有公共直流母线的负极均直接连在一起，任意一个电池的绝缘故障均将被检测为系统绝缘故障。
在本实施例的双向充电系统，相较于现有的充电系统，能够显著提升充电效率(具体提升效率的大小取决于充电机和整流器所采用的器件类型)，且显著降低成本，有效地提升了双向充电系统的整体运行性能与效率。
本实施例中，在双向充电系统中集成上述的电池管理装置，通过电池管理装置、充电机，以及设置有共模抑制回路的后台服务装置搭建该双向充电系统，保证在对电池包双向充电过程中对应电路中的共模电流的及时有效抑制；同时，通过对充电机的电路改进设计，能够支持双向充电功能，能够对电池包双向充电的自动、灵活且精确的切换控制；另外，该双向充电系统还具有结构简化、成本较低等优点，有效地提升了双向充电系统的整体运行性能与效率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (21)

1.一种电池管理装置，其特征在于，所述电池管理装置应用在换电站或储能站中，所述电池管理装置包括至少一个电池包管理设备，每个电池包对应一个所述电池包管理设备；
所述电池包管理设备包括第一共模抑制电路、第一电源模块和第一控制模块；
所述第一电源模块用于向所述第一控制模块供电；
所述第一共模抑制电路用于在所述第一电源模块向所述第一控制模块供电过程中，阻断对应电路中形成的共模电流。
2.如权利要求1所述的电池管理装置，其特征在于，所述第一控制模块包括充电控制器和BMS电池管理模块；
所述第一电源模块包括第一电源单元和第二电源单元；
所述第一电源单元与所述充电控制器电连接，所述第一电源单元用于向所述充电控制器提供第一设定直流电压；
所述第二电源单元与所述BMS电池管理模块电连接，所述第二电源单元用于向所述BMS电池管理模块提供第二设定直流电压。
3.如权利要求2所述的电池管理装置，其特征在于，所述第一电源单元为第一整流器，所述第二电源单元为直流电压转换器；
所述第一整流器的输入端与外接交流电源电连接，所述第一整流器的输出端分别与所述第一共模抑制电路的输入端、所述充电控制器电连接，所述第一共模抑制电路的输出端与所述直流电压转换器的输入端电连接，所述直流电压转换器的输出端与所述BMS电池管理模块电连接；
所述第一整流器用于将所述外接交流电源输入的交流电压转换为所述第一设定直流电压，并采用所述第一设定直流电压向所述充电控制器供电；
所述直流电压转换器用于将所述第一整流器输出的所述第一设定直流电压转换为所述第二设定直流电压，并采用所述第二设定直流电压向所述BMS电池管理模块供电。
4.如权利要求3所述的电池管理装置，其特征在于，所述电池包管理设备还包括复位开关；
所述复位开关电连接在所述第二电源单元与所述BMS电池管理模块之间，且与所述充电控制器电连接。
5.如权利要求3或4所述的电池管理装置，其特征在于，所述电池包管理设备还包括第二共模抑制电路；
所述第二共模抑制电路电连接在所述外接交流电源和所述第一整流器之间。
6.如权利要求5所述的电池管理装置，其特征在于，所述第一共模抑制电路包括若干个EMI电源滤波器和/或若干个隔离变压器；和/或，
所述第二共模抑制电路包括若干个EMI电源滤波器和/或若干个隔离变压器。
7.如权利要求6所述的电池管理装置，其特征在于，当所述第一共模抑制电路和/或所述第二共模抑制电路包括多个EMI电源滤波器时，多个所述EMI电源滤波器采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接；其中，所述EMI电源滤波器的共模抑制比大于设定阈值。
8.如权利要求6所述的电池管理装置，其特征在于，当所述第一共模抑制电路和/或所述第二共模抑制电路包括多个隔离变压器时，多个所述隔离变压器采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接。
9.如权利要求6所述的电池管理装置，其特征在于，当所述第一共模抑制电路和/或所述第二共模抑制电路包括多个EMI电源滤波器和多个所述隔离变压器时，多个EMI电源滤波器和多个所述隔离变压器采用如下方式连接：
全部依次串联电连接、全部并联电连接、或一部分串联电连接且剩余部分并联电连接；其中，所述EMI电源滤波器的共模抑制比大于设定阈值。
10.一种双向充电系统，其特征在于，所述双向充电系统包括权利要求1-9中任一项所述的电池管理装置。
11.如权利要求10所述的双向充电系统，其特征在于，所述双向充电系统还包括后台服务装置，以及分别与所述后台服务装置和所述电池管理装置通信连接的充电机。
12.如权利要求11所述的双向充电系统，其特征在于，所述后台服务装置中集成设置有共模抑制回路。
13.如权利要求12所述的双向充电系统，其特征在于，所述共模抑制回路包括差分运放电路、磁隔离放大器、共模磁环或光耦隔离。
14.如权利要求11-13中任一项所述的双向充电系统，其特征在于，所述充电机包括整流单元、第二控制模块、若干个第二电源模块和电池包，每个所述电池包对应一个所述第二电源模块；
其中，所述整流单元的输入端与外接交流电源电连接，所述第二电源模块的输出端与对应所述电池包的正极电连接，所述整流单元的输出端、每个所述第二电源模块的输入端以及对应的所述电池包的负极均连接至公共直流母线；
所述整流单元用于对外部输入的交流电压进行整流处理以获取整流电压，并将所述整流电压输出至所述公共直流母线；
所述第二电源模块用于从所述公共直流母线获取所述整流电压，将所述整流电压转换为第三设定直流电压，并采用所述三设定直流电压向对应的所述电池包供电；
所述第二控制模块用于在接收到外部倒送电指令后，生成第一触发指令并发送至所述第二电源模块；
所述第二控制模块用于在接收到所述外部倒送电指令，且确定同一所述公共直流母线上的所有所述电池包都处于放电状态时，生成第二触发指令并发送至所述整流单元；
所述第二电源模块用于根据所述第一触发指令进入反向放电状态，所述整流单元用于根据所述第二触发指令调整功角至设定位置，以将所述充电机从整流状态切换为逆变状态。
15.如权利要求14所述的双向充电系统，其特征在于，所述第二电源模块为非隔离型DC/DC转换器。
16.如权利要求15所述的双向充电系统，其特征在于，所述第二电源模块的功率管为碳化硅MOS管。
17.如权利要求14所述的双向充电系统，其特征在于，所述整流单元为AC/DC电压转换器；
其中，所述AC/DC电压转换器采用PWM整流方式、24脉波整流方式、或维也纳整流和PFC整流相结合的整流方式。
18.如权利要求14所述的双向充电系统，其特征在于，所述第二控制模块用于获取所述电池管理装置上报的故障参数；其中，所述故障参数包括故障类型以及所述故障类型对应的发生次数；
所述第二控制模块还用于在设定时长内，同一故障类型对应的发生次数满足预设条件时，则确定所述电池管理装置和所述充电机之间发生电磁干扰，生成第三触发指令并发送至所述电池管理装置，以驱动所述电池管理装置断电或重新上电复位。
19.如权利要求11所述的双向充电系统，其特征在于，在所述充电机和外部电网连接处设置降压变压器，且所述降压变压器的中性点不接地以形成浮地系统。
20.如权利要求14所述的双向充电系统，其特征在于，所述整流单元的直流输出侧，以及，每个所述第二电源模块的输入侧均设置直流断路器或熔断器。
21.如权利要求14所述的双向充电系统，其特征在于，所述公共直流母线侧设置有对地绝缘检测装置。
CN202211680325.XA 2021-12-30 2022-12-26 电池管理装置及双向充电系统 Pending CN116388318A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2022/143481 WO2023125829A1 (zh) 2021-12-30 2022-12-29 电池管理装置及双向充电系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111653593 2021-12-30
CN2021116535938 2021-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116388318A true CN116388318A (zh) 2023-07-04

Family

ID=86969960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211680325.XA Pending CN116388318A (zh) 2021-12-30 2022-12-26 电池管理装置及双向充电系统

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN116388318A (zh)
WO (1) WO2023125829A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117856431B (zh) * 2024-03-05 2024-06-04 四川新能源汽车创新中心有限公司 一种分布式电源控制系统的冗余供电装置及供电方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007181341A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Yaskawa Electric Corp コンバータ装置
CN203312888U (zh) * 2013-07-03 2013-11-27 上海中科深江电动车辆有限公司 用于电动车辆动力电池充电的车载充电电路结构
CN204928277U (zh) * 2015-09-10 2015-12-30 桂林电子科技大学 一种应用于动力电池的智能充电系统
CN107658955B (zh) * 2017-10-31 2024-05-10 厦门远双科技有限公司 一种车载充电机节能省电控制装置及控制方法
CN113178933A (zh) * 2021-03-03 2021-07-27 安徽力普拉斯电源技术有限公司 能源回馈式蓄电池智能充放电系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023125829A1 (zh) 2023-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102234290B1 (ko) 에너지 저장 시스템 및 그의 구동방법
CN103915856B (zh) 一种基站并网-充电光伏微逆变器系统及其控制方法
WO2012144358A1 (ja) 電力供給装置、電力供給装置の制御方法、および直流給電システム
CN203747501U (zh) 矿用本安型直流不间断电源
CN116388318A (zh) 电池管理装置及双向充电系统
JPH10136552A (ja) 非隔離バッテリ放電制御装置のための過電流保護回路
WO2022011640A1 (zh) 电池组件和储能系统
WO2023125826A1 (zh) 双向充电管理系统及其电池监管设备
CN114448031A (zh) 一种储能系统和储能系统的控制方法
CN211556956U (zh) 一种变电站用高可靠性直流电源
CN115179789A (zh) 功率转换装置、充电桩、车载充电器和电动汽车
CN112737333B (zh) 一种卫星用高转换效率的二次电源
CN104124743B (zh) 一种蓄电池充电装置
CN219145064U (zh) 电池管理装置及双向充电系统
CN219145062U (zh) 电池管理设备、充电装置
CN219145063U (zh) 双向充电管理系统及其电池监管设备
CN105048596A (zh) 蓄电池组混合充放电控制装置
JP5828774B2 (ja) ２次電池の充放電装置およびそれを用いた充放電検査装置
CN116388316A (zh) 电池管理设备、充电装置
WO2024036685A1 (zh) 电池储能系统
CN114825511B (zh) 一种具有新能源汽车电池包监控系统的充放电均衡装置
CN111130198B (zh) 一种电动汽车的充电系统及方法
CN112054590B (zh) 一种电容直流保障电源
CN111106621B (zh) 一种具有低电压穿越功能的谐波隔离电源装置及控制方法
CN111446768A (zh) 一种直流不间断电源及实现不断电的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination