一种新型混合式电池拓扑系统技术方案

本发明专利技术涉及电池控制技术领域，公开了一种新型混合式电池拓扑系统，包括高能量电池系统、大功率电池系统和电流控制器；高能量电池系统，用于中等以及中等以下的功率进行充电或放电工作，承担中等以及中等以下的功率的放电工况；大功率电池系统，用于大功率的充电或者放电工作，承担大功率的放电工况；电流控制器，用于平衡高能量电池系统和大功率电池系统在不同工况下的电压、电流流向。本发明专利技术通过高能量电芯充分利用能量密度高的优势，保证高的输出能量；高功率的电芯承担主要的输出，有效的避免高能量型电芯进入高负载低效率区间，避免了高能量型电芯的内部能量损耗、电池内部温度剧烈上升，实现提高整体系统安全性能和降低能耗比的目的。

A new hybrid battery topology system

【技术实现步骤摘要】
一种新型混合式电池拓扑系统
本专利技术涉及电池控制
，尤其涉及了一种新型混合式电池拓扑系统。
技术介绍
在新能源车市场，动力电池在应用场景上有高能量，大功率两种关键诉求，分别对应电动车高续航里程，大扭矩输出的动力特性和高倍率充电特性，而锂电池电芯受正负极材料和电解液等搭配体系的约束无法通过单一技术条件实现该两大关键特性。目前新能源电动车动力电池由于开发成本以及生产制造成本极高，往往需要兼容绝大部分车型的需求，来保证有足够的产量去平摊开发和制造成本。但是不同的车型对功率和能量的要求并不完全相同，其功率和能量的要求分别体现在起步和超车的加速性能以及续航里程方面，所以目前很难通过单一的电芯实现整车性能的最优化。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中应用模式单一、性能局限性较大的缺点，提供了一种新型混合式电池拓扑系统。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决。一种新型混合式电池拓扑系统，包括高能量电池系统、大功率电池系统和电流控制器；高能量电池系统，用于中等以及中等以下的功率进行充电或放电工作，承担中等以及中等以下的功率的放电工况；大功率电池系统，用于大功率的充电或者放电工作，承担大功率的放电工况；电流控制器，用于平衡高能量电池系统和大功率电池系统在不同工况下的电压、电流流向，确保整个电池系统能响应负载和充电源的功率和能量需求，分配高能量电池系统和大功率电池系统之间的功率和能量负担。作为优选，电流控制器包括单向高压大电流模块和单向高压限制电流模块。作为优选，负载为电池系统的放电部件，对当前运行情况与实际需要的运行情况进行匹配，包括对工作电流和工作电压的调整。作为优选，充电为电池系统的充电部件，能量来自充电源，用于调整实际需要电流与当前电池系统匹配。作为优选，电流控制器的工作模式包括初始化模式、待机模式、不限流放电模式、限流充电模式、休眠模式和故障模式；初始化模式用于整个系统根据外部或者内部唤醒命令开始初始化，进行系统初始上电、内部配置和自我检查；待机模式用于设置整个系统等待外部充放电需求输入；不限流放电模式根据外部有放电需求时，高能量电池系统优先提供放电能量，电流控制器根据高能量电池系统和大功率电池系统的电压差调节电流方向；限流充电模式根据外部有充电需求且系统对外无放电态下，电流控制器根据外部需求，根据高能量电池系统和大功率电池系统的电压，调节高能量电池系统到大功率电池系统的充电电流值；休眠模式，系统进入休眠状态后，等待唤醒命令后重新进入初始化状态；故障模式，系统进入故障状态后，切断对外的充放电回路，切断对内的充放电回路，并设置标志位，上报故障状态，等待外部恢复指令重新进入初始化状态。作为优选，初始化模式中，包括检查高能量电池系统和大功率电池系统的电压范围，电流控制器的电流状态，包括电流方向和电流值，当初始化完成并没有故障时，进入待机模式；若识别出故障，则进入故障模式。作为优选，不限流放电模式中，如高能量电池系统电压小于或等于大功率电池系统电压，电流控制器根据高能量电池系统和大功率电池系统反馈的电池状态，设定电流方向为从大功率电池系统到高能量电池系统，设定不限定电流值。作为优选，限流充电模式中，当高能量电池系统电压大于高能量电池系统最低电压，且大功率电池系统电压小于大功率电池系统最高电压，设定电流方向为从高能量电池系统到大功率电池系统，并限定相应的电流值和截至电压上限，当完成充电需求或者充电需求中止，则返回至待机状态。作为优选，故障模式中，外部恢复指令包括硬件复位，软件故障清除并重新唤醒指令。本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：本专利技术为两种不同特性的电池系统创造性的混合使用，并通过新型的电流控制器的电流控制策略实现现有电池系统无法达成的极端工况应用，在需要高能量的使用工况中，高能量电芯充分利用能量密度高的优势，保证高的输出能量；在需要高功率的使用工况中，高功率的电芯承担主要的输出，这样有效的避免高能量型电芯进入高负载低效率区间，进而避免了高能量型电芯的内部能量损耗，并且避免了电池内部温度剧烈上升，实现提高整体系统安全性能和降低能耗比的目的。附图说明图1是本专利技术一种新型混合式电池拓扑系统的架构示意图；图2是本专利技术一种新型混合式电池拓扑系统的运行模式示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1如图1至图2所示，一种新型混合式电池拓扑系统，包括高能量电池系统、大功率电池系统和电流控制器；高能量电池系统，具有高能量密度的特点，用于中等以及中等以下的功率进行充电或放电工作，承担中等以及中等以下的功率的放电工况；大功率电池系统，具有高功率密度的特点，用于大功率的充电或者放电工作，承担大功率的放电工况；电流控制器，用于平衡高能量电池系统和大功率电池系统在不同工况下的电压、电流流向，确保整个电池系统能响应负载和充电源的功率和能量需求，合理分配高能量电池系统和大功率电池系统之间的功率和能量负担。电流控制器包括单向高压大电流模块和单向高压限制电流模块。负载为电池系统的放电部件，对当前运行情况与实际需要的运行情况进行匹配，包括对工作电流和工作电压的调整。充电为电池系统的充电部件，能量来自充电源，充电源可为车载充电器或者车辆外部充电桩，用于调整实际需要电流与当前电池系统匹配。电流控制器的工作模式包括初始化模式、待机模式、不限流放电模式、限流充电模式、休眠模式和故障模式；初始化模式用于整个系统根据外部或者内部唤醒命令开始初始化，进行系统初始上电、内部配置和自我检查；待机模式用于设置整个系统等待外部充放电需求输入；不限流放电模式根据外部有放电需求时，高能量电池系统优先提供放电能量，电流控制器根据高能量电池系统和大功率电池系统的电压差调节电流方向；限流充电模式根据外部有充电需求且系统对外无放电态下，电流控制器根据外部需求，根据高能量电池系统和大功率电池系统的电压，调节高能量电池系统到大功率电池系统的充电电流值；休眠模式，系统进入休眠状态后，等待唤醒命令后重新进入初始化状态；故障模式，系统进入故障状态后，切断对外的充放电回路，切断对内的充放电回路，并设置标志位，上报故障状态，等待外部恢复指令重新进入初始化状态。初始化模式中，包括检查高能量电池系统和大功率电池系统的电压范围，电流控制器的电流状态，包括电流方向和电流值，当初始化完成并没有故障时，进入待机模式；若识别出故障，则进入故障模式。不限流放电模式中，如高能量电池系统电压小于或等于大功率电池系统电压，电流控制器根据高能量电池系统和大功率电池系统反馈的电池状态，设定电流方向为从大功率电池系统到高能量电池系统，设定不限定电流值。限流充电模式中，当高能量电池系统电压大于高能量电池系统最低电压，且大功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型混合式电池拓扑系统，其特征在于：包括高能量电池系统、大功率电池系统和电流控制器；/n高能量电池系统，用于中等以及中等以下的功率进行充电或放电工作，承担中等以及中等以下的功率的放电工况；/n大功率电池系统，用于大功率的充电或者放电工作，承担大功率的放电工况；/n电流控制器，用于平衡高能量电池系统和大功率电池系统在不同工况下的电压、电流流向，确保整个电池系统能响应负载和充电源的功率和能量需求，分配高能量电池系统和大功率电池系统之间的功率和能量负担。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型混合式电池拓扑系统，其特征在于：包括高能量电池系统、大功率电池系统和电流控制器；
高能量电池系统，用于中等以及中等以下的功率进行充电或放电工作，承担中等以及中等以下的功率的放电工况；
大功率电池系统，用于大功率的充电或者放电工作，承担大功率的放电工况；
电流控制器，用于平衡高能量电池系统和大功率电池系统在不同工况下的电压、电流流向，确保整个电池系统能响应负载和充电源的功率和能量需求，分配高能量电池系统和大功率电池系统之间的功率和能量负担。


2.根据权利要求1所述的一种新型混合式电池拓扑系统，其特征在于：电流控制器包括单向高压大电流模块和单向高压限制电流模块。


3.根据权利要求1所述的一种新型混合式电池拓扑系统，其特征在于：负载为电池系统的放电部件，对当前运行情况与实际需要的运行情况进行匹配，包括对工作电流和工作电压的调整。


4.根据权利要求1所述的一种新型混合式电池拓扑系统，其特征在于：充电为电池系统的充电部件，能量来自充电源，用于调整实际需要电流与当前电池系统匹配。


5.根据权利要求1所述的一种新型混合式电池拓扑系统，其特征在于：电流控制器的工作模式包括初始化模式、待机模式、不限流放电模式、限流充电模式、休眠模式和故障模式；
初始化模式用于整个系统根据外部或者内部唤醒命令开始初始化，进行系统初始上电、内部配置和自我检查；
待机模式用于设置整个系统等待外部充放电需求输入；
不限流放电模式根据外部有放电需求时，高能量电池系统优先提供放电能量，电流控制器根据高能量电池系统和大功率电池系统的电压差...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑媛，
申请(专利权)人：杭州东小西科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33