供电系统技术方案

本发明专利技术提供了供电系统，其包括若干电池簇、接入单元和第一BMS管理单元；电池簇包括若干电池包和第二BMS管理单元；电池包包括电池模组、第一DC/DC变换器和第三BMS管理单元；第三BMS管理单元获取各电芯单元的外特性参数；第二BMS管理单元信号连接各第三BMS管理单元并判断各电池包是否异常，其还接收一簇输出目标以控制各电池包的电输出参数；第一BMS管理单元信号连接各第二BMS管理单元以获取各电池簇内各电池包的异常信息，并启闭对应的簇接入开关且向各电池簇的第二BMS管理单元发送簇输出目标。上述供电系统适于扩容且具有较好的人员安全性，且接线方便并适于应对电池故障情况。

【技术实现步骤摘要】
供电系统
本专利技术涉及电池及应用电池供电的
，尤其涉及供电系统。
技术介绍
目前，UPS被广泛采用。在市电异常时，UPS通常切换到电池供电状态来保证对负载的不间断电能供应。而随着负载水平的提升，UPS的输出功率也需要随之提升，这就要求在电池供电状态下电池组件的输出功率也能对应匹配。现有UPS中，电池组件通常由多个电池包构成，在需要扩容时一般也是通过串联更多的电池包或采用具有更多单体电池的电池包来实现。但由于UPS内部的DC/DC变换器的电压增益不大，使得在扩容时需要串入较多的电池导致电池组件的输出电压较高，这对操作和维护电池组件的人员安全造成了一定影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中存在的至少一种缺陷或问题，提供一种适于扩容的供电系统，且具有较好的人员安全性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：供电系统，包括：若干电池簇，以及接入单元和第一BMS管理单元；所述电池簇具有簇连接端并包括若干彼此连接的电池包，以及第二BMS管理单元；所述电池包包括电池模组、第一DC/DC变换器和第三BMS管理单元；所述电池模组包括若干彼此串接的电芯单元；所述第一DC/DC变换器的低压侧连接所述电池模组，其高压侧形成所述电池包的包连接端，并用以实现所述电池模组与所述包连接端间的电压变换；所述第三BMS管理单元用于获取各电芯单元的外特性参数；其中，各电池包通过所述包连接端建立电连接关系并界定出所述簇连接端；所述第二BMS管理单元信号连接其所在电池簇的各电池包的第三BMS管理单元，以根据各电池包的电芯单元的外特性参数并判断各电池包是否异常；所述第二BMS管理单元还接收一簇输出目标以控制各电池包的电输出参数；所述接入单元用以接入各电池簇，其包括与各电池簇的簇连接端对应连接的若干簇接入开关；所述第一BMS管理单元信号连接各电池簇的第二BMS管理单元以获取各电池簇内的各电池包的异常信息，并根据该异常信息启闭对应的簇接入开关且向各电池簇的第二BMS管理单元发送对应的所述簇输出目标。进一步的，各所述电池包的包连接端彼此并接于一公共端，该公共端构成所述电池簇的簇连接端。进一步的，所述簇输出目标为簇输出功率给定值；所述第二BMS管理单元在簇输出目标为零时切断对应电池簇内的所有电池包；所述第二BMS管理单元在簇输出目标不为零时切断对应电池簇内的异常电池包，且根据该簇输出目标对其他电池包内的第一DC/DC变换器进行PWM调制，以通过调节相应电池包的输出电压和输出电流来调节对应电池簇的输出功率。进一步的，所述第一BMS管理单元根据各电池簇内的异常电池包数量确定该电池簇的异常程度，并结合该异常程度以及当前的系统输出目标对各电池簇分配并发送对应的簇输出目标；所述第一BMS管理单元在所述电池簇内的所有电池包均异常时关闭与该电池簇对应的簇接入开关，并向对应的第二BMS管理单元分配并发送值为零的所述簇输出目标；所述第一BMS管理单元在所述电池簇内存在非异常电池包时保持开启与该电池簇对应的簇接入开关，并向对应的第二BMS管理单元分配并发送值不为零的所述簇输出目标。进一步的，所述第一BMS管理单元根据加权原则对保持接入所述接入单元的各电池簇分配并发送值不为零的所述簇输出目标。进一步的，所述电池包还包括若干均衡电路，每一均衡电路均串接于两相邻的电芯单元间，且包括彼此串联的均衡电阻和均衡开关；所述外特性参数包括电芯单元的电压，所述第三BMS管理单元还根据各电芯单元的电压启闭相应的均衡开关以对相应电芯单元进行电压均衡。进一步的，所述外特性参数包括电压、电流和温度；所述第二BMS管理单元还根据各电池包的电芯单元的外特性参数计算各电池包的SOC和/或SOH。进一步的，每一所述电池模组的最大输出电压均低于65V；各电池模组内的电芯单元数量相同，每一电芯单元由两个彼此并联的单体锂电池构成。进一步的，所述接入单元具有第一端和第二端，其第一端与各电池簇均连接，其第二端通过对应的簇接入开关连接所述第一端；各电池包内的所述第一DC/DC变换器均为双向DC/DC变换器；所述供电系统还包括变流装置，所述变流装置具有电池端并包括直流母线、第二DC/DC变换器和第二DC/DC控制单元；所述电池端连接所述接入单元的第二端以连接各所述电池簇；所述第二DC/DC变换器为双向DC/DC变换器且两侧分别连接所述直流母线和所述电池端并用以实现二者间的电压变换；所述第二DC/DC控制单元用于控制所述第二DC/DC变换器保持开启；所述电池簇还包括第一电压采集器，用于采集其簇连接端的电压；各所述电池包均包括用于控制对应第一DC/DC变换器的工作方向的第一DC/DC控制单元；各第一DC/DC控制单元信号连接所述第一电压采集器并在所述簇连接端的电压低于一第一阈值时，控制对应的第一DC/DC变换器工作于放电方向，以使对应的电池模组向变流装置放电；各所述第一DC/DC控制单元在所述簇连接端的电压高于一第二阈值时，控制对应的第一DC/DC变换器工作于充电方向，以使对应的电池模组受变流装置充电；其中，所述第一阈值小于等于第二阈值；所述变流装置还包括第二电压采集器，用于采集所述直流母线的电压；所述第二DC/DC控制单元连接所述第二电压采集器以获取直流母线电压；所述第二DC/DC控制单元在直流母线电压低于一第三阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向；所述第二DC/DC控制单元在直流母线电压高于一第四阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向；其中，所述第三阈值小于等于第四阈值。进一步的，所述变流装置还包括AC/DC变换器和DC/AC变换器；所述AC/DC变换器和DC/AC变换器的直流侧均连接所述直流母线，所述AC/DC变换器的交流侧接入交流电源，所述DC/AC变换器的交流侧输出交流电；所述第二DC/DC变换器的高压侧连接所述直流母线，其低压侧连接所述电池端。相较于现有技术，本专利技术的有益效果是：(1)供电系统包括若干电池簇，电池簇包括若干电池包，电池包包括第一DC/DC变换器，该第一DC/DC变换器与电池模组耦合以将电池模组的输出电压变换后输出，从而无需通过大幅提高电池模组的输出电压来对应用该电池包、电池簇的供电系统实现扩容。换言之，在电池模组本身输出较低电压的情况下，上述电池包在工作时仍能保持一定的输出电压以满足供电系统的需求；而在需要维护时，由于电池模组的输出电压不高，则可以较为安全地对电池包进行维护操作。因而，上述结构有效提高了电池包在维护和操作时的人员安全性，从而使得相应的供电系统适于扩容而无需担心人员安全的问题。此外，本专利技术的供电系统在上述基础上进一步采用了三级BMS管理架构，三级BMS管理单元分别处于电池包层级、电池簇层级和供电系统层级，并面向电芯单元、电池包和电池簇以进行对应的BMS管理，使得该供电系统还由于具有其他优势从而进一步地便于扩容。具体而言，由于电池包内具有用于获取各电芯单元的外特性参数的第三BMS管理单元，使得第二BMS管理单元仅需与各第三BMS管理单元通信即可获得各电芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.供电系统，其特征在于，包括：若干电池簇，以及接入单元和第一BMS管理单元；/n所述电池簇具有簇连接端并包括若干彼此连接的电池包，以及第二BMS管理单元；/n所述电池包包括电池模组、第一DC/DC变换器和第三BMS管理单元；所述电池模组包括若干彼此串接的电芯单元；所述第一DC/DC变换器的低压侧连接所述电池模组，其高压侧形成所述电池包的包连接端，并用以实现所述电池模组与所述包连接端间的电压变换；所述第三BMS管理单元用于获取各电芯单元的外特性参数；其中，各电池包通过所述包连接端建立电连接关系并界定出所述簇连接端；/n所述第二BMS管理单元信号连接其所在电池簇的各电池包的第三BMS管理单元，以根据各电池包的电芯单元的外特性参数并判断各电池包是否异常；所述第二BMS管理单元还接收一簇输出目标以控制各电池包的电输出参数；/n所述接入单元用以接入各电池簇，其包括与各电池簇的簇连接端对应连接的若干簇接入开关；/n所述第一BMS管理单元信号连接各电池簇的第二BMS管理单元以获取各电池簇内的各电池包的异常信息，并根据该异常信息启闭对应的簇接入开关且向各电池簇的第二BMS管理单元发送对应的所述簇输出目标。/n...

【技术特征摘要】
1.供电系统，其特征在于，包括：若干电池簇，以及接入单元和第一BMS管理单元；
所述电池簇具有簇连接端并包括若干彼此连接的电池包，以及第二BMS管理单元；
所述电池包包括电池模组、第一DC/DC变换器和第三BMS管理单元；所述电池模组包括若干彼此串接的电芯单元；所述第一DC/DC变换器的低压侧连接所述电池模组，其高压侧形成所述电池包的包连接端，并用以实现所述电池模组与所述包连接端间的电压变换；所述第三BMS管理单元用于获取各电芯单元的外特性参数；其中，各电池包通过所述包连接端建立电连接关系并界定出所述簇连接端；
所述第二BMS管理单元信号连接其所在电池簇的各电池包的第三BMS管理单元，以根据各电池包的电芯单元的外特性参数并判断各电池包是否异常；所述第二BMS管理单元还接收一簇输出目标以控制各电池包的电输出参数；
所述接入单元用以接入各电池簇，其包括与各电池簇的簇连接端对应连接的若干簇接入开关；
所述第一BMS管理单元信号连接各电池簇的第二BMS管理单元以获取各电池簇内的各电池包的异常信息，并根据该异常信息启闭对应的簇接入开关且向各电池簇的第二BMS管理单元发送对应的所述簇输出目标。


2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于：各所述电池包的包连接端彼此并接于一公共端，该公共端构成所述电池簇的簇连接端。


3.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于：所述簇输出目标为簇输出功率给定值；
所述第二BMS管理单元在簇输出目标为零时切断对应电池簇内的所有电池包；
所述第二BMS管理单元在簇输出目标不为零时切断对应电池簇内的异常电池包，且根据该簇输出目标对其他电池包内的第一DC/DC变换器进行PWM调制，以通过调节相应电池包的输出电压和输出电流来调节对应电池簇的输出功率。


4.如权利要求3所述的供电系统，其特征在于：
所述第一BMS管理单元根据各电池簇内的异常电池包数量确定该电池簇的异常程度，并结合该异常程度以及当前的系统输出目标对各电池簇分配并发送对应的簇输出目标；
所述第一BMS管理单元在所述电池簇内的所有电池包均异常时关闭与该电池簇对应的簇接入开关，并向对应的第二BMS管理单元分配并发送值为零的所述簇输出目标；
所述第一BMS管理单元在所述电池簇内存在非异常电池包时保持开启与该电池簇对应的簇接入开关，并向对应的第二BMS管理单元分配并发送值不为零的所述簇输出目标。


5.如权利要求4所述的供电系统，其特征在于：所述第一BMS管理单元根据加权原则对保持接入所述接入单元的各电池簇分配并发送值不为零的所述簇输出目标。


6.如权利要求2所述的供电系统，其特征在于：所述电池包还包括若干均衡电路，每一均衡电路均串接于两相邻的电芯单元间，且包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈四雄，胡雄伟，王定富，许勇枝，苏先进，
申请(专利权)人：科华数据股份有限公司，漳州科华技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：福建;35