电池储能供电系统、电池包的电压均衡方法、装置制造方法及图纸

本申请公开了一种电池储能供电系统、电池包的电压均衡方法、装置。该方法包括：电池控制单元获取电池包供电结构中每个电池包的电压信号；在存在任意两个电池包之间的电压差值大于等于第一预设值的情况下，确定待充电电池包和待放电电池包；向选择开关单元输出开关控制信号，将待充电电池包、待放电电池包分别与第二隔离DC/DC变换器、第一隔离DC/DC变换器连通；通过第一控制器输控制第一隔离DC/DC变换器，使得待放电电池包向直流母线传递能量；通过第二控制器输出充电指令控制第二隔离DC/DC变换器，使得待充电电池包接收直流母线传递的能量。通过本申请，解决了相关技术中均衡电池储能供电系统中的电池包之间的电压时电能利用率低，可靠性差的问题。可靠性差的问题。可靠性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
电池储能供电系统、电池包的电压均衡方法、装置


[0001]本申请涉及电源领域，具体而言，涉及一种电池储能供电系统、电池包的电压均衡方法、装置。

技术介绍

[0002]相关技术中，一方面，电芯品牌和厂商越来越多，单一电芯品牌已不能满足产品需求，常出现不同品牌电芯混用，就算为同一品牌，电芯的容量、分档、批次可能又不一致，这都会导致电压不均衡。对于电芯的容量、分档、批次不一致的问题，可以通过提高生产管控，使电芯的容量、分档、批次等都一致，但这将导致仓库管理成本高，且给电芯应用带来极大局限性。另一方面，电池系统的扩容，在实际应用中，随着用电设备的增加，用户现有的电池系统可能无法满足需求，而需另外扩充电池系统，也即增加串联的电池包的个数或并联的电池簇的个数，然而目前市面上电池包品牌较多，电压等级也各不相同，也将导致电压不均衡问题。
[0003]这种电压不均衡导致电池系统在充电时，电压高的电池包充电快，而提前充电截止，则电压低的电池包不能充分充电；在放电时，电压低的电池包放电快，而提前放电截止，则电压高的电池包不能充分放电，而使得整个储能电池系统的可使用能量大大降低，甚至无法使用。
[0004]相关技术中，通过在每个电池包内加入与电芯串联结构并联的开关电阻串联支路，当一电池包电压过高，该电池包内的开关电阻串联支路中的开关管导通，则电芯串联结构通过导通的开关管和电阻放电，以达到电池包间电压均衡。但这种方案将电能以热能形式消耗掉，使得电池系统电能利用率低，与节能环保的社会需求相悖。
[0005]另外，通过在每个电池包内加入与电芯串联结构并联的双向DC/DC变换器，通过控制双向DC/DC变换器可以独立控制每个电芯串联结构的充放电工况，保持所有电池包间电压均衡。然而，电包的充放电均需经过对应的双向DC/DC变换器，则双向DC/DC变换器的额定功率需大于等于电池包的额定功率，这不但导致双向DC/DC变换器成本高，而且双向DC/DC变换器功耗大，导致整个系统效率低，电池包温升快，而影响整个电池系统的寿命。此外，电池系统常因控制器供电异常，导致无法检测故障的位置及原因，为后续排除故障带来极大不便，导致系统可靠性低。
[0006]针对相关技术中均衡电池储能供电系统中的电池包之间的电压时电能利用率低，可靠性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本申请的主要目的在于提供一种电池储能供电系统、电池包的电压均衡方法、装置，以解决相关技术中均衡电池储能供电系统中的电池包之间的电压时电能利用率低，可靠性差的问题。
[0008]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电池储能供电系统。该系
统包括：电池包供电结构，包括多个电池包，多个电池包依次串联形成电池包串联结构；选择开关单元，选择开关单元的第一端与每个电池包连接，选择开关单元的第二端分别与第一隔离DC/DC变换器、第二隔离DC/DC变换器连接，用于接收电池控制单元发出的开关控制信号，根据开关控制信号控制不同的电池包与第一隔离DC/DC变换器、第二隔离DC/DC变换器连通；第一隔离DC/DC变换器，第一隔离DC/DC变换器的第一端与选择开关单元的第二端连接，第一隔离DC/DC变换器的第二端与直流母线连接；第二隔离DC/DC变换器，第二隔离DC/DC变换器的第一端与选择开关单元的第二端连接，第二隔离DC/DC变换器的第二端与直流母线连接；第一控制器，与第一隔离DC/DC变换器连接，用于接收电池控制单元发出的放电指令，根据放电指令控制第一隔离DC/DC变换器将能量从第一端传递至第二端；第二控制器，与第二隔离DC/DC变换器连接，用于接收电池控制单元发出的充电指令，根据充电指令控制第二隔离DC/DC变换器将能量从第二端传递至第一端；电池控制单元，接收电池包供电结构的状态信号，根据状态信号输出放电指令至第一控制器、输出充电指令至第二控制器，并输出开关控制信号至选择开关单元。
[0009]可选地，选择开关单元包括多组开关管，每组开关管与一个电池包连接，每组开关管包括：第一开关管，第一开关管的第一端与电池包的正输出端连接，第一开关管的第二端与第一隔离DC/DC变换器的第一端的正电压端连接；第二开关管，第二开关管的第一端与电池包的正输出端连接，第二开关管的第二端与第二隔离DC/DC变换器的第一端的正电压端连接；第三开关管，第三开关管的第一端与电池包的负输出端连接，第三开关管的第二端与第一隔离DC/DC变换器的第一端的负电压端连接；第四开关管，第四开关管的第一端与电池包的负输出端连接，第四开关管的第二端与第二隔离DC/DC变换器的第一端的负电压端连接。
[0010]可选地，每个电池包包括：电芯串联结构，包括多个串联连接的电芯，电芯串联结构的两端构成电池包的两端；电池采样芯片，并联在电芯串联结构的两端，用于采集电芯串联结构的状态信号，并将电芯串联结构的状态信号发送至电池包管理单元；电池包管理单元，接收电池采样芯片发送的电芯串联结构的状态信号，并将电芯串联结构的状态信号发送至电池控制单元。
[0011]可选地，电池储能供电系统还包括：辅助DC/DC变换器，输入端与直流母线连接，输出端分别与电池控制单元、每个电池包的电池包管理单元、第一控制器、第二控制器以及电池采样芯片连接，辅助DC/DC变换器用于将直流母线的电压转换为供电电压，为电池控制单元、每个电池包的电池包管理单元、第一控制器、第二控制器以及电池采样芯片供电。
[0012]可选地，电池储能供电系统还包括：负载供电转换器，输入端与电池包供电结构的输出端连接，输出端与负载连接，用于将电池包供电结构提供的直流电转换为负载需要的直流电或交流电，其中，负载供电转换器为DC/DC变换器或DC/AC变换器，电池包串联结构的两端构成电池包供电结构的输出端。
[0013]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电池包的电压均衡方法。该方法包括：电池控制单元获取电池包供电结构中每个电池包的电压信号，得到多个电压信号；电池控制单元判断是否存在任意两个电池包之间的电压差值大于等于第一预设值；在存在任意两个电池包之间的电压差值大于等于第一预设值的情况下，电池控制单元从电池包供电结构中确定待充电电池包和待放电电池包；电池控制单元向选择开关单元输出开
关控制信号，通过开关控制信号控制开关单元动作，将待充电电池包与第二隔离DC/DC变换器连通，并将待放电电池包与第一隔离DC/DC变换器连通；电池控制单元向第一控制器输出放电指令，通过放电指令控制第一隔离DC/DC变换器工作，以控制待放电电池包向直流母线传递能量，其中，第一隔离DC/DC变换器的工作模式为将能量从第一端传递至第二端；电池控制单元向第二控制器输出充电指令，通过充电指令控制第二隔离DC/DC变换器工作，以控制待充电电池包接收直流母线传递的能量，其中，第二隔离DC/DC变换器的工作模式为将能量从第二端传递至第一端。
[0014]可选地，开关单元包括多组开关管，每组开关管包括第一开关管、第二开关、第三开关管以及第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池储能供电系统，其特征在于，包括：电池包供电结构，包括多个电池包，所述多个电池包依次串联形成电池包串联结构；选择开关单元，所述选择开关单元的第一端与每个所述电池包连接，所述选择开关单元的第二端分别与第一隔离DC/DC变换器、第二隔离DC/DC变换器连接，用于接收电池控制单元发出的开关控制信号，根据所述开关控制信号控制不同的电池包与所述第一隔离DC/DC变换器、所述第二隔离DC/DC变换器连通；所述第一隔离DC/DC变换器，所述第一隔离DC/DC变换器的第一端与所述选择开关单元的第二端连接，所述第一隔离DC/DC变换器的第二端与直流母线连接；所述第二隔离DC/DC变换器，所述第二隔离DC/DC变换器的第一端与所述选择开关单元的第二端连接，所述第二隔离DC/DC变换器的第二端与所述直流母线连接；第一控制器，与所述第一隔离DC/DC变换器连接，用于接收电池控制单元发出的放电指令，根据所述放电指令控制所述第一隔离DC/DC变换器将能量从第一端传递至第二端；第二控制器，与所述第二隔离DC/DC变换器连接，用于接收电池控制单元发出的充电指令，根据所述充电指令控制所述第二隔离DC/DC变换器将能量从第二端传递至第一端；电池控制单元，接收所述电池包供电结构的状态信号，根据所述状态信号输出所述放电指令至所述第一控制器、输出所述充电指令至所述第二控制器，并输出所述开关控制信号至所述选择开关单元。2.根据权利要求1所述的电池储能供电系统，其特征在于，选择开关单元包括多组开关管，每组开关管与一个电池包连接，每组开关管包括：第一开关管，所述第一开关管的第一端与电池包的正输出端连接，所述第一开关管的第二端与所述第一隔离DC/DC变换器的第一端的正电压端连接；第二开关管，所述第二开关管的第一端与电池包的正输出端连接，所述第二开关管的第二端与所述第二隔离DC/DC变换器的第一端的正电压端连接；第三开关管，所述第三开关管的第一端与电池包的负输出端连接，所述第三开关管的第二端与所述第一隔离DC/DC变换器的第一端的负电压端连接；第四开关管，所述第四开关管的第一端与电池包的负输出端连接，所述第四开关管的第二端与所述第二隔离DC/DC变换器的第一端的负电压端连接。3.根据权利要求1所述的电池储能供电系统，其特征在于，每个电池包包括：电芯串联结构，包括多个串联连接的电芯，所述电芯串联结构的两端构成所述电池包的两端；电池采样芯片，并联在所述电芯串联结构的两端，用于采集所述电芯串联结构的状态信号，并将所述电芯串联结构的状态信号发送至电池包管理单元；所述电池包管理单元，接收所述电池采样芯片发送的所述电芯串联结构的状态信号，并将所述电芯串联结构的状态信号发送至所述电池控制单元。4.根据权利要求3所述的电池储能供电系统，其特征在于，所述电池储能供电系统还包括：辅助DC/DC变换器，输入端与所述直流母线连接，输出端分别与所述电池控制单元、每个电池包的所述电池包管理单元、所述第一控制器、所述第二控制器以及所述电池采样芯片连接，所述辅助DC/DC变换器用于将所述直流母线的电压转换为供电电压，为所述电池控
制单元、每个电池包的所述电池包管理单元、所述第一控制器、所述第二控制器以及所述电池采样芯片供电。5.根据权利要求1所述的电池储能供电系统，其特征在于，电池储能供电系统还包括：负载供电转换器，输入端与所述电池包供电结构的输出端连接，输出端与负载连接，用于将所述电池包供电结构提供的直流电转换为所述负载需要的直流电或交流电，其中，所述负载供电转换器为DC/DC变换器或DC/AC变换器，所述电池包串联结构的两端构成所述电池包供电结构的输出端。6.一种电池包的电压均衡方法，应用于所述权利要求1
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5中的任意一个电池储能供电系统，其特征在于，包括：电池控制单元获取电池包供电结构中每个电池包的电压信号，得到多个电压信号；所述电池控制单元判断是否存在任意两个电池包之间的电压差值大于等于第一预设值；在存在任意两个电池包之间的电压差值大于等于所述第一预设值的情况下，所述电池控制单元从所述电池包供电结构中确定待充电电池包和待放电电池包；所述电池控制单元向选择开关单元输出开关控制信号，通过所述开关控制信号控制开关单元动作，将所述待充电电池包与第二隔离DC/DC变换器连通，并将所述待放电电池包与第一隔离DC/DC变换器连通；所述电池控制单元向第一控制器输出放电指令，通过所述放电指令控制所述第一隔离DC/DC变换器工作，以控制所述待放电电池包向直流母线传递能量，其中，所述第一隔离DC/DC变换器的工作模式为将所述能量从第一端传递至第二端；所述电池控制单元向第二控制器输出充电指令，通过所述充电指令控制所述第二隔离DC/DC变换器工作，以控制所述待充电电池包接收直流母线传递的能量，其中，所述第二隔离DC/DC变换器的工作模式为将所述能量从第二端传递至第一端。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述开关单元包括多组开关管，每组开关管包括第一开关管、第二开关、第三开关管以及第四开关，通过所述开关控制信号控制开关单元动作，将所述待充电电池包与第二隔离DC/DC变换器连通，并将所述待放电电池包与第一隔离DC/DC变换器连通包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓志江，王祥，
申请(专利权)人：麦田能源有限公司，
类型：发明
国别省市：