一种电池系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种电池系统及其控制方法，其中，电池系统包括：主电池模组、主功率变换器、输出开关矩阵及若干换电模组，其中，换电模组包括第一电池模组和与其对应的换电功率变换器，第一电池模组的输出端与换电功率变换器的输入端连接，换电功率变换器的输出端与输出开关矩阵输入端相连；输出开关矩阵内包括若干与换电模组连接的输出开关，通过控制各输出开关的开关状态调整各换电模组间的连接关系；输出开关矩阵的输出端及主电池模组的输出端与主功率变换器的输入端连接，主功率变换器的输出端与供电对象连接。通过灵活调节各换电模组的连接关系，对各换电模组间电量不均匀性进行调节的同时，进一步地增加了电池系统的供电灵活性。活性。活性。

【技术实现步骤摘要】
一种电池系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及新能源汽车领域，具体涉及一种电池系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]为了提高电动汽车的续航能力，最常见的方法就是提高电动汽车电池模组的容量，但是这也意味着需要更大的电池包，导致整车的造价大幅升高，此外，进行电池包的整体更换也是众多电动汽车厂商大力发展的一种技术。目前常见的电池系统结构中，虽然电池模组(或电池包)和电池管理系统(Battery Management System，BMS)有集中式和分布式结构设计，但是与电池系统相连的功率变换器多为单一的大功率设计，通过控制大功率变换器，可以调节电池系统整体的输出电流或电压，但是电池内部各模组之间的控制(如平衡控制等)却难以实现，尤其是当电池包内部包含多个电池模组时候，模组间的平衡控制需要额外电路来实现。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的没有考虑换电模组之间电量的不均匀性，需要增加额外电路平衡换电模组间的不平衡的缺陷，从而提供一种电池系统及其控制方法。
[0004]根据第一方面，本专利技术实施例提供了一种电池系统，所述电池系统包括：
[0005]主电池模组、主功率变换器、输出开关矩阵及若干换电模组，其中，
[0006]所述换电模组包括第一电池模组和与其对应的换电功率变换器，所述第一电池模组的输出端与所述换电功率变换器的输入端连接，所述换电功率变换器的输出端与所述输出开关矩阵输入端相连；
[0007]所述输出开关矩阵内包括若干与所述换电模组连接的输出开关，通过控制各输出开关的开关状态调整各所述换电模组间的连接关系；
[0008]所述输出开关矩阵的输出端及所述主电池模组的输出端与所述主功率变换器的输入端连接，所述主功率变换器的输出端与供电对象连接。
[0009]可选地，所述第一电池模组的输出端通过连接器与所述换电功率变换器输入端相连，并通过卡扣机械固定。
[0010]可选地，所述换电功率变换器的输出端设置有隔离保护开关。
[0011]可选地，所述换电模组还包括：
[0012]输入开关，所述输入开关设置于所述第一电池模组与所述换电功率变换器之间，所述输入开关为MOSFET开关。
[0013]可选地，所述电池系统还包括：
[0014]主控制器，用于检测所述电池系统的运行状态，并根据所述运行状态对主功率变换器、各所述换电功率变换器和各所述输出开关进行调节控制。
[0015]根据第二方面，本专利技术实施例提供了一种电池系统控制方法，应用于如第一方面，
或者第一方面任意一种可选实施方式中所述电池系统中的主控制器，所述方法包括：
[0016]分别获取主电池模组和各换电模组的电量；
[0017]基于主电池模组电量和换电模组电量与预设电量阈值的关系，确定所述电池系统的目标供电方式；
[0018]按照所述目标供电方式控制输出开关矩阵中的各输出开关动作，以向供电对象进行供电。
[0019]可选地，所述基于主电池模组电量和换电模组电量与预设电量阈值的关系，确定所述电池系统的目标供电方式，包括：
[0020]当所述主电池模组电量和所述换电模组电量均超过预设电量阈值时，采用主电池模组和换电模组共同供电的方式作为目标供电模式；
[0021]当所述主电池模组电量未超过所述预设电量阈值且所述换电模组电量超过所述预设电量阈值时，采用换电模组供电的方式作为目标供电模式；
[0022]当所述主电池模组电量超过所述预设电量阈值且所述换电模组电量未超过所述预设电量阈值时，采用主电池模组供电的方式作为目标供电模式。
[0023]可选地，所述方法还包括：
[0024]当所述主电池模组电量和所述换电模组电量均未超过所述预设电量阈值时，进行换电提醒。
[0025]可选地，所述方法还包括：
[0026]分别获取各第一电池模组电流；
[0027]基于各所述第一电池模组电流，分别对各所述第一电池模组对应的换电功率变换器的运行参数进行调节，以使各所述换电模组间电流平衡。
[0028]可选地，所述方法还包括：
[0029]分别获取主电池模组电压和/电流以及各换电模组电压和/电流；
[0030]将所述主电池模组电压和各所述换电模组输出的总电压进行比较；
[0031]基于比较结果控制所述输出开关矩阵对所述换电模组的连接关系进行调整；以使所述换电模组的总电压与所述主电池模组电压相等；
[0032]和/或，基于所述主电池模组电流和各换电模组电流，控制所述输出开关矩阵对所述换电模组的连接关系进行调整；以使所述主电池模组电流和各换电模组电流之和满足负载要求。
[0033]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0034]本专利技术提供的电池系统，所述电池系统包括：主电池模组、主功率变换器、输出开关矩阵及若干换电模组，其中，所述换电模组包括第一电池模组和与其对应的换电功率变换器，所述第一电池模组的输出端与所述换电功率变换器的输入端连接，所述换电功率变换器的输出端与所述输出开关矩阵输入端相连；所述输出开关矩阵内包括若干与所述换电模组连接的输出开关，通过控制各输出开关的开关状态调整各所述换电模组间的连接关系；所述输出开关矩阵的输出端及所述主电池模组的输出端与所述主功率变换器的输入端连接，所述主功率变换器的输出端与供电对象连接。通过将所述第一电池模组与所述换电功率变换器进行对应相连，每个所述换电功率变换器均可分担电能传输功能，当所述第一电池模组之间存在健康情况不一致时，通过其各自对应的换电功率变换器进行调节，保证
了各所述换电模组之间的健康平衡，此外，相较于使用一个大功率变换器控制所有换电模组的传统方式，在实现灵活控制输出功率的同时，大幅减少对占用空间和散热设计的要求；通过所述换电功率变换器对所述第一电池模组的单独调节，可以分别控制各所述换电模组的输出电流并实现所述换电模组之间的主动平衡控制；通过控制各输出开关的开关状态灵活调节调整各所述换电模组间的连接关系，从而与主电池模组电压相匹配，通过所述换电模组经输出开关矩阵与所述主电池模组并联，可保证所述换电模组输出的总电压与所述主电池模组电压相一致，避免出现电流回流情况；通过将所述换电模组与所述主电池模组并联之后再与所述主功率变换器串联，即可满足电池系统的供电需求。通过灵活调节各所述换电模组的连接关系，对各换电模组间电量不均匀性进行调节的同时，不需要增加额外电路，再与所述主电池模组进行并联，实现电池系统的冗余功能，进一步地增加了电池系统的供电灵活性。
[0035]本专利技术提供的电池系统，所述第一电池模组的输出端通过连接器与所述换电功率变换器输入端相连，并通过卡扣机械固定，实现了所述换电模组与所述换电功率变换器的机械连接，避免出现滑脱。
[0036]本专利技术提供的电池系统，通过在所述换电功率变换器的输出端设置有隔离保护开关，当所述换电功率变换器的输出端与车载端口成功相连且完成通讯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池系统，其特征在于，所述电池系统包括：主电池模组、主功率变换器、输出开关矩阵及若干换电模组，其中，所述换电模组包括第一电池模组和与其对应的换电功率变换器，所述第一电池模组的输出端与所述换电功率变换器的输入端连接，所述换电功率变换器的输出端与所述输出开关矩阵输入端相连；所述输出开关矩阵内包括若干与所述换电模组连接的输出开关，通过控制各输出开关的开关状态调整各所述换电模组间的连接关系；所述输出开关矩阵的输出端及所述主电池模组的输出端与所述主功率变换器的输入端连接，所述主功率变换器的输出端与供电对象连接。2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述第一电池模组的输出端通过连接器与所述换电功率变换器输入端相连，并通过卡扣机械固定。3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述换电功率变换器的输出端设置有隔离保护开关。4.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述换电模组还包括：输入开关，所述输入开关设置于所述第一电池模组与所述换电功率变换器之间，所述输入开关为MOSFET开关。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的电池系统，其特征在于，所述电池系统还包括：主控制器，用于检测所述电池系统的运行状态，并根据所述运行状态对主功率变换器、各所述换电功率变换器和各所述输出开关进行调节控制。6.一种电池系统控制方法，其特征在于，应用于如权利要求5所述电池系统中的主控制器，所述方法包括：分别获取主电池模组和各换电模组的电量；基于主电池模组电量和换电模组电量与预设电量阈值的关系，确定所述电池系统的目标供电方式；按照所述目标供电方式控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹原，唐丹，
申请(专利权)人：三一技术装备有限公司，
类型：发明
国别省市：