CN112187044A - 一种集成电池管理***的直流变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于储能***发电领域,具体涉及到一种集成电池管理***的直流变换器。直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。电池管理***包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。直流变换器控制电路与电池管理***共享输入接口电路和输出接口电路,并且直流变换器控制核与电池管理***控制核直接通信,交互数据,确保直流变换器与电池管理***对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份,从而提高***安全性。
Description
技术领域
本发明属于储能***发电领域,具体涉及到一种集成电池管理***的直流变换器。
背景技术
随着分布式发电技术的发展,微电网作为传统电网向智能电网过渡的电力网络,逐渐成为人们关注的热点,其中蓄电池储能***是其中至关重要的组成部分。蓄电池储能***主要包括蓄电池、直流变换器、电池管理***以及辅助配电***,针对不同的组成部分,国内外已经进行了相当深入的研究,促进着储能***的发展。
但是由于直流变换器与电池管理***分属两个不同的领域,长时间以来都由不同的研究人员进行研究升级,在实际储能***应用开发过程中,需要花费大量的时间进行技术沟通以及技术对接,大大影响开发的效率;并且还可能因为沟通不畅导致电池出现安全隐患;由于直流变换器与电池管理***需要共享部分信息,所有***设计时往往需要配置双份的采集***,导致资源配置冗余,影响***开发的经济性。
本发明所述的一种集成电池管理***的直流变换器,是将直流变换器与电池管理***相结合,开发出具备电池管理功能的直流变换器,在实现电能变换的同时进行电池管理,既满足电力电子电能变换的需求,又满足电池数据采集、处理、数据估算、电池安全保护等的需求因此,发明一种集成电池管理***的直流变换器显得非常必要。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于克服分离的直流变换器与电池管理***产品成组***时技术沟通复杂、资源配置冗余、沟通不畅会导致电池安全隐患的缺点而提出的一种集成电池管理***的直流变换器。
本发明提供一种集成电池管理***的直流变换器,集成电池管理***的直流变换器将电力电子变换器与电池管理***相结合,在实现电能变换的同时对电池进行管理,直流变换器包括直流变换器主电路、直流变换器控制电路以及电池管理***;
所述的直流变换器主电路包括直流输入/输出开关、DC/DC变换单元以及传感器;直流变换器主电路实现电池与直流母线之间的电能变换,并向控制***反馈运行数据;
所述的直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路;输入接口电路采集电池以及直流母线的电压和电流数据,进行处理后分别传送给直流变换器控制核和电池管理***控制核;直流变换器控制核则根据实时的电压和电流数据计算DC/DC变换单元的占空比,生成驱动脉冲后经过输出接口电路输出控制DC/DC工作,实现电池与直流母线之间的电能变换;通信链路负责直流变换器与电池管理***之间的数据交互,确保直流变换器与电池管理***对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份;
所述的电池管理***包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路;实现对电池单体电压、电池模组温度、电池总电压、电池回路电流的检测及处理,与直流变换器交互信息,对电池的荷电状态(SOC)、剩余电量(SOE)进行估算,对电池故障进行监测、保护及动作处理,确保电池安全。
优选的,直流变换器控制核与电池管理***控制核共享输入接口电路和输出接口电路,输入接口电路包括电池总电压、输出电压、电池回路电流和输出电流的模拟量采集电路以及输入/输出开关的信号反馈电路;电池总电压和电池回路电流的模拟量采集信息经过处理后一分为二,一路送入直流变换器控制核,一路送入电池管理***控制核,其余采集的信息经过处理后都送入直流变换器控制核;输出接口电路包括DC/DC驱动脉冲电路和输入/输出开关控制电路,电池侧的输入开关由直流变换器和电池管理***共同协调控制,提高电池的安全性;输出开关和DC/DC驱动脉冲由直流变换器控制。
优选的,直流变换器控制核与电池管理***控制核直接通信,交互数据;直流变换器控制核会向电池管理***控制核上传DC/DC运行数据,电池管理***根据DC/DC运行数据,优化电池荷电状态(SOC)估算方法,动态校正估算的结果;电池管理***控制核会向直流变换器控制核下发电池安全运行允许的工作曲线,直流变换器根据电池曲线实时调整DC/DC运行状态,确保电池充放电功率、充放电电压以及充放电容量均在允许的范围内,保障***安全稳定运行。
附图说明
图1:一种集成电池管理***的直流变换器组成的储能***电气连接图。
图2:一种集成电池管理***的直流变换器电气示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述:
如图1-图2所示,本发明公开了一种集成电池管理***的直流变换器。
一种集成电池管理***的直流变换器将电力电子变换器与电池管理***相结合,在直流变换器基础上集成电池管理***功能,在实现电能变换的同时对电池进行管理。集成电池管理***的直流变换器包括直流变换器主电路、直流变换器控制电路以及电池管理***。
直流变换器主电路包括直流输入/输出开关、DC/DC变换单元以及电压电流传感器。蓄电池与直流变换器输入侧相连,直流变换器输出侧与直流母线相连。电池的电化学能通过输入侧开关、DC/DC变换单元、输出侧开关输送至直流母线。电压和电流传感器串接在直流变换器主电路中,采集运行数据。直流变换器主电路实现电池与直流母线之间的电能变换,并通过传感器采集电压和电流数据反馈给控制***。多个直流变换器可以并联接入直流母线,分别独立控制,构成大规模储能***。
直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。输入接口电路采集电池侧和直流母线侧的电压和电流数据,进行处理后分别传送给直流变换器控制核和电池管理***控制核,直流变换器控制核则根据实时的电压和电流数据计算DC/DC变换单元的半导体开关管占空比,生成驱动脉冲后经过输出接口处理后输出,控制DC/DC变换单元工作,实现电池与直流母线之间的电能变换。通信链路负责直流变换器与电池管理***之间的数据交互,确保直流变换器与电池管理***对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份。
电池管理***包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路。输入接口电路主要采集电池总电压、电池回路电流;同时采集线束直接与电池相连,采集电池的单体电压和电池的模组温度,对每个电池单体进行监测。输出接口回路控制电池侧输入开关的通断。电池管理***实现对电池单体电压、电池模组温度、电池总电压、电池回路电流的检测及处理,与直流变换器交互信息,对电池的荷电状态(SOC)、剩余电量(SOE)进行估算,对电池故障进行监测保护及动作,确保电池安全。
直流变换器控制电路与电池管理***中的输入接口电路、输出接口电路共享。输入接口电路包括电池总电压、输出电压、电池回路电流和输出电流的模拟量采集电路以及输入/输出开关的信号反馈电路;电池总电压和电池回路电流的模拟量采集信息经过处理后一分为二,一路送入直流变换器控制核,一路送入电池管理***控制核,其余采集的模拟量信息则经过处理后都送入直流变换器控制核,控制核对这些信息进行转换以及相应的计算;输入/输出开关的信号反馈电路实时反馈开关的工作状态,防止开关出现控制故障。输出接口电路包括DC/DC驱动脉冲电路和输入/输出开关控制电路,电池侧的输入开关由直流变换器和电池管理***共同协调控制,当直流变换器出现故障或电池异常时,可以由直流变换器或电池管理***分别独立切断输入开关,确保***尤其是电池的安全。直流母线侧输出开关和DC/DC驱动脉冲由直流变换器控制。
直流变换器控制核与电池管理***控制核直接通信,交互数据。直流变换器控制核会向电池管理***控制核上传DC/DC运行数据,包括工作状态、故障数据等,电池管理***根据DC/DC运行数据,在原有荷电状态(SOC)估算方法的基础上进行优化,动态校正估算的结果;电池管理***控制核会向直流变换器控制核下发电池安全运行允许的工作曲线,直流变换器根据电池曲线实时调整DC/DC运行状态,确保电池充放电功率、充放电电压以及充放电容量均在允许的范围内,保障***安全稳定运行。
利用本发明所述的技术方案,或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下,设计出类似的技术方案,而达到上述技术效果的,均是落入本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种集成电池管理***的直流变换器,其特征在于:集成电池管理***的直流变换器将电力电子变换器与电池管理***相结合,在实现电能变换的同时对电池进行管理,直流变换器包括直流变换器主电路、直流变换器控制电路以及电池管理***;
所述的直流变换器主电路包括直流输入/输出开关、DC/DC变换单元以及传感器;直流变换器主电路实现电池与直流母线之间的电能变换,并向控制***反馈运行数据;
所述的直流变换器控制电路包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路;输入接口电路采集电池以及直流母线的电压和电流数据,进行处理后分别传送给直流变换器控制核和电池管理***控制核;直流变换器控制核则根据实时的电压和电流数据计算DC/DC变换单元的占空比,生成驱动脉冲后经过输出接口电路输出控制DC/DC工作,实现电池与直流母线之间的电能变换;通信链路负责直流变换器与电池管理***之间的数据交互,确保直流变换器与电池管理***对电池安全进行数据共享以及保护机制互相备份;
所述的电池管理***包括控制核、输入接口电路、输出接口电路以及通信链路;实现对电池单体电压、电池模组温度、电池总电压、电池回路电流的检测及处理,与直流变换器交互信息,对电池的荷电状态(SOC)、剩余电量(SOE)进行估算,对电池故障进行监测、保护及动作处理,确保电池安全。
2.根据权利要求1所述的一种集成电池管理***的直流变换器,其特征在于:直流变换器控制核与电池管理***控制核共享输入接口电路和输出接口电路,输入接口电路包括电池总电压、输出电压、电池回路电流和输出电流的模拟量采集电路以及输入/输出开关的信号反馈电路;电池总电压和电池回路电流的模拟量采集信息经过处理后一分为二,一路送入直流变换器控制核,一路送入电池管理***控制核,其余采集的信息经过处理后都送入直流变换器控制核;输出接口电路包括DC/DC驱动脉冲电路和输入/输出开关控制电路,电池侧的输入开关由直流变换器和电池管理***共同协调控制,提高电池的安全性;输出开关和DC/DC驱动脉冲由直流变换器控制。
3.根据权利要求1所述的一种集成电池管理***的直流变换器,其特征在于:直流变换器控制核与电池管理***控制核直接通信,交互数据;直流变换器控制核会向电池管理***控制核上传DC/DC运行数据,电池管理***根据DC/DC运行数据,优化电池荷电状态(SOC)估算方法,动态校正估算的结果;电池管理***控制核会向直流变换器控制核下发电池安全运行允许的工作曲线,直流变换器根据电池曲线实时调整DC/DC运行状态,确保电池充放电功率、充放电电压以及充放电容量均在允许的范围内,保障***安全稳定运行。
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