CN117154240B - 一种电池化成系统及其控制方法 - Google Patents
一种电池化成系统及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117154240B CN117154240B CN202311369065.9A CN202311369065A CN117154240B CN 117154240 B CN117154240 B CN 117154240B CN 202311369065 A CN202311369065 A CN 202311369065A CN 117154240 B CN117154240 B CN 117154240B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- charge
- unit
- battery unit
- conversion
- 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.)
- Active
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 222
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 43
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003985 ceramic capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/446—Initial charging measures
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
本发明公开了一种电池化成系统及其控制方法，该电池化成系统包括多级电池单元、与多级电池单元一一对应设置的多级DC‑DC转换模块；每级DC‑DC转换模块包括多个DC‑DC转换器；同一DC‑DC转换器中，第一DC‑DC转换开关的输出端与第一充放电单元的第一端电连接，第一充放电单元的第二端与第二DC‑DC转换开关的输出端电连接；第一充放电单元的第三端与电池单元的正极对应电连接，第二DC‑DC转换开关的输出端与电池单元的负极对应电连接；第一级DC‑DC转换模块中的各第二充放电单元的第一端与正极充放电端口电连接；最后一级电池单元的负极还与负极充放电端口电连接；i为正整数；同一DC‑DC转换器中，第一DC‑DC转换开关和第二DC‑DC转换开关分时导通。
Description
技术领域
本发明涉及电池化成技术领域，尤其涉及一种电池化成系统及其控制方法。
背景技术
锂离子电池具有能耗低、比容量和比能量高、工作电压高、循环寿命长、自放电小、环境友好、循环性能好、寿命长等显著优点，被广泛应用于笔记本电脑、移动电话、照相机、矿灯等便携式电子设备。随着人们对环保、安全稳定电源要求的日益增加以及电动汽车的发展，作为绿色、环保、高能的锂离子电池得到了更广泛的应用。
目前锂离子电池的化成方法为并联分容化成，但是并联化成系统使得系统具有较高的输出电流，进而导致电池化成回路线损耗较高，发热量较大，化成效率较低。
发明内容
本发明提供一种电池化成系统及其控制方法，以提高电池单元的化成效率，减少化成过程中的能量损耗，提高能量利用率。
第一方面，本发明提供了一种电池化成系统，包括：多级电池单元、与多级所述电池单元一一对应设置的多级DC-DC转换模块；
每级所述DC-DC转换模块包括多个DC-DC转换器，每个所述DC-DC转换器包括第一充放电单元、第一DC-DC转换开关、第二DC-DC转换开关和第二充放电单元；
同一所述DC-DC转换器中，所述第一DC-DC转换开关的输出端与所述第一充放电单元的第一端电连接，所述第一充放电单元的第二端与所述第二DC-DC转换开关的输出端电连接；所述第一充放电单元的第三端与所述电池单元的正极对应电连接，所述第二DC-DC转换开关的输出端与所述电池单元的负极对应电连接；所述第一DC-DC转换开关的输入端和所述第二DC-DC转换开关的输入端均与所述第二充放电单元的第二端电连接；
第i+1级所述DC-DC转换模块中各所述第二充放电单元的第一端与第i级所述电池单元的负极电连接；第一级所述DC-DC转换模块中的各所述第二充放电单元的第一端与正极充放电端口电连接；i为正整数；
其中，同一所述DC-DC转换器中，所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关分时导通。
可选的，所述第一充放电单元包括：第一电容和第一电感；
所述第一电感电连接于所述第一DC-DC转换开关的输出端与所述电池单元的正极之间；
所述第一电容电连接于所述第一DC-DC转换开关的输出端与所述电池单元的负极之间。
可选的，所述第二充放电单元包括：第二电感；
在第i+1级所述DC-DC转换模块中，所述第二电感电连接于所述第i级所述电池单元的负极与所述第i+1级所述DC-DC转换模块中第一DC-DC转换开关的输入端和所述第二DC-DC转换开关的输入端之间；
在第一级所述DC-DC转换模块中，所述第二电感电连接于所述正极充放电端口与所述第一DC-DC转换开关的输入端和所述第二DC-DC转换开关的输入端之间。
可选的，电池化成系统还包括：与多级所述电池单元一一对应设置的多个电池管理模块、以及与多级所述电池单元一一对应设置的多个采样模块；
所述采样模块分别与所述电池管理模块和所述电池单元对应电连接；所述采样模块用于采集所述电池单元的电参数，并反馈至所述电池管理模块；
所述电池管理模块分别与所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的各所述第一DC-DC转换开关的控制端和各所述第二DC-DC转换开关的控制端电连接；
所述电池管理模块用于根据所述电参数控制所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关分时导通。
可选的，所述采样模块包括：电压采样单元和电流采样单元；
所述电压采样单元电连接于与所述电池单元的正极与负极之间；所述电压采样单元用于采集所述电池单元的电压信号；
第i级电池单元对应的所述电流采样单元电连接于第i级所述电池单元的负极与第i+1级所述DC-DC转换模块中各所述第二充放电单元之间；
最后一级所述电池单元对应的所述电流采样单元电连接于最后一级所述电池单元的负极与所述负极充放电端口之间。
可选的，电池化成系统还包括：与多级所述电池单元一一对应设置的多个第二滤波模块；
所述第二滤波模块电连接于所述电池单元的正极和负极之间。
可选的，所述第二滤波模块包括至少一个第二电容；
各所述第二电容并联连接于所述电池单元的正极和负极之间。
可选的，电池化成系统还包括：AC-DC转换器；
所述AC-DC转换器分别与交流信号端、所述正极充放电端口和所述负极充放电端口电连接；所述AC-DC转换器用于将所述正极充放电端口和所述负极充放电端口之间的直流信号转换为交流信号提供至所述交流信号端，或者，将所述交流信号端的交流信号转换为直流信号提供至所述正极充放电端口和负极充放电端口。
第二方面，本发明提供了一种电池化成系统的控制方法，采用第一方面述的电池化成系统执行，所述电池化成系统的控制方法包括：
分别获取各级所述电池单元的电参数；
根据各级所述电池单元的所述电参数，分别确定与各级所述电池单元对应的各级所述DC-DC转换模块中的各所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关的导通状态；其中，同一所述DC-DC转换器中，所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关分时导通。
本发明的技术方案，通过设置电池化成系统包括多级电池单元、与多级电池单元一一对应设置的多级DC-DC转换模块，每级DC-DC转换模块包括多个DC-DC转换器，每个DC-DC转换器包括第一充放电单元、第一DC-DC转换开关、第二DC-DC转换开关和第二充放电单元，可以通过调整与各电池单元对应设置的DC-DC转换模块中各第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关的分时导通状态，提高向电池单元提供的电信号精度，进而提高电池单元的化成效率；通过在各级DC-DC转换模块中设置多个DC-DC转换器，使得进入DC-DC转换模块的电信号可以通过多个DC-DC转换器对电池单元充电，可以降低DC-DC转换模块的输出纹波，进一步提高电池单元的化成效率；同一DC-DC转换器中，第一DC-DC转换开关的输出端与第一充放电单元的第一端电连接，第一充放电单元的第二端与第二DC-DC转换开关的输出端电连接；第一充放电单元的第三端与电池单元的正极对应电连接，第二DC-DC转换开关的输出端与电池单元的负极对应电连接；第一DC-DC转换开关的输入端和第二DC-DC转换开关的输入端均与第二充放电单元的第二端电连接，第i+1级DC-DC转换模块中各第二充放电单元的第一端与第i级电池单元的负极电连接，第一级DC-DC转换模块中的各第二充放电单元的第一端与正极充放电端口电连接，最后一级电池单元的负极还与负极充放电端口电连接，i为正整数，使得各电池单元通过各DC-DC转换模块与正极充放电端口和负极充放电端口构成串联回路，可以减小回路中的电流，减少化成过程中的能量损耗，提高能量利用率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种电池化成系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种电池化成系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种电池化成系统的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的再一种电池化成系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种电池化成系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种电池化成系统的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的电池化成系统的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种电池化成系统的结构示意图，如图1所示，该电池化成系统包括多级电池单元10、与多级电池单元10一一对应设置的多级DC-DC转换模块20；每级DC-DC转换模块20包括多个DC-DC转换器21，每个DC-DC转换器21包括第一充放电单元214、第一DC-DC转换开关211、第二DC-DC转换开关212和第二充放电单元213；同一DC-DC转换器21中，第一DC-DC转换开关211的输出端与第一充放电单元214的第一端u1电连接，第一充放电单元214的第二端u2与第二DC-DC转换开关212的输出端电连接；第一充放电单元214的第三端u3与电池单元10的正极对应电连接；第二DC-DC转换开关212的输出端与电池单元10的负极对应电连接；第一DC-DC转换开关211的输入端和第二DC-DC转换开关212的输入端均与第二充放电单元213的第二端电连接；第i+1级DC-DC转换模块20中各第二充放电单元213的第一端与第i级电池单元10的负极电连接；第一级DC-DC转换模块20中的各第二充放电单元213的第一端与正极充放电端口in+电连接；最后一级电池单元10的负极还与负极充放电端口in-电连接；i为正整数。其中，同一DC-DC转换器21中，第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212分时导通。
其中，在电池单元10制备完成后，需要通过充放电方式将电池单元10内部的正负极物质激活，以提高电池单元10的充放电性能，此过程为电池单元10的化成。DC-DC转换模块20用于将输入至DC-DC转换模块20的电信号进行变换或调整后传输至电池单元10，DC-DC转换模块20包括电流输入/电流输出型的DC-DC转换器21或电压输入/电压输出型的DC-DC转换器21，可以根据实际需要进行设置。DC-DC转换模块20可以为电池单元10提供功率输入，具备精度调节等性能。
DC-DC转换模块20中DC-DC转换器21的数量可以根据实际需要进行设置，示例性的，DC-DC转换器21的数量为3~5个，以提高DC-DC转换模块20中各DC-DC转换器21的载流能力，减小第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212的中的器件损耗，降低输出纹波，提高DC-DC转换模块20的输出精度。其中，DC-DC转换器21的数量越多，DC-DC转换模块20的输出精度越高，输出纹波越小。
正极充放电端口in+和负极充放电端口in-之间的电压可以根据电池单元10的数量和化成电压的乘积确定，示例性的，当电池单元10的数量为5，各电池单元10的化成电压为5V时，正极充放电端口in+和负极充放电端口in-之间的电压为5*5V。
具体的，以每级DC-DC转换模块20均包括3个DC-DC转换器21为例，采用电池化成系统对电池单元10进行化成的过程如下：由正极充放电端口in+输入电信号至第一级DC-DC转换模块20，各DC-DC转换模块20中的各DC-DC转换器21可以根据各电池单元10的电参数确定各DC-DC转换器21中第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212的导通状态；在电池化成系统的初始工作阶段，3个DC-DC转换器21全部向电池单元10充电，此时各DC-DC转换器21中的第一DC-DC转换开关211导通，第二DC-DC转换开关212断开，正极充放电端口in+的电信号将通过第二充放电单元213、第一DC-DC转换开关211和第一充放电单元214传输至电池单元10，电池单元10处于充电状态；在充电过程中，当电池单元10正极和负极之间的电压与化成电压差值较大时，则控制3个DC-DC转换器21全部向电池单元10充电，此时各DC-DC转换器21中的第一DC-DC转换开关211导通，第二DC-DC转换开关212断开，正极充放电端口in+通过第一级DC-DC转换模块20中的各第二充放电单元213、各第一DC-DC转换开关211和各第一充放电单元214向第一级电池单元10充电，第i级电池单元10的负极通过第i+1级DC-DC转换模块20中的各第二充放电单元213、各第一DC-DC转换开关211和各第一充放电单元214向第i+1级电池单元10充电；当电池单元10正极和负极之间的电压与化成电压差值较小时，则控制2个或1个DC-DC转换器21向电池单元10充电，提高向电池单元10输出电信号的精度；当电池单元10正极和负极之间的电压与化成电压接近或相等时，则控制3个DC-DC转换器21均停止向电池单元10充电，此时各DC-DC转换器21中的第一DC-DC转换开关211断开，第二DC-DC转换开关212导通，正极充放电端口in+输入的电信号将通过第二充放电单元213和第二DC-DC转换开关212传输至下一级DC-DC转换模块20，或者上一级电池单元10负极处的电信号将通过第二充放电单元213和第二DC-DC转换开关212传输至下一级DC-DC转换模块20，以将本级的电池单元10旁路，且不影响其他电池单元10的化成。如此，通过调整各DC-DC转换模块20中各第一DC-DC转换开关211和各第二DC-DC转换开关212的导通状态，可以提高电池单元10的化成精度和化成速率，各电池单元10通过各DC-DC转换模块20串联连接，可以减少化成过程中的能量损耗。
需要说明的是，第一充放电单元214和第二充放电单元213可以包括电容或电感等储能器件，以减小通过第一充放电单元214和第二充放电单元213的电信号的波动，提高信号传输的稳定性；第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212可以包括MOS管或晶体管等开关器件，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。
本发明实施例的技术方案，通过设置电池化成系统包括多级电池单元、与多级电池单元一一对应设置的多级DC-DC转换模块，每级DC-DC转换模块包括多个DC-DC转换器，每个DC-DC转换器包括第一充放电单元、第一DC-DC转换开关、第二DC-DC转换开关和第二充放电单元，可以通过调整与各电池单元对应设置的DC-DC转换模块中各第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关的分时导通状态，提高向电池单元提供的电信号精度，进而提高电池单元的化成效率；通过在各级DC-DC转换模块中设置多个DC-DC转换器，使得进入DC-DC转换模块的电信号可以通过多个DC-DC转换器对电池单元充电，可以降低DC-DC转换模块的输出纹波，进一步提高电池单元的化成效率；同一DC-DC转换器中，第一DC-DC转换开关的输出端与第一充放电单元的第一端电连接，第一充放电单元的第二端与第二DC-DC转换开关的输出端电连接；第一充放电单元的第三端与电池单元的正极对应电连接，第二DC-DC转换开关的输出端与电池单元的负极对应电连接；第一DC-DC转换开关的输入端和第二DC-DC转换开关的输入端均与第二充放电单元的第二端电连接，第i+1级DC-DC转换模块中各第二充放电单元的第一端与第i级电池单元的负极电连接，第一级DC-DC转换模块中的各第二充放电单元的第一端与正极充放电端口电连接，最后一级电池单元的负极还与负极充放电端口电连接，i为正整数，使得各电池单元通过各DC-DC转换模块与正极充放电端口和负极充放电端口构成串联回路，可以减小回路中的电流，减少化成过程中的能量损耗，提高能量利用率。
可选的，图2为本发明实施例提供的另一种电池化成系统的结构示意图，如图2所示，第一充放电单元214包括第一电容C1和第一电感L1；第一电感L1电连接于第一DC-DC转换开关211的输出端与电池单元10的正极之间；第一电容C1电连接于第一DC-DC转换开关211的输出端与电池单元10的负极之间。
其中，第一电容C1包括电解电容或瓷片电容等，第一电感L1包括绕线电感或薄膜电感等，可以根据实际需要进行选用，此处不做具体限定。
具体的，第一电容C1和第一电感L1构成第一充放电单元214，在向电池单元10充电时，第一DC-DC转换开关211输出的电信号通过第一电感L1传输至电池单元10的正极，以稳定输入至电池单元10的电信号，提高信号质量；当停止向电池单元10充电时，第一DC-DC转换开关211断开，第二DC-DC转换开关212导通，转换开关状态切换瞬间，第一电感L1中的电能可以释放至第一电容C1中，即向第一电容C1充电，防止第一电感L1中的电能无法及时释放而导致电池化成系统工作异常，提高电池化成系统的工作可靠性和稳定性。
可以理解的是，第一充放电单元214的具体结构可以根据需要进行设置，图2中示例性的示出了一种第一充放电单元214的结构，还可为其他，此处不做具体限定。
可选的，参考图2，第二充放电单元213包括第二电感L2，在第i+1级DC-DC转换模块20中，第二电感L2电连接于第i级电池单元10的负极与第i+1级DC-DC转换模块20中第一DC-DC转换开关211的输入端和第二DC-DC转换开关212的输入端之间；在第一级DC-DC转换模块20中，第二电感L2电连接于正极充放电端口in+与第一DC-DC转换开关211的输入端和第二DC-DC转换开关212的输入端之间。
具体的，正极充放电端口in+的电信号经过第二电感L2时，电信号可以在电感中形成环绕磁场，该环绕磁场会产生反向电动势，以抵消电信号的波动等变化，用于稳定电信号，提高信号质量；第i+1级DC-DC转换模块20中各第一DC-DC转换开关211的输入端和各第二DC-DC转换开关212的输入端均通过第二电感L2与第i级电池单元10的负极电连接，第二电感L2可以减小由上一级电池单元10的负极输入的电信号波动程度，提高信号质量。
可以理解的是，第二充放电单元213的具体结构可以根据需要进行设置，图2中示例性的示出了一种第二充放电单元213的结构，还可为其他，此处不做具体限定。
可选的，图3为本发明实施例提供的又一种电池化成系统的结构示意图，如图3所示，电池化成系还包括与多级电池单元10一一对应设置的多个电池管理模块40、以及与多级电池单元10一一对应设置的多个采样模块50；采样模块50分别与电池管理模块40和电池单元10对应电连接；采样模块50用于采集电池单元10的电参数，并反馈至电池管理模块40；电池管理模块40分别与电池单元10对应的DC-DC转换模块20中的各第一DC-DC转换开关211的控制端和各第二DC-DC转换开关212的控制端电连接；电池管理模块40用于根据电参数控制第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212分时导通。
其中，采样模块50的具体结构可以根据采样的电参数进行设置，此处不做具体限定。电参数包括电池单元10的电压、电流和电量等。
具体的，采样模块50将采集的电压或电流等电参数反馈至电池管理模块40中，电池管理模块40根据电参数和内部的控制逻辑，控制第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212分时导通。示例性的，采样模块50采集的电参数为电压，电池管理模块40还可以与电池单元10电连接，以获取电池单元10的化成电压，以便在采集电压与化成电压差值较大时，电池管理模块40可以控制各DC-DC转换器21中第一DC-DC转换开关211持续导通（向第一DC-DC转换开关211输出脉宽调制信号的占空比为100%），控制第二DC-DC转换开关212持续断开（向第二DC-DC转换开关212输出脉宽调制信号的占空比为0%）；当采集电压与化成电压差值较小时，电池管理模块40控制一部分DC-DC转换器21中第一DC-DC转换开关211间断导通（向第一DC-DC转换开关211输出脉宽调制信号的占空比为50%），控制第二DC-DC转换开关212间续断开（向第二DC-DC转换开关212输出脉宽调制信号的占空比为50%），其中，向第一DC-DC转换开关211输出脉宽调制信号的波形和向第二DC-DC转换开关212输出脉宽调制信号的波形相反，控制另一部分DC-DC转换器21中第一DC-DC转换开关211持续断开（向第一DC-DC转换开关211输出脉宽调制信号的占空比为0%），控制第二DC-DC转换开关212持续导通（向第二DC-DC转换开关212输出脉宽调制信号的占空比为100%），如此，通过各采样模块50获取各电池单元10的电参数，以便电池管理模块40根据电参数对各电池单元10的充电电流进行微调，在各电池单元10充电速率保持一致的情况下提高化成速率，同时提高各电池单元10的充电安全性。
可以理解的是，上述仅示例出了一种电池管理模块中的控制逻辑，电池管理模块根据电参数控制第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212分时导通的控制逻辑还可为其他，此处不做具体限定。
可选的，图4为本发明实施例提供的再一种电池化成系统的结构示意图，如图4所示，采样模块50包括电压采样单元51和电流采样单元52；电压采样单元51电连接于电池单元10的正极与负极之间；电压采样单元51用于采集电池单元10的电压信号；第i级电池单元10对应的电流采样单元52电连接于第i级电池单元10的负极与第i+1级DC-DC转换模块20中各第二充放电单元213之间；最后一级电池单元10对应的电流采样单元52电连接于最后一级电池单元10的负极与负极充放电端口in-之间。
其中，电压采样单元51用于采集电池单元10正极与负极之间的电压，电流采样单元52用于采集流经电池单元10的电流，电压采样单元51和电流采样单元52的具体结构可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。
具体的，电压采样单元51将获取的关于电池单元10的电压信号反馈至电池管理模块40中，电流采样单元52将获取的关于电池单元10的电流信号反馈至电池管理模块40中，以便电池管理模块40根据电压信号和电流信号以及内部的控制算法或控制逻辑，确定与电池单元10对应设置的DC-DC转换模块20中各第一DC-DC转换开关211和第二DC-DC转换开关212的分时导通状态，提高电池单元10的化成效率。
可选的，图5为本发明实施例提供的一种电池化成系统的结构示意图，如图5所示，电池化成系统还包括与多级电池单元10一一对应设置的多个滤波模块60；滤波模块60电连接于电池单元10的正极和负极之间。
具体的，滤波模块60可以包括电感或电容等滤波器件，可以根据实际需要进行设计，滤波模块60可以将DC-DC转换模块20输出的电信号进行滤波处理后输入至电池单元10，消除由于噪声等干扰造成的扰动，以降低输出至电池单元10的电信号纹波，提高电信号精度和稳定性，保护电池单元10。
可以理解的是，滤波模块60的具体结构可以根据实际需要进行设计，在能够满足其功能的前提下，本发明实施例对滤波模块60的具体结构不做限定。示例性的，滤波模块60包括至少一个第二电容C2，各第二电容C2并联连接于电池单元10的正极和负极之间。其中，第二电容C2包括电解电容或瓷片电容等，第二电容C2的数量可以根据实际需要进行设置，各第二电容C2并联构成滤波模块60，用于对第一充放电单元214输出的电信号进行滤波，消除噪声等干扰造成的扰动，提高输出至电池单元10处的电信号精度和稳定性。
可选的，图6为本发明实施例提供的另一种电池化成系统的结构示意图，如图6所示，电池化成系统还包括AC-DC转换器70；AC-DC转换器70分别与交流信号端A、正极充放电端口in+和负极充放电端口in-电连接；AC-DC转换器70用于将正极充放电端口in+和负极充放电端口in-之间的直流信号转换为交流信号提供至交流信号端A，或者，将交流信号端A的交流信号转换为直流信号提供至正极充放电端口in+和负极充放电端口in-。
其中，AC-DC转换器70可以将直流信号转换为交流信号，或者，将交流信号转换为直流信号，AC-DC转换器70的功率流向可以是双向的。
具体的，交流信号端A的交流信号可以由电网电源提供，电网电源提供的交流信号包括220V交流信号或380V交流信号，可以根据实际需要进行设置，向电池单元10进行充电时，AC-DC转换器70将交流信号端A的交流信号转换为直流信号传输至第一级DC-DC转换模块20的第二充放电单元213中，然后通过第一DC-DC转换开关211和第一充放电单元214传输至电池单元10，以便向电池单元10充电；当电池单元10放电时，各电池单元10的电信号通过正极和负极分别传输至正极充放电端口in+和负极充放电端口in-，AC-DC转换器70将正极充放电端口in+和负极充放电端口in-之间的直流信号转换为交流信号传输至交流信号端A。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种电池化成系统的控制方法，图7为本发明实施例提供的电池化成系统的控制方法的流程图，该方法适用于对电池的化成过程进行控制的情况，该方法可采用本发明提供的电池化成系统执行，该电池化成系统可采用硬件和/或软件的形式实现，如图7所示，电池化成系统的控制方法包括：
S10、分别获取各级电池单元的电参数。
其中，电参数包括电压和/或电流等。
具体的，可以通过电压采样表获取各级电池单元的电压信号，以及通过电流采样表获取各级电池单元的电流信号，或者通过采样模块获取各级电池单元的电参数等，可以根据实际需要进行设置，此处不做具体限定。
S20、根据各级电池单元的电参数，分别确定与各级电池单元对应的各级DC-DC转换模块中的各第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关的导通状态。
其中，同一DC-DC转换器中，第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关分时导通。
示例性的，电参数包括电压，当获取的电压信号与化成电压差值较大时，则控制与该电池单元连接的各DC-DC转换器中第一DC-DC转换开关持续导通（向第一DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的占空比为100%），控制第二DC-DC转换开关持续断开（向第二DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的占空比为0%）；当获取的电压信号与化成电压差值较小时，则控制一部分DC-DC转换器中第一DC-DC转换开关间断导通（向第一DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的占空比为50%），控制第二DC-DC转换开关间续断开（向第二DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的占空比为50%），其中，向第一DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的波形和向第二DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的波形相反，控制另一部分DC-DC转换器中第一DC-DC转换开关持续断开（向第一DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的占空比为0%），控制第二DC-DC转换开关持续导通（向第二DC-DC转换开关输出脉宽调制信号的占空比为100%），如此，通过获取各电池单元的电参数，以便根据各电池单元的电参数，对各电池单元的充电电流进行微调，在各电池单元充电速率保持一致的情况下提高化成速率，同时提高各电池单元的充电安全性。
可以理解的是，上述仅示例出了根据各级电池单元的电参数，分别确定与各级电池单元对应的各级DC-DC转换模块中的各第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关的导通状态的一种控制逻辑，根据电参数控制第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关分时导通的控制逻辑还可为其他，此处不做具体限定。
本发明实施例提供的技术方案，通过分别获取各级电池单元的电参数，以根据各级电池单元的电参数，分别确定与各级电池单元对应的各级DC-DC转换模块中的各第一DC-DC转换开关和第二DC-DC转换开关的导通状态，提高向电池单元提供的电信号精度，进而提高电池单元的化成效率。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种电池化成系统，其特征在于，包括：多级电池单元、与多级所述电池单元一一对应设置的多级DC-DC转换模块；
每级所述DC-DC转换模块包括多个DC-DC转换器，每个所述DC-DC转换器包括第一充放电单元、第一DC-DC转换开关、第二DC-DC转换开关和第二充放电单元；
同一所述DC-DC转换器中，所述第一DC-DC转换开关的输出端与所述第一充放电单元的第一端电连接，所述第一充放电单元的第二端与所述第二DC-DC转换开关的输出端电连接；所述第一充放电单元的第三端与所述电池单元的正极对应电连接，所述第二DC-DC转换开关的输出端与所述电池单元的负极对应电连接；所述第一DC-DC转换开关的输入端和所述第二DC-DC转换开关的输入端均与所述第二充放电单元的第二端电连接；
第i+1级所述DC-DC转换模块中各所述第二充放电单元的第一端与第i级所述电池单元的负极电连接；第一级所述DC-DC转换模块中的各所述第二充放电单元的第一端与正极充放电端口电连接；最后一级所述电池单元的负极还与负极充放电端口电连接；i为正整数；
其中，同一所述DC-DC转换器中，所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关分时导通；
在所述电池化成系统的初始工作阶段，同一级所述DC-DC转换模块中的各所述DC-DC转换器全部向电池单元充电，各所述DC-DC转换器中的所述第一DC-DC转换开关导通，所述第二DC-DC转换开关断开；在充电过程中，当所述电池单元的正极和负极之间的电压与化成电压差值较大时，则控制与该所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的各所述DC-DC转换器全部向电池单元充电；当所述电池单元的正极和负极之间的电压与所述化成电压差值较小时，则控制与该所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的部分所述DC-DC转换器向电池单元充电；当所述电池单元的正极和负极之间的电压与所述化成电压接近或相等时，则控制与该所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的各所述DC-DC转换器均停止向所述电池单元充电，各所述DC-DC转换器中的所述第一DC-DC转换开关断开，所述第二DC-DC转换开关导通。
2.根据权利要求1所述的电池化成系统，其特征在于，所述第一充放电单元包括：第一电容和第一电感；
所述第一电感电连接于所述第一DC-DC转换开关的输出端与所述电池单元的正极之间；
所述第一电容电连接于所述第一DC-DC转换开关的输出端与所述电池单元的负极之间。
3.根据权利要求1所述的电池化成系统，其特征在于，所述第二充放电单元包括：第二电感；
在第i+1级所述DC-DC转换模块中，所述第二电感电连接于所述第i级所述电池单元的负极与所述第i+1级所述DC-DC转换模块中第一DC-DC转换开关的输入端和所述第二DC-DC转换开关的输入端之间；
在第一级所述DC-DC转换模块中，所述第二电感电连接于所述正极充放电端口与所述第一DC-DC转换开关的输入端和所述第二DC-DC转换开关的输入端之间。
4.根据权利要求1所述的电池化成系统，其特征在于，还包括：与多级所述电池单元一一对应设置的多个电池管理模块、以及与多级所述电池单元一一对应设置的多个采样模块；
所述采样模块分别与所述电池管理模块和所述电池单元对应电连接；所述采样模块用于采集所述电池单元的电参数，并反馈至所述电池管理模块；
所述电池管理模块分别与所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的各所述第一DC-DC转换开关的控制端和各所述第二DC-DC转换开关的控制端电连接；
所述电池管理模块用于根据所述电参数控制所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关分时导通。
5.根据权利要求4所述的电池化成系统，其特征在于，所述采样模块包括：电压采样单元和电流采样单元；
所述电压采样单元电连接于所述电池单元的正极与负极之间；所述电压采样单元用于采集所述电池单元的电压信号；
第i级所述电池单元对应的所述电流采样单元电连接于第i级所述电池单元的负极与第i+1级所述DC-DC转换模块中各所述第二充放电单元之间；
最后一级所述电池单元对应的所述电流采样单元电连接于最后一级所述电池单元的负极与所述负极充放电端口之间。
6.根据权利要求1所述的电池化成系统，其特征在于，还包括：与多级所述电池单元一一对应设置的多个滤波模块；
所述滤波模块电连接于所述电池单元的正极和负极之间。
7.根据权利要求6所述的电池化成系统，其特征在于，所述滤波模块包括至少一个第二电容；
各所述第二电容并联连接于所述电池单元的正极和负极之间。
8.根据权利要求1所述的电池化成系统，其特征在于，还包括：AC-DC转换器；
所述AC-DC转换器分别与交流信号端、所述正极充放电端口和所述负极充放电端口电连接；所述AC-DC转换器用于将所述正极充放电端口和所述负极充放电端口之间的直流信号转换为交流信号提供至所述交流信号端，或者，将所述交流信号端的交流信号转换为直流信号提供至所述正极充放电端口和负极充放电端口。
9.一种电池化成系统的控制方法，采用权利要求1-8任一项所述的电池化成系统执行，其特征在于，所述电池化成系统的控制方法包括：
分别获取各级所述电池单元的电参数；
根据各级所述电池单元的所述电参数，分别确定与各级所述电池单元对应的各级所述DC-DC转换模块中的各所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关的导通状态；其中，同一所述DC-DC转换器中，所述第一DC-DC转换开关和所述第二DC-DC转换开关分时导通；
在所述电池化成系统的初始工作阶段，同一级所述DC-DC转换模块中的各所述DC-DC转换器全部向电池单元充电，各所述DC-DC转换器中的所述第一DC-DC转换开关导通，所述第二DC-DC转换开关断开；在充电过程中，当所述电池单元的正极和负极之间的电压与化成电压差值较大时，则控制与该所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的各所述DC-DC转换器全部向电池单元充电；当所述电池单元的正极和负极之间的电压与所述化成电压差值较小时，则控制与该所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的部分所述DC-DC转换器向电池单元充电；当所述电池单元的正极和负极之间的电压与所述化成电压接近或相等时，则控制与该所述电池单元对应的所述DC-DC转换模块中的各所述DC-DC转换器均停止向所述电池单元充电，各所述DC-DC转换器中的所述第一DC-DC转换开关断开，所述第二DC-DC转换开关导通。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311369065.9A CN117154240B (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 一种电池化成系统及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311369065.9A CN117154240B (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 一种电池化成系统及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117154240A CN117154240A (zh) | 2023-12-01 |
| CN117154240B true CN117154240B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=88897074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311369065.9A Active CN117154240B (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 一种电池化成系统及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117154240B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN214542333U (zh) * | 2021-03-30 | 2021-10-29 | 时代一汽动力电池有限公司 | 一种电池串联化成分容设备 |
| CN113852161A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-28 | 西安快舟机电科技有限公司 | 可实现恒压充电的串联化成、分容电路 |
| CN115360783A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-18 | 福建星云电子股份有限公司 | 一种串联式化成分容装置及方法 |
| CN115663975A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-31 | 武汉精能电子技术有限公司 | 一种电池充放电管理电路及系统 |
-
2023
- 2023-10-23 CN CN202311369065.9A patent/CN117154240B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN214542333U (zh) * | 2021-03-30 | 2021-10-29 | 时代一汽动力电池有限公司 | 一种电池串联化成分容设备 |
| CN113852161A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-28 | 西安快舟机电科技有限公司 | 可实现恒压充电的串联化成、分容电路 |
| WO2023045269A1 (zh) * | 2021-09-26 | 2023-03-30 | 西安快舟机电科技有限公司 | 可实现恒压充电的串联化成、分容电路 |
| CN115360783A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-18 | 福建星云电子股份有限公司 | 一种串联式化成分容装置及方法 |
| CN115663975A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-31 | 武汉精能电子技术有限公司 | 一种电池充放电管理电路及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117154240A (zh) | 2023-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20210249883A1 (en) | Supercapacitor based energy storage device | |
| CN104158273A (zh) | 电池化成分容系统 | |
| CN111049222A (zh) | 电源装置 | |
| CN105356561A (zh) | 双电池充放电系统及方法 | |
| CN105939107A (zh) | 一种混合型准开关升压dc-dc变换器 | |
| CN114744698A (zh) | 一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑 | |
| CN110138217B (zh) | 一种三端口dc-dc变换器及其控制方法 | |
| CN104753445A (zh) | 太阳能供电装置 | |
| CN210490543U (zh) | 一种多级储能元件并联充放电系统 | |
| CN113725964A (zh) | 三电芯电池的充放电控制电路及其控制方法、终端设备 | |
| CN211266526U (zh) | 电源装置 | |
| CN117154240B (zh) | 一种电池化成系统及其控制方法 | |
| WO2022217721A1 (zh) | 智慧电池 | |
| CN214154112U (zh) | 一种二合一电源 | |
| CN109103873B (zh) | 一种具有直流dvr的大容量直流储能装置 | |
| CN111404220A (zh) | 电池管理芯片、电池管理系统、电子设备及供电方法 | |
| CN212012174U (zh) | 一种储能逆变器充放电控制电路 | |
| CN213817329U (zh) | 一种电池合路器 | |
| CN219477641U (zh) | 一种双向充电器 | |
| US20230361582A1 (en) | Control circuit apparatus of battery system and battery management system | |
| Akter et al. | Capacitor-less bidirectional synchronous buck-boost converter for vanadium redox flow battery | |
| CN211880118U (zh) | 电池管理芯片、电池管理系统及电子设备 | |
| CN114123283A (zh) | 直流变压器及其控制方法 | |
| CN219107111U (zh) | 电池群并联装置 | |
| CN213093924U (zh) | 一种带温度反馈的铅酸蓄电池充放电机 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |