电能量交换设备、电池装置及电池维护系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电能量交换设备、电池装置及电池维护系统。电能量交换设备包括：充放电总线，包括用于连接外部充电设备的第一端口；功率交换总线，包括用于与外部功率设备进行功率交换的第二端口；单体电池双向均衡阵列，具有多个单体电池双向均衡模块；每个单体电池双向均衡模块用于与一个单体电池连接；单体电池充放电模块，第三端口与充放电总线连接；第四端口用于与电池组中的任意一个单体电池的两端连接；电池组充放电模块，第五端口能够选择地与充放电总线或者功率交换总线连接；第六端口用于与电池组的两端连接；以及功率开关模块，连接于充放电总线和电池组之间。上述电能量交换设备可以完成对电池组的修复，提高电池的使用效率。

Electric Energy Exchange Equipment, Battery Device and Battery Maintenance System

The invention relates to an energy exchange device, a battery device and a battery maintenance system. Electric energy exchange equipment includes: charging and discharging bus, including the first port for connecting external charging equipment; power exchange bus, including the second port for power exchange with external power equipment; single battery bidirectional equalization array, with multiple single battery bidirectional equalization modules; each single battery bidirectional equalization module for connecting with a single battery; and single battery bidirectional equalization module. Battery charging and discharging module, the third port is connected to the charging and discharging bus; the fourth port is used to connect to both ends of any single battery in the battery pack; battery charging and discharging module, the fifth port can selectively connect to the charging and discharging bus or the power exchange bus; the sixth port is used to connect to both ends of the battery pack; and the power switch module, which is connected to the charging and discharging bus and the power exchange bus. Between batteries. The above energy exchange equipment can complete the repair of batteries and improve the efficiency of batteries.

【技术实现步骤摘要】
电能量交换设备、电池装置及电池维护系统
本专利技术涉及电池维护
，特别是涉及一种电能量交换设备、电池装置及电池维护系统。
技术介绍
随着新能源技术的发展，动力电池和储能电池的应用已经深入多个领域。动力电池或者储能电池中的电池组在经过一段时间的充放电使用后，组成电池组的各个单体电池会出现一定的容量差异。如果不及时修正这些差异，电池组的整体充放电循环能量会快速下降，并且可能导致电池组的安全隐患。实践表明，串联成组后的电池组的循环寿命相对于构成电池组的每个单体电池标称的循环寿命一般会下降30％-50％。针对这种现象，业内普遍通过称之为电池均衡(或平衡)的技术对单个电池进行在线的局部充放电以保持电池组内部电池的容量一致性。传统的电池系统在内部的电池管理自动化系统中集成有电池均衡技术，但是受空间、成本和可靠性影响，这些系统大多采用均衡能力较弱的方案,这种均衡的均衡效果较差，当均衡效果无法满足电池的使用需求时，电池组的整体性能将会受到影响，导致电池的使用率降低。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的电池系统在使用中均衡效果受客观因素限制，导致使用率降低的问题，提供一种电能量交换设备、电池装置及电池维护系统。一种电能量交换设备，用于实现电池组内电池之间的电能量转换或者电池组与外部之间的能量转换，所述电能量交换设备包括：充放电总线，包括第一端口；所述第一连接端口用于连接外部充电设备；功率交换总线，包括第二端口；所述第二连接端口用于与外部功率设备进行功率交换；单体电池双向均衡阵列，具有多个单体电池双向均衡模块；每个单体电池双向均衡模块用于与一个单体电池连接；单体电池充放电模块，包括第三端口和第四端口；所述第三端口与所述充放电总线连接；所述第四端口用于与所述电池组中的任意一个单体电池的两端连接；电池组充放电模块，包括第五端口和第六端口；所述第五端口能够选择地与所述充放电总线或者所述功率交换总线连接；所述第六端口用于与所述电池组的两端连接；以及功率开关模块，所述功率开关模块连接于所述充放电总线和所述电池组的总正极之间。上述电能量交换设备中的单体电池双向均衡阵列能够对各单体电池进行充放电，实现同电池组之间的不同电池组之间的充放电。单体电池充放电模块则可以通过充放电总线利用外部设备对电池组中的任意一个单体电池进行充放电，并且电池组充放电模块能够通过充放电总线或者功率交换总线实现外部设备与整个电池组之间进行功率交换，最终实现电池组内电池之间的能量交换或者电池组与外部之间的电能量交换，进而实现对电池组的电池均衡，从而完成对电池组的修复，提高电池的使用效率。在其中一个实施例中，所述单体电池双向均衡模块的最大输出电流小于所述电池组充放电模块的最大输出电流，且所述电池组充放电模块的最大输出电流小于所述单体电池充放电模块的最大输出电流。在其中一个实施例中，所述单体电池双向均衡模块的输出电流小于10安培，所述电池组充放电模块的最大输出电流小于20安培，所述单体电池充放电模块的最大输出电流小于30安培。在其中一个实施例中，所述单体电池双向均衡模块、所述电池组充放电模块和所述单体电池充放电模块均为DC-DC双向恒流变换模块。在其中一个实施例中，还包括选通模块；所述选通模块分别与所述充放电总线、所述功率交换总线和所述电池组充放电模块连接；所述选通模块用于控制所述电池组充放电模块与所述充放电总线连接或者所述电池组充放电模块与所述功率交换总线连接。在其中一个实施例中，还包括电池电量检测模块和控制模块；所述电池电量检测模块用于检测所述电池组内的各单体电池的电压；所述控制模块分别与所述电池电量检测模块、所述单体电池双向均衡阵列、所述单体电池充放电模块、所述电池组充放电模块和所述功率开关模块连接；所述控制模块用于根据各单体电池的电压对所述单体电池双向均衡阵列、所述单体电池充放电模块、所述电池组充放电模块和所述功率开关模块的工作状态进行控制。在其中一个实施例中，还包括电池交流内阻测量模块；所述电池交流内阻测量模块用于对电池组或者单体电池的交流内阻进行跟踪测量。一种电池装置，包括电池组；所述电池组包括多个相互串联的单体电池；所述电池装置还包括电能量交换设备；所述电能量交换设备采用如前述任一实施例所述的电能量交换设备。在其中一个实施例中，所述电池装置还包括壳体；所述第一端口和所述第二端口固定在所述壳体上。一种电池维护系统，包括控制器，所述电池维护系统还包括多个电能量交换设备，所述电能量交换设备采用如前述任一实施例所述的电能量交换设备；各所述电能量交换设备中的充放电总线相互连接后通过总的充放电接口与外部设备进行充放电；各电能量交换设备中的功率交换总线相互连接后通过总的功率交换接口与外部设备进行功率交换；所述控制器用于对各所述电能量交换设备进行控制。附图说明图1为一种电能量交换设备的结构示意图；图2为一实施例中的电池维护系统的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”以及“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，需要说明的是，当元件被称为“形成在另一元件上”时，它可以直接连接到另一元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以直接连接到另一元件或者同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。图1为一实施例中的电能量交换设备100的结构示意图。该电能量交换设备100可以实现电池组10内的单体电池12之间的电能量转换，以及电池组10与外部设备之间的电能量交换。其中，电池组10可以为独立的电池组，也可以是电池数量较大时按一定数量划分的、具备断开连接进行单独维护的子串。电能量交换设备100包括充放电总线110、功率交换总线120、单体电池双向均衡阵列130、单体电池充放电模块140、电池组充放电模块150以及功率开关模块160。充放电总线110主要用于对电池组10或者电池组10中的某个单体电池12提供充放电电流。充放电总线110包括第一端口112。第一端口112用于与外部充设备进行连接。外部设备可以为外部供电设备或者外部用电设备连接。外部供电设备可以向充放电总线110提供充电电流，外部用电设备则可以作为充放电总线110的放电设备。比如，外部供电设备可以为充电机等电源设备，而外部用电设备则可以为负载。外部设备还可以为同时进行维护的其他电池组，从而实现利用连接的其他电池组进行充放电。因此，外部电池组即可作为供电设备也可以作为用电设备，取决于控制模式。可以理解，外部用电设备以及外部供电设备也可以为其他电能量交换设备，也即一个电能量交换设备对另外一个电能量交换设备进行放电，或者由其他的电能量交换设备对该电能量交换设备进行充电，以快速提升或者降低单体电池12或者电池组1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电能量交换设备，用于实现电池组内单体电池之间的电能量交换，以及电池组与外部设备之间的电能量交换，其特征在于，所述电能量交换设备包括：充放电总线，包括第一端口；所述第一端口用于与外部设备进行充放电；功率交换总线，包括第二端口；所述第二端口用于与外部设备进行功率交换；单体电池双向均衡阵列，具有多个单体电池双向均衡模块；每个单体电池双向均衡模块用于与一个单体电池连接；单体电池充放电模块，包括第三端口和第四端口；所述第三端口与所述充放电总线连接；所述第四端口用于与所述电池组中的任意一个单体电池的两端连接；电池组充放电模块，包括第五端口和第六端口；所述第五端口能够选择地与所述充放电总线或者所述功率交换总线连接；所述第六端口用于与所述电池组的两端连接；以及功率开关模块，所述功率开关模块连接于所述充放电总线和所述电池组的总正极之间。

【技术特征摘要】
1.一种电能量交换设备，用于实现电池组内单体电池之间的电能量交换，以及电池组与外部设备之间的电能量交换，其特征在于，所述电能量交换设备包括：充放电总线，包括第一端口；所述第一端口用于与外部设备进行充放电；功率交换总线，包括第二端口；所述第二端口用于与外部设备进行功率交换；单体电池双向均衡阵列，具有多个单体电池双向均衡模块；每个单体电池双向均衡模块用于与一个单体电池连接；单体电池充放电模块，包括第三端口和第四端口；所述第三端口与所述充放电总线连接；所述第四端口用于与所述电池组中的任意一个单体电池的两端连接；电池组充放电模块，包括第五端口和第六端口；所述第五端口能够选择地与所述充放电总线或者所述功率交换总线连接；所述第六端口用于与所述电池组的两端连接；以及功率开关模块，所述功率开关模块连接于所述充放电总线和所述电池组的总正极之间。2.根据权利要求1所述的电能量交换设备，其特征在于，所述单体电池双向均衡模块的最大输出电流小于所述电池组充放电模块的最大输出电流，且所述电池组充放电模块的最大输出电流小于所述单体电池充放电模块的最大输出电流。3.根据权利要求1或2所述的电能量交换设备，其特征在于，所述单体电池双向均衡模块的输出电流小于10安培，所述电池组充放电模块的最大输出电流小于20安培，所述单体电池充放电模块的最大输出电流小于30安培。4.根据权利要求1或2所述的电能量交换设备，其特征在于，所述单体电池双向均衡模块、所述电池组充放电模块和所述单体电池充放电模块均为DC-DC双向恒流变换模块。5.根据权利要求1所述的电能量交换设备，其特征在于，还包括选通模块；所述选通模块分别与所述充放...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天舒，
申请(专利权)人：北京朗正智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11