一种电池组充电系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电池组充电系统和方法，属于微电网技术领域，解决了由于断开电池包而导致的DC母线的电压抬升的问题。系统包括电池组包括：N个电池包连接至DC母线；主电池管理模块用于从N个电池包中的每个电池包接收荷电状态SOC；能量管理模块，用于接收主电池管理模块输出的每个电池包的SOC，根据SOC将N个电池包划分为未到达充电末端的第一组电池包和达到充电末端的第二组电池包并且根据第二组电池包中的电池包的数量和电池包的数量N设置降低的电流参数；以及双向ACDC模块，用于根据降低的电流参数，降低DC母线的电流值。通过在充电末端提前降低充电电流以减少电池包切出对系统造成的冲击。造成的冲击。造成的冲击。

【技术实现步骤摘要】
一种电池组充电系统和方法


[0001]本专利技术涉及微电网
，尤其涉及一种电池组充电系统和方法。

技术介绍

[0002]目前微电网大多采用锂电池作为系统的储能装置，铁锂因其稳定的安全性应用较为广泛。通常为了使储能电池的使用更加模块化更具有通用性，会通过多电池包并联的方式接入系统。其中有电池包因为故障不能接入系统也不影响系统工作。并且通过多包并联可使得微电网的储能容量较大，也方便进行冗余设计。但充电尤其需要保证每个电池包都充满成为难点。
[0003]铁锂电池因为电池本身单体电压存在平台期的特点需要在电池充电末端校正SOC，因此需要定期满充。荷电状态(state of charge，简称SOC)是指电池当前剩余容量与总容量的比值，它反映的是电池的电量状态。当电池充电充到不能再吸收能量时，其SOC定义为100％，当电池放电放到不能再放出能量时，其SOC定义为0％)。另外多个电池包并联，且每个电池包可独立使用也会造成电池包剩余电量的差异。这种情况下，多个电量差异较大的电池包同时并联充电就有电池包提前充满切出母线，不管是使用恒功率充电模式还是稳压恒流充电模式，在切出最后一个电池包之前如果不将实际充电电流或功率降为0都会造成直流母线上的电压抬升，从而烧毁挂在母线上的设备。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种电池组充电系统和方法，用以解决现有断开电池包造成的DC母线的电压抬升，进而烧毁连接至DC母线的设备的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种电池组充电系统，包括：电池组、能量管理模块、双向ACDC模块和主电池管理模块，所述电池组包括N个电池包，所述N个电池包连接至DC母线；所述主电池管理模块，用于从所述N个电池包中的每个电池包接收荷电状态SOC；所述能量管理模块，用于接收主电池管理模块输出的每个电池包的SOC，根据所述SOC将所述N个电池包划分为未到达充电末端的第一组电池包和达到充电末端的第二组电池包并且根据所述第二组电池包中的电池包的数量和电池包的数量N设置降低的电流参数；以及所述双向ACDC模块，用于根据所述降低的电流参数，降低DC母线的电流值。
[0006]上述技术方案的有益效果如下：根据不同品牌电池找到电池电量(SOC)在90％以上拐点单体电压值，当单个电池包最大单体电压达到此值时，能量管理模块控制双向ACDC模块变换器将充电电流降低，这样的电池组充电系统将先达到拐点电压值的电池包切出对系统造成的冲击较少。
[0007]基于上述系统的进一步改进，当所述第二组电池包中的电池包的数量X小于N时，所述能量管理模块用于：将所述SOC未到达[90％,95％]的范围内的电池包划分为所述第一组电池包，以及将所述SOC到达[90％,95％]的范围内的X个电池包划分为所述第二组电池包，其中，N为[10,50]的范围内的整数。
[0008]基于上述系统的进一步改进，所述能量管理模块用于：当所述第二组电池包中的电池包的数量X小于N时，通过以下公式设置所述降低的电流参数I2：
[0009][0010]当所述第二组电池包中的电池包的数量X等于N时，通过以下公式设置所述降低的电流参数I2：
[0011]I2＝I
min
；
[0012]其中，I1为电池组请求充电电流和系统允许的最大直流侧充电电流中的较小值，I
min
为所述电池组充电系统的安全电流值。
[0013]基于上述系统的进一步改进，所述双向ACDC模块，连接在所述DC母线和交流母线之间，用于在降低所述DC母线的电流值之前，在所述能量管理模块的控制下，对所述N个电池包进行恒流充电或者恒功率充电。
[0014]基于上述系统的进一步改进，所述N个电池包中的每个电池包包括子电池管理模块，其中，所述主电池管理模块经由CAN总线与N个子电池管理模块通信连接，以经由所述N个子电池管理模块控制所述N个电池包。
[0015]基于上述系统的进一步改进，电池组充电系统还包括急停按钮，其中，当出现紧急状态或者人为按下所述急停按钮时，所述能量管理模块经由CAN总线向所述主电池管理模块传输下电指令，以及所述主电池管理模块基于所述下电指令将所述N个电池包与DC母线断开。
[0016]基于上述系统的进一步改进，所述主电池管理模块经由所述CAN总线将以下信息传输给所述能量管理模块包括：每个电池包的SOC值、系统SOC值；每个电池包的最高单体电压和最低单体电压；每个电池包的最高温度和最低温度；每个电池包的电流；每个电池包的状态；每个电池包是否处于充电、放电状态；直流母线侧的电压以及总电流；每个电池包的最大允许充电电流；每个电池包的最大放电电流；N个电池包的最大允许充电电流和最大允许放电电流。
[0017]基于上述系统的进一步改进，当所述最后一个电池包的SOC到达98％或者最后多个电池包同时到达98％时，延时预定时间后将所述最后一个电池包或所述最后多个电池包与所述直流母线断开；以及当所述最后一个电池包的SOC到达100％或者最后多个电池包同时到达100％时，将所述最后一个电池包或所述最后多个电池包与所述DC母线断开。
[0018]另一方面，本专利技术实施例提供了一种电池组充电方法，包括：所述电池组的N个电池包连接至DC母线；从所述N个电池包中的每个电池包接收荷电状态SOC；根据所述SOC将所述N个电池包划分为未到达充电末端的第一组电池包和达到充电末端的第二组电池包并且根据所述第二组电池包中的电池包的数量和电池包的数量N设置降低的电流参数；以及根据所述降低的电流参数，DC母线的电流值。
[0019]基于上述方法的进一步改进，根据所述SOC将所述N个电池包划分为不需要降低电流参数的第一组电池包和需要降低所述电流参数的第二组电池包并且根据所述第二组电池包中的电池包的数量设置降低的电流参数进一步包括：当所述第二组电池包中的电池包的数量X小于N时，将所述SOC未到达[90％,95％]的范围内的电池包划分为所述第一组电池包，将所述SOC到达[90％,95％]的范围内的X个电池包划分为所述第二组电池包，其中，N为
[10,50]的范围内的整数，并且通过以下公式设置所述降低的电流参数I2：
[0020][0021]当所述第二组电池包中的电池包的数量X等于N时，通过以下公式设置所述降低的电流参数I2：
[0022]I2＝I
min
；
[0023]其中，I1为电池组请求充电电流和系统允许的最大直流侧充电电流中的较小值，I2为所述电池组充电系统的安全电流值。
[0024]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0025]1、本申请根据不同品牌电池找到电池电量(SOC)在90％以上的拐点(这时，电池电压达到拐点单体电压值)，当单个电池包的最大单体电压达到此值时，能量管理模块控制双向ACDC模块变换器将充电电流降低，这样的电池组充电系统将先达到拐点电压值的电池包切出对系统造成的冲击较少。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池组充电系统，其特征在于，包括：电池组、能量管理模块、双向ACDC模块和主电池管理模块，所述电池组包括N个电池包，所述N个电池包连接至DC母线；所述主电池管理模块，用于从所述N个电池包中的每个电池包接收荷电状态SOC；所述能量管理模块，用于接收主电池管理模块输出的每个电池包的SOC，根据所述SOC将所述N个电池包划分为未到达充电末端的第一组电池包和达到充电末端的第二组电池包并且根据所述第二组电池包中的电池包的数量和电池包的数量N设置降低的电流参数；以及所述双向ACDC模块，用于根据所述降低的电流参数，降低所述DC母线的电流值。2.根据权利要求1所述的电池组充电系统，其特征在于，当所述第二组电池包中的电池包的数量X小于N时，所述能量管理模块用于：将所述SOC未到达[90％,95％]的范围内的电池包划分为所述第一组电池包，以及将所述SOC到达[90％,95％]的范围内的X个电池包划分为所述第二组电池包，其中，N为[10,50]的范围内的整数。3.根据权利要求2所述的电池组充电系统，其特征在于，所述能量管理模块用于：当所述第二组电池包中的电池包的数量X小于N时，通过以下公式设置所述降低的电流参数I2：当所述第二组电池包中的电池包的数量X等于N时，通过以下公式设置所述降低的电流参数I2：I2＝I
min
；其中，I1为电池组请求充电电流和系统允许的最大直流侧充电电流中的较小值，I
min
为所述电池组充电系统的安全电流值。4.根据权利要求2所述的电池组充电系统，其特征在于，所述双向ACDC模块，连接在所述DC母线和交流母线之间，用于在降低所述DC母线的电流值之前，在所述能量管理模块的控制下，对所述N个电池包进行恒流充电或者恒功率充电。5.根据权利要求4所述的电池组充电系统，其特征在于，所述N个电池包中的每个电池包包括子电池管理模块，其中，所述主电池管理模块经由CAN总线与N个子电池管理模块通信连接，以经由所述N个子电池管理模块控制所述N个电池包。6.根据权利要求1所述的电池组充电系统，其特征在于，还包括急停按钮，其中，当出现紧急状态或者人为按下所述急停按钮时，所述能量管理模块经由CAN总线向所述主电池管理模块传输下电指令，以及所述主电池管理模块基于所述下电指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：周麟奉，李建飞，杨润宇，郑航，王浩宇，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：