一种电池组充放电控制系统技术方案

本发明专利技术专利公开了一种电池组充放电控制系统，它包括：总开关、整流器、直流‑直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流‑直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关，通过电池并联充电开关实现故障电池的充电隔离，通过电池旁路开关实现故障电池的放电隔离，提升了电池充放电系统的安全性，充分考虑大容量电池组充电需求采用独创的直流‑直流变换器，提高充电电能质量，延长电池使用寿命，通过电池组内电池单元电量排序优先选择电量较低的电池进行充电，可以提高充电效率，通过设定电池单元充电温度阈值，实现了安全充电。

【技术实现步骤摘要】
一种电池组充放电控制系统
本专利技术涉及一种电池组充放电控制系统，具体涉及一种可以根据电池组内各电池单元参数进行充放电电池单元选择及切换的电池控制系统。
技术介绍
现有电池充电系统内电池单元连接方式单一，不能同时满足电池组快速充电需求和高电压放电需求，也不能通过电池参数的检测实现故障电池的隔离，另外，对电池组充电时，没有考虑在充电时间或充电系统提供电量有限的情况下，对电池充电的问题，当充电时间或充电系统提供电量有限时，不可能使得电池组内每个电池单元达到满充，而随机进行充电电池单元的选择或依次对充电电池单元进行选择，容易造成电池组内电池电量不均衡问题，降低了电池寿命，电池长时间在较高温度条件下充电，容易发生电池爆炸等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，专利技术一种电池组充放电控制系统，既可以实现电池的并联充电，串联放电，并且在电池充放电时，对故障有效电池隔离，通过对充电电池单元的选择保证电池在充电后，能达到电量均衡，又可以使电池充电时，温度可控，提高了电池的寿命和保障了充电的安全。本专利技术提供的技术方案为：一种电池组充放电控制系统，它包括：总开关、整流器、直流-直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流-直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关，其特征在于：其中，总开关用于将充电系统输入的充电交流电源与整流器隔离，在故障情况或停止充电时，断开电源以对系统内元件进行保护，整流器用于将充电交流电转换成直流电，直流-直流变换器用于将整流器输出的直流电转换成适合大容量电池组充电的直流电，电池电量检测装置用于检测电池组内每个电池单元的电量，并将检测的电量值输入至控制器,电池温度检测装置用于检测电池组内每个电池单元的温度，并将检测的温度值输入至控制器,直流-直流变换器检测装置用于检测直流-直流变换器输出的电压和电流，并将检测到的电压值和电流值输入至控制器，电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关由控制器控制通断，当电池组放电时，控制器控制电池串联放电开关闭合，实现电池组内各电池单元串联放电，放电过程中，控制器实时检测电池组内各电池单元电量和温度，据此判断电池单元是否适合继续放电，当电池不适合继续放电时，控制器控制不适合继续放电的电池单元所对应的电池并联充电开关断开，并闭合所述不适合继续放电的电池单元所对应的电池旁路开关，当电池组充电时，控制器控制电池串联放电开关和电池旁路开关断开，并接收用户输入的充电允许时间和充电系统最大允许输出充电功率，并根据所述充电允许时间和所述最大允许输出充电功率计算出充电允许时间内充电系统最大输出电量，控制器还根据所述检测的电量值和电池组总电量值计算出电池充电需求电量，控制器根据所述充电允许时间内充电系统最大输出电量、所述电池充电需求电量和电池单元的温度，选择性投切电池并联充电开关以对充电电池单元进行选择，将被选中的充电电池单元所对应的并联充电开关闭合。交流输入电源与总开关一端相连，总开关另一端与整流器一端相连，整流器另一端与直流-直流变换器一端相连，直流-直流变换器另一端分别与各电池单元对应的电池旁路开关和电池并联充电开关相连，控制器与直流-直流变换器相连，用于对直流-直流变换器的工作状态进行检测并对其输出控制指令，控制器分别与电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关相连，对开关通断进行控制，电池并联充电开关采用双极开关，其中一极连接在开关所对应的电池单元正极和直流-直流变换器正母线之间，另一极连接在开关所对应的电池单元负极和直流-直流变换器负母线之间，电池旁路开关一端连接在开关所对应的电池单元正极，另一端连接在开关所对应的电池单元负极，电池串联放电开关一端连接在相邻电池单元的正负极之间。直流-直流变换器包括直流电正输入端201、直流电负输入端202、电容203、电容204、开关205、开关206、变压器207、二极管208、二极管209、二极管210、二极管211、电感212、电容213、直流电正输出端214和直流电负输出端215，其中，直流电正输入端201与整流器正输出端相连和直流电负输入端202与整流器负输出端相连，直流电正输入端201还分别与电容203和开关205一端相连，电容203另一端还分别与变压器207初级侧和电容204一端相连，电容204另一端分别与直流电负输入端202和开关206一端相连，开关205另一端分别与开关206和变压器207初级侧另一端相连，变压器207次级侧一端分别与二极管208的阳极和二极管209的阴极相连，变压器207次级侧另一端分别与二极管210的阳极和二极管211的阴极相连，电抗器212一端分别与二极管208的阴极和二极管210的阴极相连，电抗器212另一端分别与电容213和直流电正输出端214相连，电容213另一端分别与直流电负输出端215、二极管209的阳极、二极管211的阳极相连，直流电正输出端214分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连、直流电负输出端215分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连。直流-直流变换器为保证在直流母线电压最低时仍能输出所要求的最大电压，变压器变比按照如下方式确定：，公式中：为直流母线电压最低时仍能输出的最大电压，为二极管208、二极管209、二极管210、二极管211的管压降，为直流母线最低电压，为初级侧绕组匝数，为次级侧绕组匝数。直流-直流变换器中由二极管208、二极管209、二极管210和二极管211组成的不控整流桥按照如下方式进行参数选择：（1）电压：，为整流桥的额定工作电压，为整流桥输入的线电压；（2）电流：，为整流桥的额定工作电流，为负载平均电流。直流-直流变换器中由电感212和电容213组成的输出滤波电路按照如下方式进行参数选择：，为变压器次级侧输出电压，为直流母线电压最大值，为变压器变比，，为直流-直流变换器开关占空比，，为滤波电路的电感值，为最小输出电流，为开关周期，，为滤波电路的电容值，为最大电压纹波。按照如下方式对充电电池进行选择，(1)计算指定充电时间内充电器能提供的最大充电量，，其中，为充电器额定输出功率值，为指定的充电时间，为功率电量转化系数；（2）判断所述最大充电量能否使得所有电池单元满充，当所述最大充电量能使得所有电池单元满充电时，则进入步骤（3），当所述最大充电量不能使得所有电池单元满充电时，则进入步骤（8）；（3）同时对电池组内所有电池单元充电，保持充电，并检测所述电池单元充电后剩余电量是否超过电池单元额定电量，当所述电池单元充电后剩余电量未超过电池单元额定容量时，则进入步骤（4）；（4）检测所述电池单元温度是否超过指定温度阈值，当所述电池单元温度未超过指定温度阈值时，则返回步骤（3），当电池单元温度超过指定温度阈值时，则进入步骤（5）；（5）停止对所述电池单元充电，每隔时间后检测所述电池单元电量和所述电池单元温度，（6）当所述电池单元剩余电量未超过电池单元额定容量且所述电池单元温度未超过指定温度阈值时，则返回步骤（3）；（7）当所述电池单元剩余电量超过电池单元额定容量或所述电池单元温度超过指定温度阈值时，则返回步骤（5）；（8）检测电池组中每个电池单元的剩余电量，对每个电池单元的剩余电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组充放电控制系统，它包括：总开关、整流器、直流‑直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流‑直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关，其特征在于：其中，总开关用于将充电系统输入的充电交流电源与整流器隔离，在故障情况或停止充电时，断开电源以对系统内元件进行保护，整流器用于将充电交流电转换成直流电，直流‑直流变换器用于将整流器输出的直流电转换成适合大容量电池组充电的直流电，电池电量检测装置用于检测电池组内每个电池单元的电量，并将检测的电量值输入至控制器,电池温度检测装置用于检测电池组内每个电池单元的温度，并将检测的温度值输入至控制器,直流‑直流变换器检测装置用于检测直流‑直流变换器输出的电压和电流，并将检测到的电压值和电流值输入至控制器，电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关由控制器控制通断，当电池组放电时，控制器控制电池串联放电开关闭合，实现电池组内各电池单元串联放电，放电过程中，控制器实时检测电池组内各电池单元电量和温度，据此判断电池单元是否适合继续放电，当电池不适合继续放电时，控制器控制不适合继续放电的电池单元所对应的电池并联充电开关断开，并闭合所述不适合继续放电的电池单元所对应的电池旁路开关，当电池组充电时，控制器控制电池串联放电开关和电池旁路开关断开，并接收用户输入的充电允许时间和充电系统最大允许输出充电功率，并根据所述充电允许时间和所述最大允许输出充电功率计算出充电允许时间内充电系统最大输出电量，控制器还根据所述检测的电量值和电池组总电量值计算出电池充电需求电量，控制器根据所述充电允许时间内充电系统最大输出电量、所述电池充电需求电量和电池单元的温度，选择性投切电池并联充电开关以对充电电池单元进行选择，将被选中的充电电池单元所对应的并联充电开关闭合。...

【技术特征摘要】
1.一种电池组充放电控制系统，它包括：总开关、整流器、直流-直流变换器、控制器、电池电量检测装置、电池温度检测装置和直流-直流变换器检测装置、电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关，其特征在于：其中，总开关用于将充电系统输入的充电交流电源与整流器隔离，在故障情况或停止充电时，断开电源以对系统内元件进行保护，整流器用于将充电交流电转换成直流电，直流-直流变换器用于将整流器输出的直流电转换成适合大容量电池组充电的直流电，电池电量检测装置用于检测电池组内每个电池单元的电量，并将检测的电量值输入至控制器,电池温度检测装置用于检测电池组内每个电池单元的温度，并将检测的温度值输入至控制器,直流-直流变换器检测装置用于检测直流-直流变换器输出的电压和电流，并将检测到的电压值和电流值输入至控制器，电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关由控制器控制通断，当电池组放电时，控制器控制电池串联放电开关闭合，实现电池组内各电池单元串联放电，放电过程中，控制器实时检测电池组内各电池单元电量和温度，据此判断电池单元是否适合继续放电，当电池不适合继续放电时，控制器控制不适合继续放电的电池单元所对应的电池并联充电开关断开，并闭合所述不适合继续放电的电池单元所对应的电池旁路开关，当电池组充电时，控制器控制电池串联放电开关和电池旁路开关断开，并接收用户输入的充电允许时间和充电系统最大允许输出充电功率，并根据所述充电允许时间和所述最大允许输出充电功率计算出充电允许时间内充电系统最大输出电量，控制器还根据所述检测的电量值和电池组总电量值计算出电池充电需求电量，控制器根据所述充电允许时间内充电系统最大输出电量、所述电池充电需求电量和电池单元的温度，选择性投切电池并联充电开关以对充电电池单元进行选择，将被选中的充电电池单元所对应的并联充电开关闭合。2.根据权利要求1所述的电池组充放电控制系统，其特征在于：交流输入电源与总开关一端相连，总开关另一端与整流器一端相连，整流器另一端与直流-直流变换器一端相连，直流-直流变换器另一端分别与各电池单元对应的电池旁路开关和电池并联充电开关相连，控制器与直流-直流变换器相连，用于对直流-直流变换器的工作状态进行检测并对其输出控制指令，控制器分别与电池串联放电开关、电池旁路开关和电池并联充电开关相连，对开关通断进行控制，电池并联充电开关采用双极开关，其中一极连接在开关所对应的电池单元正极和直流-直流变换器正母线之间，另一极连接在开关所对应的电池单元负极和直流-直流变换器负母线之间，电池旁路开关一端连接在开关所对应的电池单元正极，另一端连接在开关所对应的电池单元负极，电池串联放电开关一端连接在相邻电池单元的正负极之间。3.根据权利要求2所述的电池组充放电控制系统，其特征在于：直流-直流变换器包括直流电正输入端201、直流电负输入端202、电容203、电容204、开关205、开关206、变压器207、二极管208、二极管209、二极管210、二极管211、电感212、电容213、直流电正输出端214和直流电负输出端215，其中，直流电正输入端201与整流器正输出端相连和直流电负输入端202与整流器负输出端相连，直流电正输入端201还分别与电容203和开关205一端相连，电容203另一端还分别与变压器207初级侧和电容204一端相连，电容204另一端分别与直流电负输入端202和开关206一端相连，开关205另一端分别与开关206和变压器207初级侧另一端相连，变压器207次级侧一端分别与二极管208的阳极和二极管209的阴极相连，变压器207次级侧另一端分别与二极管210的阳极和二极管211的阴极相连，电抗器212一端分别与二极管208的阴极和二极管210的阴极相连，电抗器212另一端分别与电容213和直流电正输出端214相连，电容213另一端分别与直流电负输出端215、二极管209的阳极、二极管211的阳极相连，直流电正输出端214分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连、直流电负输出端215分别与每个电池单元对应的电池并联充电开关相连。4.根据权利要求3所述的电池组充放电控制系统，其特征在于：直流-直流变换器为保证在直流母线电压最低时仍能输出所要求的最大电压，变压器变比按照如下方式确定：，公式中：为直流母线电压最低时仍能输出的最大电压，为二极管208、二极管209、二极管210、二极管211的管压降，为直流母线最低电压，为初级侧绕组匝数，为次级侧绕组匝数。5.根据权利要求4所述的电池组充放电控制系统，其特征在于：直流-直流变换器中由二极管208、二极管209、二极管210和二极管211组成的不控整流桥按照如下方式进行参数选择：（1）电压：，为整流桥的额定工作电压，为整流桥输入的线电压；（2）电流：，为整流桥的额定工作电流，为负载平均电流。6.根据权利要求5所述的电池组充放电控制系统，其特征在于：直流-直流变换器中由电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国红，李中虎，司红康，刘自付，郭本能，周鹏，
申请(专利权)人：安徽康力节能电器科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34