CN213484534U - 一种电池组的备电装置及系统 - Google Patents

一种电池组的备电装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN213484534U
CN213484534U CN202021938763.8U CN202021938763U CN213484534U CN 213484534 U CN213484534 U CN 213484534U CN 202021938763 U CN202021938763 U CN 202021938763U CN 213484534 U CN213484534 U CN 213484534U
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
battery
battery pack
bus
direct current
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
Application number
CN202021938763.8U
Other languages
English (en)
Inventor
奠先容
苟江锋
程斌
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.)
BYD Co Ltd
Shenzhen BYD Auto R&D Co Ltd
Original Assignee
BYD Co Ltd
Shenzhen BYD Auto R&D 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 BYD Co Ltd, Shenzhen BYD Auto R&D Co Ltd filed Critical BYD Co Ltd
Priority to CN202021938763.8U priority Critical patent/CN213484534U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN213484534U publication Critical patent/CN213484534U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本实用新型提供了一种电池组的备电装置及系统，装置包括第一直流双向变换器，连接于所述电池组和直流母线之间；控制单元，所述控制单元用于控制所述第一直流双向变换器进行降压或升压的变换。根据本实用新型的装置及系统，通过同步交错并联的直流双向变换器，实现了电池组的双向升降压功能，兼容使用其他电压等级的电池模组降低了再制造成本。

Description

一种电池组的备电装置及系统
技术领域
本实用新型涉及电池领域，更具体地涉及电池组的备电装置。
背景技术
传统能源的日渐短缺以及所带来的环境污染，使得具有节能、环保等特点的电动汽车受到越来越广泛的关注。根据国家相关标准，当电动汽车动力电池容量衰减至80％时因续航能力不足需进行退役处理，但经过梯次利用处理仍可用于基站备电、储能等应用场合。与现有的铅酸电池应用相比，电动汽车退役电池具有能量密度高、功率密度高、温度特性好、循环寿命长、自放电率低等优点。
目前，退役动力电池的梯次利用需经过采购、运输、拆解、测试、筛选、重组等再制造过程，再制造过程复杂，导致再制造成本较高。同时，现有的电池组的备电装置不能实现升降压变换，直流母线侧的电压范围限制了重组的电池组的电压范围，即限制了电芯的串联个数，不能兼容使用其他电压等级的电池模组和电池包。而且，为实现充电限流功能，现有的备电装置额外增加了与放电开关管并联的充电限流电路，该充电限流电路只在特定的一些条件下工作，导致电路利用率不高的同时增加了系统成本，造成一定程度的浪费。
实用新型内容
考虑到上述问题而提出了本实用新型。本实用新型提供了一种电池组的备电装置及系统以至少解决上述问题之一。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种电池组的备电装置，所述装置包括：
第一直流双向变换器，连接于所述电池组与直流母线之间；
其中，所述第一直流双向变换器包括：
电池侧正极端和电池侧负极端；
串联连接的第一开关和第二开关连接于所述电池侧正极端和所述电池侧负极端之间；
串联连接的第三开关和第四开关连接于所述电池侧正极端和所述电池侧负极端之间；
母线侧正极端和母线侧负极端；
串联连接的第五开关和第六开关连接于所述母线侧正极端和所述母线侧负极端之间；
串联连接的第七开关和第八开关连接于所述母线侧正极端和所述母线侧负极端之间；
相互耦合的第一电感和第二电感；
所述第一电感的第一端连接至所述第一开关和所述第二开关之间；所述第一电感的第二端连接至所述第五开关和所述第六开关之间；
所述第二电感的第一端连接至所述第三开关和所述第四开关之间；所述第二电感的第二端连接至所述第七开关和所述第八开关之间；
所述第一电感的第二端与所述第二电感的第一端互为同名端；
控制单元，所述控制单元用于控制所述第一直流双向变换器进行双向同步交错并联的降压和升压的变换。
根据本实用新型的第二方面，提供了一种电池组的备电系统，所述系统包括：
根据第一方面所述的电池组的备电装置，电池组，直流母线，其中，所述电池组的备电装置连接于所述电池组和所述直流母线之间。
根据本实用新型的电池组的备电装置及系统，通过同步交错并联的直流双向变换器，可以实现电池组的双向升降压功能，进而可以兼容使用其他电压等级的电池模组和电池包，尤其可以直接使用退役下来的动力电池模组或者电池包，降低梯次电池的再制造成本，同时不需要增加额外的电路来实现充电限流等功能，极大降低了系统成本。
附图说明
通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是一种备电装置的示例；
图2是根据本实用新型实施例的一种电池组的备电装置200的示意性原理图；
图3是根据本实用新型实施例的电池组的备电装置中直流双向变换器正向工作时的等效电路；
图4是根据本实用新型实施例的电池组的备电装置正向工作中同步交错并联降压时的主要波形图；
图5a)-图5h)是根据本实用新型实施例的电池组的备电装置正向工作中同步交错并联降压时各个工作模态等效电路图；
图6是根据本实用新型实施例的根据本实用新型实施例的电池组的备电装置正向工作中同步交错并联升压时的主要波形图；
图7a)-图7h)是根据本实用新型实施例的电池组的备电装置正向工作中同步交错并联升压时各个工作模态等效电路图；
图8是根据本实用新型实施例的电池组的备电装置的示例；
图9是根据本实用新型实施例的电池组的备电装置的又一示例；
图10是根据本实用新型实施例的电池组的备电系统的示意性框图。
具体实施方式
为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。基于本实用新型中描述的本实用新型实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本实用新型的保护范围之内。
目前，动力电池退役后，需要将退役动力电池进行集中拆解电芯、集中筛选重新组成标准化模组后，才能投入使用。参见图1，图1示出了一种备电装置的示例。如图1所示，电池模组单元，包含多个电芯的串联、温度传感器以及电芯电压采样线等。电池模组单元的管理单元，包含放电开关管S1、充电开关管S2、电流采样电阻RS、充电限流电路、电池信息采集器BIC、微控制单元MCU等，主要负责监视电池的状态(温度、电压、荷电状态等)，为电池提供安全、电芯均衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。
其中，退役动力电池的梯次利用需经过采购、运输、拆解、测试、筛选、重组等再制造过程，再制造过程复杂，导致再制造成本较高；图1所示的备电装置不能实现升降压变换，直流母线侧的电压范围限制了重组的梯次电池的电压范围，即限制了电芯的串联个数，不能兼容使用其他电压等级的电池模组和电池包(PACK)；图1所示的备电装置为实现充电限流功能，额外增加了充电限流电路，与放电开关管S1构成并联关系，额外增加独立的充电限流电路只在特定的一些条件下工作，电路利用率不高的同时增加了系统成本，造成一定程度的浪费。
基于上述考虑，根据本实用新型实施例提供了一种电池组的备电装置。参见图2，图2示出了根据本实用新型实施例的一种电池组的备电装置200的示意性原理图，所述装置200包括：
第一直流双向变换器210，连接于所述电池组Battery与直流母线(P+和P-)之间；
其中，所述第一直流双向变换器210包括：
电池侧正极端211和电池侧负极端212；
串联连接的第一开关S1A和第二开关S3A连接于所述电池侧正极端211和所述电池侧负极端212之间；
串联连接的第三开关S1B和第四开关S3B连接于所述电池侧正极端211和所述电池侧负极端212之间；
母线侧正极端213和母线侧负极端214；
串联连接的第五开关S2A和第六开关S4A连接于所述母线侧正极端213和所述母线侧负极端214之间；
串联连接的第七开关S2B和第八开关S4B连接于所述母线侧正极端213和所述母线侧负极端214之间；
相互耦合的第一电感L1A和第二电感L1B；
所述第一电感L1A的第一端连接至所述第一开关S1A和所述第二开关S3A之间；所述第一电感L1A的第二端连接至所述第五开关S2A和所述第六开关S4A之间；
所述第二电感L1B的第一端连接至所述第三开关S1B和所述第四开关S3B之间；所述第二电感L1B的第二端连接至所述第七开关S2B和所述第八开关S4B之间；
所述第一电感L1A的第二端与所述第二电感L1B的第一端互为同名端；
控制单元220，所述控制单元220用于控制所述第一直流双向变换器210进行降压或升压的变换。
其中，根据本实用新型实施例，基于耦合电感L1A和L1B的同步交错并联控制，实现第一直流双向变换器的双向降压或升压的变换，有利于降低电感电流的变化率，使输出电流脉动频率翻倍，可以减小电流纹波、减小系统的电磁干扰(ElectromagneticInterference，EMI)以及降低开关损耗，从而提高变换器的效率。
可选地，所述电池组包括：包含至少一个电芯的电池模组单元。应了解，所述至少一个电芯可以包括串联的多个电芯。
在一些实施例中，所述电池组可以包括梯次电池。根据本实用新型实施例的备电装置，可以降低梯次电池的再制造成本，同时不需要增加额外的电路来实现充电限流等功能，极大降低了系统成本。
在一些实施例中，所述电池组还可以包括：温度传感器接口和/或电芯电压采样接口。
在一些实施例中，所述电池组包括磷酸铁锂电池或三元锂电池等。
在一些实施例中，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
所述第一开关S1A的第一端与所述电池侧负极端212连接，所述第一开关S1A的第二端与所述第二开关S3A的第一端连接，所述第二开关S3A的第二端与所述电池侧正极端211连接；
所述第三开关S1B的第一端与所述电池侧负极端212连接，所述第三开关S1B的第二端与所述第四开关S3B的第一端连接，所述第四开关S3B的第二端与所述电池侧正极端211连接；
所述第五开关S2A的第一端与所述母线侧负极端214连接，所述第五开关S2A的第二端与所述第六开关S4A的第一端连接，所述第六开关S4A的第二端与所述母线侧正极端213连接；
所述第七开关S2B的第一端与所述母线侧负极端214连接，所述第七开关S2B的第二端与所述第八开关S4B的第一端连接，所述第八开关S4B的第二端与所述母线侧正极端213连接。
可选地，所述第一开关至所述第八开关可以是可控开关。进一步地，所述可控开关可以包括但不限于：BJT、SCR、GTO、MOSFET、IGBT、MCT或SIT。
可选地，所述第一直流双向变换器210还可以包括：所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、和所述第八开关均并联有续流二极管。
在一些实施例中，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
第一续流二极管D1A，与所述第一开关S1A并联，所述第一续流二极管D1A的阳极与所述第一开关S1A的第一端(或所述电池侧负极端212)连接，所述第一续流二极管D1A的阴极与所述第一开关S1A的第二端(或所述第二开关S3A的第一端)连接；
第二续流二极管D3A，与所述第二开关S3A并联，所述第二续流二极管D3A的阳极与所述第二开关S3A的第一端(或所述第一开关S1A的第二端)连接，所述第二续流二极管D3A的阴极与所述电池侧正极端211(或所述第二开关S3A的第二端)连接；
第三续流二极管D1B，与所述第三开关S1B并联，所述第三续流二极管D1B的阳极与所述第三开关S1B的第一端(或所述电池侧负极端212)连接，所述第三续流二极管D1B的阴极与所述第三开关S1B的第二端(或所述第四开关S3B的第一端)连接；
第四续流二极管D3B，与所述第四开关S3B并联，所述第四续流二极管D3B的阳极与所述第四开关S3B的第一端(或所述第三开关S1B的第二端)连接，所述第四续流二极管D3B的阴极与所述电池侧正极端211(或第三开关S1B的第二端)连接；
第五续流二极管D2A，与所述第五开关S2A并联，所述第一续流二极管D2A的阳极与所述第五开关S2A的第一端(或所述母线侧负极端214)连接，所述第五续流二极管D2A的阴极与所述第五开关S2A的第二端(或所述第六开关S4A的第一端)连接；
第六续流二极管D4A，与所述第六开关S4A并联，所述第六续流二极管D4A的阳极与所述第六开关S4A的第一端(或所述第五开关S2A的第二端)连接，所述第六续流二极管D4A的阴极与所述母线侧正极端213(或第六开关S4A的第二端)连接；
第七续流二极管D2B，与所述第七开关S2B并联，所述第七续流二极管D2B的阳极与所述第七开关S2B的第一端(或所述母线侧负极端214)连接，所述第七续流二极管D2B的阴极与所述第七开关S2B的第二端(或所述第八开关S4B的第一端)连接；
第八续流二极管D4B，与所述第八开关S4B并联，所述第八续流二极管D4B的阳极与所述第八开关S4B的第一端(或所述第七开关S2B的第二端)连接，所述第八续流二极管D4B的阴极与所述母线侧正极端213(或第八开关S4B的第二端)连接。
可选地，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
熔断器215，连接于所述电池组的正极B+与所述第一直流双向变换器210的电池侧正极端211之间，用于对所述电池组进行短路保护和/或防反接保护。
可选地，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
第一电流采样装置216，连接于所述电池组的负极B-与所述第一直流双向变换器210的电池侧负极端212之间，用于采集所述第一直流双向变换器210的电池侧电流。
可选地，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
第二电流采样装置217，连接于所述母线侧负极端214与所述直流母线的负极P-之间，用于采集所述第一直流双向变换器210的母线侧电流。
在一些实施例中，所述第一电流采样装置216和/或第二电流采样装置217可以包括电阻。进一步地，可以是一个电阻，也可以是多个串联和/或并联连接的电阻；同时，所述电阻的大小可以根据需要进行设置，在此对电阻的大小和数量均不做限制。
可选地，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
第一电容218，连接于所述电池侧正极端211和所述电池侧负极端212之间。
可选地，所述第一直流双向变换器210还可以包括：
第二电容219，连接于所述母线侧正极端213和所述母线侧负极端214之间。
应了解，所述第一电感、所述第二电感、所述第一电容、所述第二电容的大小可以根据需要进行设置，在此不做限制。
可选地，所述装置200还可以包括：
电池信息采集装置230，连接于所述电池组与所述控制单元220之间，用于采集所述电池组的电池信息并发送至所述控制单元。
在一些实施例中，所述电池信息包括：电池组的电压、电量或温度中的一种或多种。
进一步地，所述电池信息采集装置230可以通过所述电池组中的温度传感器接口采集所述电池组的温度信息；还可以通过电芯电压采样接口采集所述电池组的电压信息。
在一些实施例中，所述电池信息采集装置可以设置于控制单元220中，也可以独立于控制单元220设置，在此不做限制。
可选地，所述控制单元220可以通过软件、硬件、固件或者其组合实现。
在一些实施例中，所述控制单元220可以使用电路、单个或多个为特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、PLC、微控制器、微处理器中的至少一种。
在一些实施例中，所述控制单元220还可以包括：
PWM电路221，用于向所述第一直流双向变换器210中的各个开关发送驱动信号。
在一些实施例中，所述控制单元220还可以包括：
电池侧信号调理电路222，用于对所述第一直流双向变换器210的电池侧电压信号和/或电池侧电流信号进行处理。
在一些实施例中，所述控制单元220还可以包括：
母线侧信号调理电路223，用于对所述第一直流双向变换器210的母线侧电压信号和/或母线侧电流信号进行处理。
在一些实施例中，所述控制单元220还可以包括：
通信接口224，用于与所述电池信息采集装置230进行通信。
进一步地，所述通信接口224可以是IIC接口或SPI接口。
在一些实施例中，所述控制单元220还可以包括：
外部通信接口225，用于与外部设备进行通信。
进一步地，所述外部通信接口225可以是RS485接口或CAN接口。
参见图2，以直流双向变换器中的开关均为功率开关管，且控制单元为微控制单元MCU为例，对根据本实用新型实施例的电池组的备电装置的工作原理进行说明。微控制单元MCU通过检测电池组和直流母线的状态以及外部应用设备的通讯指令，对电池组的充放电进行转换。具体包括：
当电池组放电时，电能由电池组正向传输至直流母线，其中：
在直流双向变换器处于降压工作模式下，功率开关管S1A的驱动信号PWM1A与功率开关管S1B的驱动信号PWM1B脉冲相位差为Ts/2(Ts为开关周期)，导通脉冲宽度相等，耦合电感的自感相等(L1A＝L1B＝L)，功率开关管S1A和S3A的驱动信号PWM1A和PWM3A互补，功率开关管S1B和S3B的驱动信号PWM1B和PWM3B互补，功率开关管S2A、S2B导通，功率开关管S4A、S4B关断。
在直流双向变换器处于升压工作模式下，功率开关管S4A的驱动信号PWM4A与功率开关管S4B的驱动信号PWM4B脉冲相位差为Ts/2(Ts为开关周期)，导通脉冲宽度相等，耦合电感的自感相等(L1A＝L1B＝L)，功率开关管S2A和S4A的驱动信号PWM2A和PWM4A互补，功率开关管S2B和S4B的驱动信号PWM2B和PWM4B互补，功率开关管S1A、S1B导通，功率开关管S3A、S3B关断。
当电池组充电时，电能由直流母线反向传输至电池组，其中：
在直流双向变换器处于降压工作模式下，功率开关管S2A的驱动信号PWM2A与功率开关管S2B的驱动信号PWM2B脉冲相位差为Ts/2(Ts为开关周期)，导通脉冲宽度相等，耦合电感的自感相等(L1A＝L1B＝L)，功率开关管S2A和S4A的驱动信号PWM2A和PWM4A互补，功率开关管S2B和S4B的驱动信号PWM2B和PWM4B互补，功率开关管S1A、S1B导通，功率开关管S3A、S3B关断。
在直流双向变换器处于升压工作模式下，功率开关管S3A的驱动信号PWM3A与功率开关管S3B的驱动信号PWM3B脉冲相位差为Ts/2(Ts为开关周期)，导通脉冲宽度相等，耦合电感的自感相等(L1A＝L1B＝L)，功率开关管S1A和S3A的驱动信号PWM1A和PWM3A互补，功率开关管S1B和S3B的驱动信号PWM1B和PWM3B互补，功率开关管S2A、S2B导通，功率开关管S4A、S4B关断。因此可以进行双方向的同步交错并联的降压和升压操作。
其中，电池组的放电状态和充电状态下的工作原理类似，下面以电池组放电时(即电能正向由电池组传输至直流母线)的工作原理进行详细说明。
参见图3和图4，图3示出了根据本实用新型实施例的电池组的备电装置中直流双向变换器正向工作时的等效电路；图4示出了根据本实用新型实施例的电池组的备电装置正向工作中同步交错并联降压时的主要波形图。其中，功率开关管S1A的驱动信号PWM1A与功率开关管S1B的驱动信号PWM1B脉冲相位差为Ts/2(Ts为开关周期)，导通脉冲宽度相等，耦合电感的自感相等(L1A＝L1B＝L)，功率开关管S1A和S3A的驱动信号PWM1A和PWM3A互补，功率开关管S1B和S3B的驱动信号PWM1B和PWM3B互补，功率开关管S2A、S2B导通，功率开关管S4A、S4B关断。整个工作周期可分为8个工作模态，各工作模态分析如下：
工作模态1(t0-t1)：t0时刻功率开关管S1A开通，功率开关管S3B处于导通状态，功率开关管S1B、S3A处于关断状态，电感L1A电流iL1A由于功率开关管S1A的导通而线性上升，电感L1B由于与电感L1A耦合的作用电流iL1B缓慢的线性下降，下降斜率变小，其工作模态等效电路图如图5a)所示；
工作模态2(t1-t2)：t1时刻功率开关管S1A关断，功率开关管S3B处于导通状态，功率开关管S1B、S3A处于关断状态，功率开关管S1A的关断使电流iL1A换相经过D3A进行续流，其工作模态等效电路图如图5b)所示；
工作模态3(t2-t3)：t2时刻功率开关管S3A开通，功率开关管S3B处于导通状态，功率开关管S1A、S1B处于关断状态，电感电流iL1A与电感电流iL1B分别经过功率开关管S3A、S3B进行续流，其工作模态等效电路图如图5c)所示；
工作模态4(t3-t4)：t3时刻功率开关管S3B关断，功率开关管S3A处于导通状态，功率开关管S1A、S1B处于关断状态，功率开关管S3B的关断使电流iL1B换相经过D3B进行续流，其工作模态等效电路图如图5d)所示；
工作模态5(t4-t5)：t4时刻功率开关管S1B开通，功率开关管S3A处于导通状态，功率开关管S1A、S3B处于关断状态，电感L1B电流iL1B由于功率开关管S1B的导通而线性上升，电感L1A由于与电感L1B耦合的作用电流iL1A缓慢的线性下降，下降斜率变小，其工作模态等效电路图如图5e)所示；
工作模态6(t5-t6)：t5时刻功率开关管S1B关断，功率开关管S3A处于导通状态，功率开关管S1A、S3B处于关断状态，功率开关管S1B的关断使电流iL1B换相经过D3B进行续流，其工作模态等效电路图如图5f)所示；
工作模态7(t6-t7)：t6时刻功率开关管S3B开通，功率开关管S3A处于导通状态，功率开关管S1A、S1B处于关断状态，电感电流iL1A与电感电流iL1B分别经过功率开关管S3A、S3B进行续流，其工作模态等效电路图如图5g)所示；
工作模态8(t7-t8)：t7时刻功率开关管S3A关断，功率开关管S3B处于导通状态，功率开关管S1A、S1B处于关断状态，功率开关管S3A的关断使电流iL1A换相经过D3A进行续流，其工作模态等效电路图如图5h)所示。
参见图6，图6示出了根据本实用新型实施例的电池组的备电装置正向工作中同步交错并联升压时的主要波形图。结合图3和图6，其中，功率开关管S4A的驱动信号PWM4A与功率开关管S4B的驱动信号PWM4B脉冲相位差为Ts/2(Ts为开关周期)，导通脉冲宽度相等，耦合电感的自感相等(L1A＝L1B＝L)，功率开关管S2A和S4A的驱动信号PWM2A和PWM4A互补，功率开关管S2B和S4B的驱动信号PWM2B和PWM4B互补，功率开关管S1A、S1B导通，功率开关管S3A、S3B关断。整个工作周期可分为8个工作模态，各工作模态分析如下：
工作模态1(t0～t1)：t0时刻功率开关管S4A开通，功率开关管S2B处于导通状态，功率开关管S2A、S4B处于关断状态，电感L1A电流iL1A由于功率开关管S4A的导通而线性上升，电感L1B由于与电感L1A耦合的作用电流iL1B缓慢的线性下降，下降斜率变小，其工作模态等效电路图如图7a)所示；
工作模态2(t1-t2)：t1时刻功率开关管S4A关断，功率开关管S2B处于导通状态，功率开关管S2A、S4B处于关断状态，功率开关管S2A的关断使电流iL1A换相经过D2A进行续流，其工作模态等效电路图如图7b)所示；
工作模态3(t2-t3)：t2时刻功率开关管S2A开通，功率开关管S2B处于导通状态，功率开关管S4A、S4B处于关断状态，电感电流iL1A与电感电流iL1B分别经过功率开关管S2A、S2B进行续流，其工作模态等效电路图如图7c)所示；
工作模态4(t3-t4)：t3时刻功率开关管S2B关断，功率开关管S2A处于导通状态，功率开关管S4A、S4B处于关断状态，功率开关管S2B的关断使电流iL1B换相经过D2B进行续流，其工作模态等效电路图如图7d)所示；
工作模态5(t4-t5)：t4时刻功率开关管S4B开通，功率开关管S2A处于导通状态，功率开关管S2B、S4A处于关断状态，电感L1B电流iL1B由于功率开关管S4B的导通而线性上升，电感L1A由于与电感L1B耦合的作用电流iL1A缓慢的线性下降，下降斜率变小，其工作模态等效电路图如图7e)所示；
工作模态6(t5-t6)：t5时刻功率开关管S4B关断，功率开关管S2A处于导通状态，功率开关管S2B、S4A处于关断状态，功率开关管S2B的关断使电流iL1B换相经过D2B进行续流，其工作模态等效电路图如图7f)所示；
工作模态7(t6-t7)：t6时刻功率开关管S2B开通，功率开关管S2A处于导通状态，功率开关管S4A、S4B处于关断状态，电感电流iL1A与电感电流iL1B分别经过功率开关管S2A、S2B进行续流，其工作模态等效电路图如图7g)所示；
工作模态8(t7-t8)：t7时刻功率开关管S2A关断，功率开关管S2B处于导通状态，功率开关管S4A、S4B处于关断状态，功率开关管S2A的关断使电流iL1A换相经过D2A进行续流，其工作模态等效电路图如图7h)所示。
由此，直流双向变换器的直流增益Gain＝Vbus/Vbat＝Dbuck/(1-Dboost)。当直流双向变换器工作于降压模式时，Dboost＝0，即功率开关管S2A、S2B处于常导通状态，S4A、S4B处于常关断状态，输出由Dbuck控制。当直流双向变换器工作于升压模式时，Dbuck＝1，即功率开关管S1A、S1B处于常导通状态，S3A、S3B处于常关断状态，输出由Dboost控制。
可选地，所述装置200还可以包括：
至少一个第二直流双向变换器，所述第二直流双向变换器与所述第一直流双向变换器并联连接于所述电池组和所述直流母线之间。
在一些实施例中，参见图8，图8示出了根据本实用新型实施例的电池组的备电装置的示例。如图8所示，可以是n-1个所述第二直流双向变换器BDCn并联于所述电池组和所述直流母线之间，n-1为正整数；还可以包括：
第二直流双向变换器BDCn的电池侧正极与所述电池组的正极B+连接，所述第二直流双向变换器BDCn的电池侧负极与所述电池组的负极B-连接；
第二直流双向变换器BDCn的直流侧正极与所述直流母线的正极P+连接，所述第二直流双向变换器BDCn的直流侧负极与所述直流母线的负极P-连接。
可选地，所述电池组包括第一电池组和至少一个第二电池组，所述装置200还可以包括：
所述第一直流双向变换器连接于所述第一电池组与所述直流母线之间；
至少一个第二直流双向变换器，所述第二直流双向变换器连接于所述第二电池组与所述直流母线之间。
其中，可以将所述至少一个第二直流双向变换器作为第一直流双向变换器的冗余设备，当第一直流双向变换器不工作时，可以采用至少一个第二直流双向变换器进行工作，提高了装置的可靠性。
在一些实施例中，可以控制所述第一直流双向变换器和至少一个第二直流双向变换器中的至少部分进行工作。
在一些实施例中，参见图9，图9示出了根据本实用新型实施例的电池组的备电装置的又一示例。其中，可以是第一直流双向变换器BDC1和n-1个所述第二直流双向变换器BDCn分别连接至各自的电池组和所述直流母线之间，n-1为正整数；还可以包括：
所述第一直流双向变换器BDC1的电池侧正极与所述第一电池组的正极B+连接，所述第一直流双向变换器BDC1的电池侧负极与所述第一电池组的负极B-连接；
所述第一直流双向变换器BDC1的直流侧正极与所述直流母线的正极P+连接，第一直流双向变换器BDC1的直流侧负极与所述直流母线的负极P-连接；
所述第二直流双向变换器BDCn的电池侧正极与所述第二电池组的正极B+连接，所述第二直流双向变换器BDCn的电池侧负极与所述第二电池组的负极B-连接；
第二直流双向变换器BDCn的直流侧正极与所述直流母线的正极P+连接，所述第二直流双向变换器BDCn的直流侧负极与所述直流母线的负极P-连接。
其中，多个直流双向变换器分别接各自独立的电池组，可以进一步扩大备电装置的容量；进一步地，可以控制以下至少一个进行工作：第一直流双向变换器BDC1与第一电池组、第二直流双向变换器BDC2与第二电池组。
应了解，所述第一和第二仅为了区别不同的直流双向变换器，所述第二直流双向变换器与所述第一直流双向变换器内部结构相同。
如图8所示，可以是多个直流双向变换器共用一个电池组；如图9所示可以是多个直流双向变换器分别接各自独立的电池组；上述多个直流双向变换器的灵活的并机方式可有效的实现系统的扩容，提高系统的冗余。应了解，所述第二电池组的数量与所述第二直流双向变换器的数量相对应。
应了解，图8和图9中所述第二直流双向变换器的个数可以根据需要进行设置，在此不做限制。
参见图10，图10示出了根据本实用新型实施例的电池组的备电系统的示意性框图。其中，所述系统1000包括：根据本实用新型实施例的电池组的备电装置1010、电池组1020、直流母线1030，其中，所述电池组的备电装置1010连接于所述电池组1020和所述直流母线1030之间。
可选地，所述系统1000还包括：
控制平台1040，与所述备电装置1010中的控制单元通信和/或连接，用于根据用户的操作向所述备电装置1010中的控制单元发送指令。
根据本实用新型的电池组的备电装置及系统，通过同步交错并联的直流双向变换器，可以实现电池组的双向升降压功能，进而可以兼容使用其他电压等级的电池模组和电池包，尤其可以直接使用退役下来的动力电池模组或者PACK，降低梯次电池的再制造成本，同时不需要增加额外的电路来实现充电限流等功能，极大降低了系统成本。
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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电池组的备电装置，其特征在于，所述装置包括：
第一直流双向变换器，连接于所述电池组与直流母线之间；
其中，所述第一直流双向变换器包括：
电池侧正极端和电池侧负极端；
串联连接的第一开关和第二开关连接于所述电池侧正极端和所述电池侧负极端之间；
串联连接的第三开关和第四开关连接于所述电池侧正极端和所述电池侧负极端之间；
母线侧正极端和母线侧负极端；
串联连接的第五开关和第六开关连接于所述母线侧正极端和所述母线侧负极端之间；
串联连接的第七开关和第八开关连接于所述母线侧正极端和所述母线侧负极端之间；
相互耦合的第一电感和第二电感；
所述第一电感的第一端连接至所述第一开关和所述第二开关之间；所述第一电感的第二端连接至所述第五开关和所述第六开关之间；
所述第二电感的第一端连接至所述第三开关和所述第四开关之间；所述第二电感的第二端连接至所述第七开关和所述第八开关之间；
所述第一电感的第二端与所述第二电感的第一端互为同名端；
控制单元，所述控制单元用于控制所述第一直流双向变换器进行降压或升压的变换。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一直流双向变换器还包括：所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、和所述第八开关均并联有续流二极管。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一直流双向变换器还包括：
熔断器，连接于所述电池组的正极与所述第一直流双向变换器的电池侧正极端之间，用于对所述电池组进行短路保护和/或防反接保护。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一直流双向变换器还包括：
第一电流采样装置，连接于所述电池组的负极与所述第一直流双向变换器的电池侧负极端之间，用于采集所述第一直流双向变换器的电池侧电流；
第二电流采样装置，连接于所述母线侧负极端与所述直流母线的负极之间，用于采集所述第一直流双向变换器的母线侧电流。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一直流双向变换器还包括：
第一电容，连接于所述电池侧正极端和所述电池侧负极端之间；
第二电容，连接于所述母线侧正极端和所述母线侧负极端之间。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
电池信息采集装置，连接于所述电池组与所述控制单元之间，用于采集所述电池组的电池信息并发送至所述控制单元。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
至少一个第二直流双向变换器，所述第二直流双向变换器与所述第一直流双向变换器并联连接于所述电池组和所述直流母线之间。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述电池组包括第一电池组和至少一个第二电池组，所述装置还包括：
所述第一直流双向变换器连接于所述第一电池组与所述直流母线之间；
至少一个第二直流双向变换器，所述第二直流双向变换器连接于所述第二电池组与所述直流母线之间。
9.一种电池组的备电系统，其特征在于，所述系统包括：根据权利要求1-8中任一项所述的电池组的备电装置、电池组、直流母线，其中，所述电池组的备电装置连接于所述电池组和所述直流母线之间。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
控制平台，与所述备电装置中的控制单元通信和/或连接，用于根据用户的操作向所述备电装置中的控制单元发送指令。
CN202021938763.8U 2020-09-07 2020-09-07 一种电池组的备电装置及系统 Active CN213484534U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202021938763.8U CN213484534U (zh) 2020-09-07 2020-09-07 一种电池组的备电装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202021938763.8U CN213484534U (zh) 2020-09-07 2020-09-07 一种电池组的备电装置及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN213484534U true CN213484534U (zh) 2021-06-18

Family

ID=76417976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202021938763.8U Active CN213484534U (zh) 2020-09-07 2020-09-07 一种电池组的备电装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN213484534U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114655071A (zh) * 2022-02-18 2022-06-24 华为数字能源技术有限公司 一种电池、电池控制方法及电动车

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114655071A (zh) * 2022-02-18 2022-06-24 华为数字能源技术有限公司 一种电池、电池控制方法及电动车

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109130891B (zh) 电动汽车多模式混合储能系统复合式拓扑结构及控制方法
EP4032745B1 (en) Motor control unit, electric drive system, powertrain, and electric vehicle
CN102223092B (zh) 用于高能存储系统的点滴式充电器
Singh et al. An improved two-stage non-isolated converter for on-board plug-in hybrid EV battery charger
CN103430422A (zh) 转换飞机高压电网和储能部件之间电压的模块
CN110417268B (zh) 车载充电机和电动车辆
CN114301092A (zh) 模块化光储充检智能系统
CN216819454U (zh) 储能功率模块以及储能系统
CN213484534U (zh) 一种电池组的备电装置及系统
CN102355038B (zh) 一种高压直流充电机
CN111049379A (zh) 一种充放电式dc-dc变换电路及其充放电系统
CN215793298U (zh) 动力电池的加热装置及动力电池加热系统
CN112953203A (zh) 一种输出无纹波的组合式交错直流变换系统
CN116505632B (zh) 电池充放电电路及控制系统与方法
CN113258815A (zh) 一种变结构宽输出范围的单级双向ac/dc变换器
CN111555614A (zh) 汽车双电源系统的交错dc-dc变换器及其控制方法
Feng et al. An integrated BLIL boost converter-based switched reluctance motor drive for PEV applications with PFC charging function
CN105449735A (zh) 一种梯次电池组维护装置
CN112436747B (zh) 一种电驱动系统、动力总成及电动汽车
CN213937521U (zh) 具有高低压输出的三级拓扑结构充电机
Ravishankar et al. Bidirectional dual input single output DC-DC converter for electric vehicle charger application
CN210898618U (zh) 无电解电容单三相兼容充电机控制电路
CN212073740U (zh) 一种用于电动汽车储能的充放电控制系统
CN211075561U (zh) 单三相兼容的高效车载双向充电机
Zolfi et al. A novel three port DC-DC converter for Fuel Cell based Electric Vehicle (FCEV) application

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant