一种基于微网成组技术的动力电池系统技术方案

本公开提供了一种基于微网成组技术的动力电池系统，属于电力电子领域，包括小功率动力电池模组、隔离型功率变换系统和上位控制系统，所述小功率动力电池模组数量为多个；所述上位控制系统与所述小功率动力电池模组连接，所述小功率动力电池模组和所述隔离型功率变换系统连接，每路所述小功率动力电池模组之间并联。本公开由小功率动力电池模组通过隔离型功率变换系统并联协同工作，代替原本直接相连的大功率串并联电池模组，提高了系统整体容量利用率，电气隔离的引入也提高了电池系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉电力电子，尤其是涉及一种一种基于微网成组技术的动力电池系统。

技术介绍

1、新能源汽车采用的锂离子动力电池组具有能量密度高、容量大等优点，在当前市场上得到广泛应用的电池成组方式主要包括先并后串和先串后并两类，且在电动汽车中主要采用先并后串的拓扑结构。

2、从安全性的角度出发，传统的汽车动力电池串并联结构具有诸多不足之处。

3、首先，传统汽车动力电池系统性能存在“短板效应”。短板效应是指电池系统的性能取决于系统内状态最差的电池单体或是电池模组。举例来说，当某一电池单体放电达到极限时，为了防止该电池发生过放电从而导致其寿命缩短或是过热引发安全事故，整个动力电池系统将不可再进行放电，因此短板效应极大影响了电池系统的容量利用率，且对电池系统的一致性管理提出了较高的要求。

4、此外，传统汽车动力电池系统电池之间电气耦合性过强。这是指传统的动力电池系统内各电池间通过电路直接相连，不具备电气隔离。在某一电池单体发生短路或是断路故障后，容易引发连锁反应，导致大面积的电池短路或是断路，影响整体系统运行，增加电池系统风险。过强的电气耦合导致系统整体的风险提高，促使目前的电池系统必须采用更完善的防范措施规避事故，但仍存在失控风险。

技术实现思路

1、本公开提供了一种基于微网成组技术的动力电池系统，以解决技术人认识到的传统系统容量利用率低和电气耦合性过强的问题。

2、本公开提供了一种基于微网成组技术的动力电池系统，包括小功率动力电池模组、隔离型功率变换系统和上位控制系统，所述小功率动力电池模组数量为多个；所述上位控制系统与所述小功率动力电池模组连接，所述小功率动力电池模组和所述隔离型功率变换系统连接，每路所述小功率动力电池模组之间并联。

3、在上述任一技术方案中，进一步地，所述隔离型功率变换系统包括多个隔离型双向dc-dc变换器，每个所述隔离型双向dc-dc变换器均连接所述小功率动力电池模组。

4、在上述任一技术方案中，进一步地，所述隔离型双向dc-dc变换器包括双向全桥变换器、双向llc型变换器或双向cllc型变换器。

5、在上述任一技术方案中，进一步地，所述隔离型双向dc-dc变换器包括变压器t、电容cin、开关s1～s8、电容cout、电阻rr和电感lr，开关s1～s4呈全桥结构，电容cin的两端分别与开关s1和开关s2连接，开关s1和开关s2的公共端与电阻rr和电感lr连接，电感lr与变压器t的输入端连接，开关s3和开关s4的公共端与变压器t的输入端连接，开关s5～s8呈全桥结构，变压器t的输出端分别与开关s5和开关s6的公共端以及开关s7和开关s8的公共端连接，电容cout的两端分别与开关s7和开关s8连接。

6、在上述任一技术方案中，进一步地，还包括采样模块和通讯模块，所述上位控制系统通过所述采样模块和所述通讯模块与所述小功率动力电池模组连接。

7、在上述任一技术方案中，进一步地，所述采样模块至少包括电流采样电路和电压采样电路。

8、在上述任一技术方案中，进一步地，所述隔离型功率变换系统通过电源总线连接有负载。

9、在上述任一技术方案中，进一步地，所有所述小功率动力电池模组的总功率大于所述负载的额定功率。

10、在上述任一技术方案中，进一步地，所述小功率动力电池模组由若干串联的小功率电池单元构成。

11、在上述任一技术方案中，进一步地，所述上位控制系统包括多个pi调节器，所述pi调节器分别与所述小功率动力电池模组连接。

12、本公开的有益效果主要在于：由小功率动力电池模组通过隔离型功率变换系统并联协同工作，代替原本直接相连的大功率串并联电池模组，提高了系统整体容量利用率，电气隔离的引入也提高了电池系统的安全性。

13、应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

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【技术保护点】

1.一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，包括小功率动力电池模组、隔离型功率变换系统和上位控制系统，所述小功率动力电池模组数量为多个；所述上位控制系统与所述小功率动力电池模组连接，所述小功率动力电池模组和所述隔离型功率变换系统连接，每路所述小功率动力电池模组之间并联；所述隔离型功率变换系统包括多个隔离型双向DC-DC变换器，每个所述隔离型双向DC-DC变换器均连接所述小功率动力电池模组；所述隔离型双向DC-DC变换器包括变压器T、电容Cin、开关S1～S8、电容Cout、电阻Rr和电感Lr，开关S1～S4呈全桥结构，电容Cin的两端分别与开关S1和开关S2连接，开关S1和开关S2的公共端与电阻Rr和电感Lr连接，电感Lr与变压器T的输入端连接，开关S3和开关S4的公共端与变压器T的输入端连接，开关S5～S8呈全桥结构，变压器T的输出端分别与开关S5和开关S6的公共端以及开关S7和开关S8的公共端连接，电容Cout的两端分别与开关S7和开关S8连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所述隔离型双向DC-DC变换器包括双向全桥变换器、双向LLC型变换器或双向CLLC型变换器。

3.根据权利要求1所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，还包括采样模块和通讯模块，所述上位控制系统通过所述采样模块和所述通讯模块与所述小功率动力电池模组连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所述采样模块至少包括电流采样电路和电压采样电路。

5.根据权利要求1所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所述隔离型功率变换系统通过电源总线连接有负载。

6.根据权利要求5所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所有所述小功率动力电池模组的总功率大于所述负载的额定功率。

7.根据权利要求1所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所述小功率动力电池模组由若干串联的小功率电池单元构成。

8.根据权利要求1所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所述上位控制系统包括多个PI调节器，所述PI调节器分别与所述小功率动力电池模组连接。

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【技术特征摘要】

1.一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，包括小功率动力电池模组、隔离型功率变换系统和上位控制系统，所述小功率动力电池模组数量为多个；所述上位控制系统与所述小功率动力电池模组连接，所述小功率动力电池模组和所述隔离型功率变换系统连接，每路所述小功率动力电池模组之间并联；所述隔离型功率变换系统包括多个隔离型双向dc-dc变换器，每个所述隔离型双向dc-dc变换器均连接所述小功率动力电池模组；所述隔离型双向dc-dc变换器包括变压器t、电容cin、开关s1～s8、电容cout、电阻rr和电感lr，开关s1～s4呈全桥结构，电容cin的两端分别与开关s1和开关s2连接，开关s1和开关s2的公共端与电阻rr和电感lr连接，电感lr与变压器t的输入端连接，开关s3和开关s4的公共端与变压器t的输入端连接，开关s5～s8呈全桥结构，变压器t的输出端分别与开关s5和开关s6的公共端以及开关s7和开关s8的公共端连接，电容cout的两端分别与开关s7和开关s8连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于微网成组技术的动力电池系统，其特征在于，所述隔离型双向dc-d...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，同小斌，
申请(专利权)人：深圳市极致电效科技有限公司，
类型：新型
国别省市：