CN117955193A - 供电系统、控制方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种供电系统、控制方法及存储介质，供电系统包括：第一开关、换电模块、换电连接器以及储电模块，换电模块包括双向换流器和换电管理系统，储电模块包括换电舱和电池包管理系统，换电舱包括多个电池包和接触器，接触器包括多个第二开关，每个第二开关的一端连接一个电池包，每个第二开关的另一端共接后连接所述换电连接器的第二输电端。本申请技术方案可以实现换电模块对任意一个电池包进行充电，当某个电池包出现故障时，换电模块可以对其他电池包进行充电，提高了换电模块的利用率。

Description

供电系统、控制方法及存储介质

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种供电系统、控制方法及存储介质。

背景技术

现有技术中充电系统包括并联充电机组、多个充电仓位和控制器，每个充电仓位的输入端与并联充电机组的输出端电连接，每个充电仓位的输出端与待充电电池电连接，且每个充电仓位的输入端和输出端之间具有能够控制该充电仓位的电路通断的接触器，控制器与并联充电机组和多个充电仓位均连接。上述现有技术中一个充电仓对应一个动力电池，充电模式固定，利用率低，并且充电机出现故障时无法对其对应的动力电池进行充电。

发明内容

本发明实施例提供一种供电系统、控制方法及存储介质，以解决现有供电系统中充电模式固定、利用率低以及充电机出现故障时无法对其对应的动力电池进行充电的问题。

本申请第一方面提供一种供电系统，所述供电系统包括：

第一开关，其第一端连接电网；

换电模块，其包括双向换流器和换电管理系统，所述双向换流器的第一端连接所述第一开关的第二端，所述换电管理系统分别连接所述第一开关的控制端和所述双向换流器的控制端；

换电连接器，其第一输电端连接所述双向换流器的第二端，其第一通讯端连接所述换电管理系统的通讯端；

储电模块，其包括换电舱和电池包管理系统，所述换电舱包括多个电池包和接触器，所述接触器包括多个第二开关，每个第二开关的一端连接一个电池包，每个第二开关的另一端共接后连接所述换电连接器的第二输电端，所述电池包管理系统分别连接所述每个电池包，所述电池包管理系统还连接所述换电连接器的第二通讯端。

本申请第二方面提供一种供电系统的控制方法，基于第一方面所述的供电系统，所述控制方法包括：

当所述电网正常供电时，控制所述第一开关导通，使所述双向换流器将所述电网中的交流电转换成直流电，并将所述直流电通过所述换电连接器输出给所述换电舱中的电池包。

本申请第三方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述方法的步骤。

本申请提供一种供电系统、控制方法及存储介质，供电系统包括：第一开关、换电模块、换电连接器以及储电模块，换电模块包括双向换流器和换电管理系统，储电模块包括换电舱和电池包管理系统，换电舱包括多个电池包和接触器，接触器包括多个第二开关，每个第二开关的一端连接一个电池包，每个第二开关的另一端共接后连接所述换电连接器的第二输电端。本申请技术方案可以实现换电模块对任意一个电池包进行充电，当某个电池包出现故障时，换电模块可以对其他电池包进行充电，提高了换电模块的利用率，此外，当电池包出现故障时，可以通过断开充电包对应接触器中的第二开关，使发生故障的电池包与供电系统相隔离，实现了其余电池包的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的一种供电系统的结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的一种供电系统的结构示意图；

图3是本申请实施例一提供的一种供电系统中的电池管理系统与换电舱连接的结构示意图；

图4是本申请实施例三提供的一种供电系统中的换电管理系统与双向换电模块连接的结构示意图；

图5是本申请实施例五提供的一种供电系统的结构示意图；

图6是本申请实施例五提供的一种供电系统中的电池管理子系统与换电舱连接的结构示意图；

图7是本申请实施例五提供的一种供电系统中的换电管理子系统与双向换电模块连接的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请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。

应理解，以下实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请实施例提供一种供电系统、控制方法及存储介质，应用于充电设备中，例如充电桩、充电站等。本申请实施例对供电系统的结构、内部换电模块的功能进行改进，可以实现提升内部换电模块的利用率以及实现电网断电时正常工作。本申请技术方案包括以下六个实施例，其中，本申请实施例一提供一种供电系统，可以实现供电系统中的换电模块对任意一个电池包进行充电，提高了换电模块的利用率。本申请实施例二提供一种供电系统，关注于电池包的故障，实现在某个电池包出现故障对其进行隔离，不影响其他电池包的正常工作。本申请实施例三提供一种供电系统，关注于双向换电模块的换电效率，通过调节双向换电模块的换电效率延长双向换电模块的使用寿命。本申请实施例四提供一种供电系统，关注于出现电网失电的状况，实现电网失电时双向换电模块反向供电使换电管理系统仍然正常工作。本申请实施例五提供一种供电系统，关注于设置多个换电连接器和换电舱。实施例六提供一种供电系统的控制方法，关注于以换电管理系统为主体的控制方法。

在实施例一中，如图2和图3所示，提供一种供电系统，供电系统包括：

第一开关102，其第一端连接电网101；

换电模块103，其包括双向换流器131和换电管理系统132，双向换流器131的第一端连接第一开关102的第二端，换电管理系统132分别连接第一开关102的控制端和双向换流器131的控制端；

换电连接器104，其第一输电端连接双向换流器131的第二端，其第一通讯端连接换电管理系统132的通讯端；

储电模块105，其包括换电舱151和电池包管理系统152，换电舱151包括多个电池包和接触器，接触器包括多个第二开关154，每个第二开关154的一端连接一个电池包，每个第二开关154的另一端共接后连接换电连接器104的第二输电端，电池包管理系统152分别连接每个电池包，电池包管理系统152还连接换电连接器104的第二通讯端。

其中，第一开关102的一个功能是电网101正常供电时处于导通状态，使电网101为供电系统供电，第一开关102的另一个功能是电网101失电时处于关断状态，将电网101与供电系统中的换电模块103分隔开，以保护后端的换电模块103与储电模块。

其中，换电模块103的功能是将接收的电能转化为合适的电能，经过换电连接器104输送至储电模块。换电模块103包括双向换流器131和换电管理系统132，双向换流器131的一个功能是将电网101输出的交流电转换成直流电输出给换电连接器104，双向换流器131的另一个功能是将换电连接器104输出的直流电进行转换后输出给换电管理系统132。双向换流器131的结构可以包括交流直流转换器和直流直流转换器，以实现不同方向输入电流的转换。换电管理系统132的一个功能是根据电网101的输电状态控制第一开关102的导通或者断开，尤其在电网101失电的情况下，换电管理系统132检测到电网101有电时向第一开关102发送指令进行自动合闸恢复送电，以保障供电系统的有效运行；换电管理系统132的另一个功能是作为整个供电系统的神经中枢，负责监控第一开关102的状态并实时监测其电压，同时接受电池包管理系统152上传的设备状态及其参数。

其中，换电连接器104为换电模块103和储电模块的连接枢纽，换电连接器104包括输电线和信号线，一个功能是双向换流器131与换电舱151之间通过换电连接器104输送电流，另一个功能是电池包管理系统152与换电管理系统132之间通过换电连接器104输送通讯信号。

其中，如图3所示，储电模块包括换电舱151和电池包管理系统152，换电舱151包括多个电池包153和接触器，接触器包括多个第二开关154，每个第二开关154的一端连接一个电池包，每个第二开关154的另一端共接后连接换电连接器104的第二输电端，由于第二开关154的另一端共接，当每个第二开关154闭合时换电连接器104输出的电流可以进入到每个电池包中，当某个电池包出现故障时，通过关断给电池包连接的第二开关实现与故障电池包的隔离。

其中，电池包管理系统152分别连接每个电池包，实时监测接触器每个第二开关的状态和所有电池包的电流电压参数，同时将状态信息上传至换电管理系统132。

其中，当电网101正常供电时，换电管理系统132控制开关导通，双向换流器131将电网101中的交流电转换成直流电，并通过换电连接器104输出给换电舱151中的电池包，为每个电池包供电。

本实施例一的技术效果在于：在储能模块105中设置多个第二开关，每个第二开关的一端连接一个电池包，每个第二开关的另一端共接后连接换电连接器104的第二输电端，可以实现换电模块103对任意一个电池包进行充电，当某个电池包出现故障时，换电模块103可以对其他电池包进行充电，提高了换电模块103的利用率，此外，当电池包出现故障时，可以通过断开充电包对应接触器中的第二开关，使发生故障的电池包与供电系统相隔离，实现了其余电池包的正常工作。

在实施例二中，如图2和图3所示，提供一种供电系统，与实施例一的不同点在于实施例二增加了电池包出现故障时电池包管理系统152和换电管理系统132的工作方式：

电池包管理系统152检测接触器的工作状态以及每个电池包153的电参数，并发送给换电管理系统132；换电管理系统132根据每个电池包的电参数检测到电池包发生故障时，控制发生故障的电池包对应的接触器中的第二开关断开。

其中，换电管理系统132连接接触器中每个开关的控制端，当任意一个电池包出现充电故障时，电池包管理系统152将其故障状态会上传至换电管理系统132，换电管理系统132根据设定的条件判定电池包发生故障后，例如，过流、过压、短路等故障，将发送操作指令至电池包对应的接触器中的第二开关并使其分闸，以此切除故障，保证其他电池包的正常充电，同时电池包管理子系统监测执行后，并将其处理结果上传至换电管理系统132，以实现设备故障自我诊断。

本实施例二的技术效果在于：当任意一个电池包出现充电故障时，换电管理系统控制电池包对应的接触器中的第二开关断开，以此切除故障，保证其他电池包的正常充电。

在实施例三中，如图2所示，提供一种供电系统，本实施例三与实施例一的区别是增加了调节双向换流器131的换电效率操作，具体工作方式为：

电池包管理系统152获取外部用电设备的供电需求并发送给换电管理系统132，换电管理系统132根据供电需求调节双向换流器131的换电效率。

其中，换电舱151连接外部用电设备时电池包管理系统152与外部用电设备进行通讯，电池包管理系统152获取外部用电设备的供电需求，例如电量或者电压，换电管理系统132根据供电需求调节双向换流器131的输出。

其中，作为双向换流器131结构的一种实施方式，如图4所示，双向换流器131包括功率分配器133和多个双向换电子模块134，功率分配器连接换电管理系统132和每个双向换电子模块134，换电管理系统132根据供电需求获取双向换电子模块的工作数量，并将工作数量发送至功率分配器，功率分配器控制与工作数量相应的双向换电子模块工作。

其中，换电管理系统132实时监测功率分配器133的状态和所有双向换电子模块134的工作状态，同时将相关信息上传至换电管理系统132；功率分配器133主要功能是根据换电管理系统132的指令通过控制双向换电子模块134的工作数量调节换电效率，如在紧急情况或快速换电模式下，投入全部的双向换电子模块134，保证功率输出最大，节省换电时间；如常规模式下，可以按实际需要投入双向换电子模块134的工作数量，或根据双向换电子模块134的使用频次来投入，最大限度地延长设备使用寿命。

本实施例三的技术效果在于：可以实现根据供电需求选择合适数量的双向换电子模块进行转换，延长了双向换电子模块的使用寿命。

在实施例四中，如图2所示，提供一种供电系统，本实施例四与实施例一的区别是增加了电网101失电状态下的工作方式：

当电网101失电时，换电管理系统132控制第一开关102断开，双向换流器131将换电舱151中的电池包的直流电进行转换后为换电管理系统132供电，换电舱151中的电池包为电池包管理系统152供电。

其中，现有技术中没有涉及整个供电系统失去电源的情形，在这种情况下，系统的所有设备状态均无法检测和记录，不利于故障处理。本实施例中在检测到电网101失电时，储电装置通过放电为换电装置的换电管理系统132及电池包管理系统152进行供电，保持供电系的离网待机功能，仍可实时监测记录设备的状态；当换电管理系统132检测到电网101侧电压恢复正常时，可通过换电管理系统132发出指令给电动开关进行合闸操作，从而使供电系统恢复联网运行。

本实施例四的技术效果在于：在电网101失电情况下，储电装置通过放电为换电装置的换电管理系统132及电池包管理系统152进行供电，换电管理系统132及电池包管理系统152仍然进行工作，能够及时诊断电池包出现的故障，保证了供电系统的正常工作。

在实施例五中，如图5至图7所示，提供一种供电系统，本实施例五与实施例一的区别是增加了多个换电连接器104和多个换电舱151，具体如下：

换电连接器104的数量为多个，换电管理子系统包括多个换电管理子系统，双向换流器131包括多组双向换电组件，每组双向换电组件包括功率分配器133和多个双向换电模块103，功率分配器133的一端连接开关的第二端，功率分配器133的另一端连接每个双向换电模块103的一端，每个双向换电模块103的另一端连接一个换电连接器104，每组双向换电组件中的功率分配器和多个双向换电模块103还连接一个换电管理子系统。

电池包管理系统152包括多个电池包管理子系统，换电舱151的数量为多个，每个换电舱151内的多个电池包通过接触器连接一个换电连接器104，每个换电舱151内的多个电池包和接触器还连接一个电池包管理子系统。

其中，换电管理子系统对应一个双向换电组件、个换电连接器、一个电池管理子系统以及一个换电舱，换电管理子系统具体功能与上述实施例中换电管理系统的功能相同，电池管理子系统与上述实施例中电池管理系统的功能相同。

本实施例五的技术效果为：设置多个换电连接器104和多个换电舱151，可以实现一个双向换流器131向多个换电舱151供电。

在实施例六中，提供一种供电系统的控制方法，基于上述实施例提供的供电系统，控制方法包括：

当电网正常供电时，控制第一开关导通，使双向换流器将电网中的交流电转换成直流电，并将直流电通过换电连接器输出给换电舱中的电池包。

进一步的，控制方法还包括：

接收电池包管理系统发送的接触器的工作状态以及每个电池包的电参数，根据每个电池包的电参数检测到电池包发生故障时，控制发生故障的电池包对应的接触器中的第二开关断开。

进一步的，控制方法还包括：

获取电池包管理系统发送的外部用电设备的供电需求，根据供电需求调节双向换流器的换电效率。

进一步的，双向换流器包括功率分配器和多个双向换电子模块，根据供电需求调节双向换流器的换电效率包括：

根据供电需求获取双向换电子模块的工作数量，并将工作数量发送至功率分配器，使功率分配器控制与工作数量相应的双向换电子模块工作。

本实施例六的技术效果在于：本控制方法具备故障自诊断功能，可以切除换电舱内局部电池包引起的故障，同时换电装置具备双向换电功能，在检测到供电系统失电时，储电装置通过放电为换电装置的换电管理系统及电池包管理系统进行供电，保持供电系的离网待机功能，仍可实时监测记录设备的状态；当换电管理系统检测到电网侧电压恢复正常时，可通过换电管理系统发出指令给电动开关进行合闸操作，从而使供电系统恢复联网运行。

在一个实施例中，一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的控制方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：

第一开关，其第一端连接电网；

换电模块，其包括双向换流器和换电管理系统，所述双向换流器的第一端连接所述第一开关的第二端，所述换电管理系统分别连接所述第一开关的控制端和所述双向换流器的控制端；

换电连接器，其第一输电端连接所述双向换流器的第二端，其第一通讯端连接所述换电管理系统的通讯端；

储电模块，其包括换电舱和电池包管理系统，所述换电舱包括多个电池包和接触器，所述接触器包括多个第二开关，每个第二开关的一端连接一个电池包，每个第二开关的另一端共接后连接所述换电连接器的第二输电端，所述电池包管理系统分别连接所述每个电池包，所述电池包管理系统还连接所述换电连接器的第二通讯端。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，当所述电网正常供电时，所述换电管理系统控制所述第一开关导通，所述双向换流器将所述电网中的交流电转换成直流电，并通过所述换电连接器输出给所述换电舱中的电池包。

3.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电池包管理系统检测所述接触器的工作状态以及每个电池包的电参数，并发送给所述换电管理系统；

所述换电管理系统根据每个电池包的电参数检测到电池包发生故障时，控制发生故障的电池包对应的所述接触器中的第二开关断开。

4.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述电池包管理系统获取外部用电设备的供电需求并发送给所述换电管理系统，所述换电管理系统根据所述供电需求调节所述双向换流器的换电效率。

5.如权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述双向换流器包括功率分配器和多个双向换电子模块，所述功率分配器连接所述换电管理系统和每个双向换电子模块，所述换电管理系统根据供电需求获取双向换电子模块的工作数量，并将所述工作数量发送至所述功率分配器，所述功率分配器控制与所述工作数量相应的双向换电子模块工作。

6.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，当所述电网失电时，所述换电管理系统控制所述第一开关断开，所述双向换流器将所述换电舱中的电池包的直流电进行转换后为所述换电管理系统供电，所述换电舱中的电池包为所述电池包管理系统供电。

7.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述换电连接器的数量为多个，所述换电管理子系统包括多个换电管理子系统，所述双向换流器包括多组双向换电组件，每组双向换电组件包括功率分配器和多个双向换电模块，所述功率分配器的一端连接所述第二开关的第二端，所述功率分配器的另一端连接每个双向换电模块的一端，每个双向换电模块的另一端连接一个换电连接器，每组双向换电组件中的功率分配器和多个双向换电模块还连接一个换电管理子系统。

8.如权利要求7所述的供电系统，其特征在于，所述电池包管理系统包括多个电池包管理子系统，所述换电舱的数量为多个，每个换电舱内的多个电池包通过接触器连接一个换电连接器，每个换电舱内的多个电池包和接触器还连接一个电池包管理子系统。

9.一种供电系统的控制方法，基于权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述控制方法包括：

当所述电网正常供电时，控制所述第一开关导通，使所述双向换流器将所述电网中的交流电转换成直流电，并将所述直流电通过所述换电连接器输出给所述换电舱中的电池包。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

接收所述电池包管理系统发送的所述接触器的工作状态以及每个电池包的电参数，根据每个电池包的电参数检测到电池包发生故障时，控制发生故障的电池包对应的所述接触器中的第二开关断开。

11.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

获取所述电池包管理系统发送的外部用电设备的供电需求，根据所述供电需求调节所述双向换流器的换电效率。

12.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述双向换流器包括功率分配器和多个双向换电子模块，所述根据所述供电需求调节所述双向换流器的换电效率包括：

根据供电需求获取双向换电子模块的工作数量，并将所述工作数量发送至所述功率分配器，使所述功率分配器控制与所述工作数量相应的双向换电子模块工作。

13.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求9至12任一项所述方法的步骤。