CN113422421A - 一种电池装置、供电***及相关的控制方法 - Google Patents

一种电池装置、供电***及相关的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电池装置、供电***及相关的控制方法，所述电池装置与变流装置电气耦合并构成供电***，其包括若干电池模组、若干DC/DC变换器和控制单元；所述DC/DC变换器为双向DC/DC变换器，每一DC/DC变换器的低压侧均连接一电池模组，各DC/DC变换器的高压侧彼此并接于一公共端并通过该公共端连接所述变流装置；所述控制单元在公共端电压低于一第一阈值时，控制各所述DC/DC变换器均工作于放电方向；其在公共端电压高于一第二阈值时，控制各所述DC/DC变换器均工作于充电方向。本发明的电池装置和供电***，不仅在对电池进行维护、操作时具有较高的人员安全性，还降低了电池装置在通讯层面和控制层面的复杂度，适于对供电***扩容。

Description

一种电池装置、供电***及相关的控制方法
技术领域
本发明涉及电池及应用电池供电的技术领域，尤其涉及一种电池装置、供电***及相关的控制方法。
背景技术
目前，UPS被广泛采用。在市电异常时，UPS通常切换到电池供电状态来保证对负载的不间断电能供应。而随着负载水平的提升，UPS的输出功率也需要随之提升，这就要求在电池供电状态下电池组件的输出功率也能对应匹配。
现有UPS中，电池组件通常由多个电池包构成，在需要扩容时一般也是通过串联更多的电池包或采用具有更多单体电池的电池包来实现。但由于UPS内部的DC/DC变换器的电压增益不大，使得在扩容时需要串入较多的电池导致电池组件的输出电压较高，这对操作和维护电池组件的人员安全造成了一定影响。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中存在的至少一种缺陷或问题，提供一种电池装置、供电***及相关的控制方法，供电***适于通过使用该电池装置实现扩容，且具有较好的人员安全性。
本发明的第一方面提供一种电池装置，用于与变流装置电气耦合；其包括：若干电池模组，每一电池模组均包括若干彼此串接的电芯单元；若干DC/DC变换器，其均被配置为双向DC/DC变换器；每一DC/DC变换器的低压侧均连接一电池模组，各DC/DC变换器的高压侧彼此并接于一公共端并通过该公共端连接所述变流装置；控制单元，其在公共端电压低于一第一阈值时，控制各所述DC/DC变换器均工作于放电方向；其在公共端电压高于一第二阈值时，控制各所述DC/DC变换器均工作于充电方向；其中，所述第一阈值小于等于第二阈值。
进一步的，还包括：电压采集器，用于采集所述公共端电压；所述控制单元包括若干与各DC/DC变换器对应的控制器，每一控制器均连接所述电压采集器以获取所述公共端电压并用以控制对应DC/DC变换器的工作方向。
进一步的，各所述控制器通过调制PWM信号的占空比控制对应的DC/DC变换器的工作方向。
进一步的，每一所述电池模组的最大输出电压均低于65V；各电池模组内的电芯单元数量相同，每一电芯单元由两个彼此并联的单体电池构成，所述单体电池为锂电池。
本发明的第二方面提供一种电池装置的控制方法，所述电池装置如前述技术方案所述；所述方法包括：获取各电池模组的电量和所述公共端电压；根据所述公共端电压和各电池模组的电量控制各所述DC/DC变换器的工作状态；其中，在所述公共端电压低于所述第一阈值时，控制各DC/DC变换器开启且均工作于放电方向；在所述公共端电压高于所述第二阈值时，控制各DC/DC变换器开启且均工作于充电方向，并在所述电池模组被充满时，控制对应的DC/DC变换器关闭；在所述公共端电压处于所述第一阈值与第二阈值之间时，保持各DC/DC变换器的工作状态。
本发明的第三方面提供一种供电***，其包括：电池装置，其如前述技术方案所述；其控制单元被定义为第一控制单元，其DC/DC变换器被定义为第一DC/DC变换器，各所述第一DC/DC变换器用以实现对应电池模组的输出端与所述公共端间的电压变换；所述公共端构成所述电池装置的外连接端；变流装置，其具有电池端并包括直流母线、第二DC/DC变换器和第二控制单元；所述电池端连接所述电池装置的外连接端；所述第二DC/DC变换器为双向DC/DC变换器且两侧分别连接所述直流母线和所述电池端并用以二者间的电压变换；所述第二控制单元用于控制所述第二DC/DC变换器保持开启。
进一步的，所述变流装置还包括AC/DC变换器和DC/AC变换器；所述AC/DC变换器和DC/AC变换器的直流侧均连接所述直流母线，所述AC/DC变换器的交流侧接入交流电源，所述DC/AC变换器的交流侧输出交流电；所述第二DC/DC变换器的高压侧连接所述直流母线，其低压侧连接所述电池端。
进一步的，所述交流电源至少包括市电；所述第二控制单元获取市电状态，其在市电正常时控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向，其在市电异常时控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向。
进一步的，所述电池装置的电压采集器被定义为第一电压采集器；所述变流装置还包括第二电压采集器，其用于采集所述直流母线的电压；所述第二控制单元为第二控制器，其连接所述第二电压采集器以获取直流母线电压；其在直流母线电压低于一第三阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向；其在直流母线电压高于一第四阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向；其中，所述第三阈值小于等于第四阈值。
本发明的第四方面提供一种供电***的控制方法，所述供电***前述技术方案所述；所述方法包括：所述第二控制单元控制所述第二DC/DC变换器保持开启；所述第二控制单元获取直流母线电压；所述第二控制单元根据所述直流母线电压控制所述第二DC/DC变换器的工作方向；其中，在直流母线电压低于所述第三阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向；在直流母线电压高于所述第四阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向；在直流母线电压处于所述第三阈值与第四阈值之间时，保持所述第二DC/DC变换器的工作方向；所述第一控制单元获取各电池模组的电量和所述公共端电压；所述第一控制单元根据所述公共端电压和各电池模组的电量控制各所述第一DC/DC变换器的工作状态；其中，在所述公共端电压低于所述第一阈值时，控制各第一DC/DC变换器开启且均工作于放电方向；在所述公共端电压高于所述第二阈值时，控制各第一DC/DC变换器开启且均工作于充电方向，并在所述电池模组被充满时，控制对应的第一DC/DC变换器关闭；在所述公共端电压处于所述第一阈值与第二阈值之间时，保持各第一DC/DC变换器的工作状态。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)电池装置包括若干DC/DC变换器，每一DC/DC变换器均与对应的电池模组耦合以将电池模组的输出电压变换后并联输出，从而无需通过大幅提高电池模组的输出电压来对应用该电池装置的供电***实现扩容。换言之，在电池模组本身输出较低电压的情况下，上述电池装置在工作时仍能保持一定的输出电压以满足供电***的需求；而在需要维护时，由于电池模组的输出电压不高，则可以较为安全地对电池模组进行维护操作。因而，上述结构有效提高了电池装置在维护和操作时的人员安全性。
不仅如此，由于电池装置的每一电池模组均对应地增设了双向DC/DC变换器，在此基础上，本发明还进一步设置了控制单元，该控制单元仅根据各DC/DC变换器高压侧并接所形成的公共端的电压与预设阈值的简单对比就能控制各DC/DC变换器的工作方向并匹配变流装置的运行需求。具体而言，其中缘由在于，由于电池装置与变流装置电气耦合以向其放电或受其充电，且电池装置通过公共端连接了该变流装置从而构成了上述的供电***以对外供电，使得变流装置的运行需求可映射至该公共端电压，从而使得控制单元仅根据公共端电压便可以获取变流装置的运行需求并对应的控制动作以匹配该运行需求。
换言之，本发明的电池装置在实际应用时，电池装置中DC/DC的控制可独立于变流装置的控制，不需要与变流装置通过工业控制总线建立直接通讯连接且赋之予复杂的控制算法，就能使得电池装置得以匹配供电***的运行需求，这在电池装置内的DC/DC变换器数量较为庞大时，尤其适于降低电池装置实际应用时在通讯层面和控制层面的复杂度，并降低现场接线的困难度，从而为应用该电池装置的供电***扩容提供了较好的物质基础。
(2)设置电压采集器，可稳定采集公共端电压并传送至控制单元，使得控制单元能够获取公共端电压；将控制单元配置为包括多个分别与各DC/DC变换器对应的控制器，降低了控制单元的软硬件成本。
(3)通过调制PWM信号的占空比来控制各DC/DC变换器的工作方向，可适用于大多数DC/DC变换器，应用广泛且技术也较为成熟。
(4)各所述电池模组内的电芯单元数量相同，可一定程度防止并联环流情况的发生。每一电池模组的最大输出电压均低于65V，保证了人员维护的安全性。电芯单元由两个彼此并联的单体电池构成，提高了电芯单元所能负荷的电流水平，从而提升了电池装置的放电性能。电芯单元由锂电池构成，换言之，电芯单元内的单体电池均为锂电池，寿命长且放电稳定。
(5)电池装置的控制方法，在前述电池装置所具有的物质基础上，以其内部的控制单元为主控方，通过获取各电池模组的电量和公共端电压来控制各DC/DC变换器的工作状态，继承了前述电池装置的全部优势。此外，该控制方法还进一步限定了当公共端电压处于第一阈值和第二阈值之间时，保持各DC/DC变换器的工作状态不变，使得DC/DC变换器在应对公共端电压波动时的方向切换具有一定的缓冲空间，提升了电池装置工作时的稳定性。进一步的，通过获取各电池模组的电量以在其被充满时关闭对应的DC/DC变换器，可以防止电池过充，尤其适用于锂电池。
(6)供电***包括前述的电池装置和变流装置，变流装置接入该电池装置以使电池模组通过两级DC/DC连接到直流母线，在电池模组本身输出较低电压的情况下仍能保证电池装置在工作时具有一定的输出电压以满足供电***的需求，人员可以较为安全地对电池模组进行维护操作，因而供电***以电池装置作为物质基础，继承并实现了其全部优势，适于扩容。此外，电池装置接入变流装置的电池端，而非直流母线，无需对现有变流装置进行改造，通用性较好。
不仅如此，本发明的供电***在应用上述电池装置时，还对其中的变流装置进行了关键配置，即通过第二控制单元在变流器工作时控制第二DC/DC变换器保持开启，使得适于反映变流装置运行需求的直流母线电压可通过第二DC/DC变换器传递至电池装置的公共端电压，保证了电池装置在任何时候都可以获取到能映射变流装置运行需求的有效公共端电压，并通过第一控制单元对第一DC/DC变换器进行有效控制来匹配变流装置的运行需求，进而保障了供电***的平稳运行。
(7)变流装置内具有AC/DC变换器和DC/AC变换器，使得供电***实质上构成了适于扩容的UPS供电***，在电池供电状态下能够稳定地为负载供电。
(8)第二控制单元直接获取市电状态来控制第二DC/DC变换器的工作方向，响应快速。
(9)第二控制单元通过第二电压采集器采集直流母线电压来控制第二DC/DC变换器的工作方向，稳定性高。
(10)供电***的控制方法，在前述供电***所具有的物质基础上，以其第一控制单元和第二控制单元分别作为电池装置和变流装置的主控方，通过第二控制单元保持第二DC/DC变换器开启，分别控制各第一DC/DC变换器的工作状态和第二DC/DC变换器的工作方向，继承了前述电池装置和供电***全部优势。
此外，该控制方法还进一步限定了当公共端电压处于第一阈值和第二阈值之间时，保持各第一DC/DC变换器的工作状态不变，使得DC/DC变换器在应对公共端电压波动时的方向切换具有一定的缓冲空间，提升了电池装置工作时的稳定性，该优势同理也适用于变流装置的控制。进一步的，通过获取各电池模组的电量以在被充满时关闭对应的第一DC/DC变换器，可以防止电池过充，尤其适用于锂电池。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例电池装置的拓扑图；
图2为本发明实施例供电***的拓扑图。
附图标记说明：电池装置10；电池模组11；第一DC/DC变换器12；第一控制器13；第一电压采集器14；变流装置20；AC/DC变换器21；DC/AC变换器22；第二DC/DC变换器23；第二控制器24；第二电压采集器25。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的优选实施例，且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“连接”，可以包含直接连接也可以包含间接连接；如使用术语“耦合”，指的是两电气模块在连接后具有特定的电路功能。
参照图1-2，本发明实施例首先提供一种电池装置10，该电池装置10用于与变流装置20电气耦合以向其放电或受其充电。本实施例中，所述变流装置20为UPS电源***中除去传统蓄电池的其他部分，即包括整流、逆变和升压等部分，其具体结构将在下文详述。不言而喻的，本实施例的变流装置20接入所述电池装置10后，二者共同构成了UPS供电***以提供不间断的电能供应。
参照图1并回到本实施例的电池装置10，其包括若干电池模组11、若干第一DC/DC变换器12和第一控制单元。
每一所述电池模组11均包括若干彼此串接的电芯单元。
各所述第一DC/DC变换器12均被配置为双向DC/DC变换器且与各电池模组11对应连接，各第一DC/DC变换器12均包括若干可控开关，其可采用现有的变换器且不局限于某一具体的DC/DC电路拓扑。具体的，本实施例中，每一第一DC/DC变换器12的低压侧均连接一电池模组11，各第一DC/DC变换器12的高压侧彼此并接于一公共端并通过该公共端连接所述变流装置20，并用以实现对应电池模组11的输出端与所述公共端间的电压变换。换言之，在电池模组11放电时，经对应的第一DC/DC变换器12升压且由所述公共端输出，公共端是各电池模组11、第一DC/DC变换器12的共同输出端；在电池模组11充电时，输入到所述公共端的电能经对应的第一DC/DC变换器12降压，公共端是各电池模组11、第一DC/DC变换器12的共同输入端。
所述第一控制单元在公共端电压低于一第一阈值时，控制各所述第一DC/DC变换器12均工作于放电方向(即工作于升压模式)。所述第一控制单元还在公共端电压高于一第二阈值时，控制各所述第一DC/DC变换器12均工作于充电方向(即工作于降压模式)，所述第一阈值小于等于第二阈值。本实施例中，所述第一阈值与第二阈值具有一定差值，以提供一定的缓冲空间。
值得说明的是，在本发明的术语体系中，“充电方向”和“放电方向”均针对的是电池模组11，即对于任何DC/DC变换器，“充电方向”均指的是电能由变流装置20流向电池装置10的方向，反之，“放电方向”均指的是电能由电池装置10流向变流装置20的方向。
由此可见，电池装置10包括若干第一DC/DC变换器12，每一第一DC/DC变换器12均与对应的电池模组11耦合以将电池模组11的输出电压变换后并联输出，从而无需通过大幅提高电池模组11的输出电压来对应用该电池装置10的供电***实现扩容。换言之，在电池模组11本身输出较低电压的情况下，上述电池装置10在工作时仍能保持一定的输出电压以满足供电***的需求；而在需要维护时，由于电池模组11的输出电压不高，则可以较为安全地对电池模组11进行维护操作。因而，上述结构有效提高了电池装置10在维护和操作时的人员安全性。
不仅如此，由于电池装置10的每一电池模组11均对应地增设了双向DC/DC变换器，在此基础上，本发明还进一步设置了第一控制单元，该第一控制单元仅根据各第一DC/DC变换器12高压侧并接所形成的公共端的电压与预设阈值的简单对比就能控制各第一DC/DC变换器12的工作方向并匹配变流装置20的运行需求。具体而言，其中缘由在于，由于电池装置10与变流装置20电气耦合以向其放电或受其充电，且电池装置10通过公共端连接了该变流装置20从而构成了上述的供电***以对外供电，使得变流装置20的运行需求可映射至该公共端电压，从而使得第一控制单元仅根据公共端电压便可以获取变流装置20的运行需求并对应的控制动作以匹配该运行需求。
值得说明的是，在本实施例中，所述的“变流装置20的运行需求”具体包含两种情况：其一是变流装置20供给不足，需要电池装置10配合共同供电；其二是变流装置20供给过剩，无需电池装置10配合共同供电。
换言之，本发明的电池装置10在实际应用时，电池装置10中第一DC/DC的控制可独立于变流装置20的控制，不需要与变流装置20通过工业控制总线建立直接通讯连接且赋之予复杂的控制算法，就能使得电池装置10得以匹配供电***的运行需求，这在电池装置10内的第一DC/DC变换器12数量较为庞大时，尤其适于降低电池装置10实际应用时在通讯层面和控制层面的复杂度，并降低现场接线的困难度，从而为应用该电池装置10的供电***扩容提供了较好的物质基础。
本实施例中，所述电池装置10还包括第一电压采集器14，其设于所述公共端并用于采集所述公共端电压。此外，本实施例的第一控制单元包括若干与各第一DC/DC变换器12对应的第一控制器13，每一第一控制器13均连接所述第一电压采集器14以获取所述公共端电压，并用以控制对应第一DC/DC变换器12的工作方向。因而，本实施例通过设置第一电压采集器14，可稳定采集公共端电压并传送至控制单元，使得第一控制单元能够获取公共端电压。此外，将第一控制单元配置为包括多个分别与各第一DC/DC变换器12对应的第一控制器13，降低了控制单元的软硬件成本。
本实施例中，各所述第一控制器13通过调制PWM信号的占空比控制对应的第一DC/DC变换器12的工作方向，可适用于大多数DC/DC变换器，应用广泛且技术也较为成熟。由于采用PWM调制来控制DC/DC变换器已为现有技术手段，故本发明不再具体阐述其具体过程和原理。
进一步的，本实施例中每一所述电池模组11的最大输出电压均低于65V。各电池模组11内的电芯单元数量相同，每一电芯单元由两个彼此并联的单体电池构成，所述单体电池为锂电池。可以理解的，各所述电池模组11内的电芯单元数量相同，可一定程度防止并联环流情况的发生。每一电池模组11的最大输出电压均低于65V，保证了人员维护的安全性。电芯单元由两个彼此并联的单体电池构成，提高了电芯单元所能负荷的电流水平，从而提升了电池装置10的放电性能。电芯单元由锂电池构成，换言之，电芯单元内的单体电池均为锂电池，寿命长且放电稳定。
接下来仍参照图1，基于前述实施例所介绍的电池装置10，本发明实施例还提供该电池装置10的控制方法，包括：
第一控制单元获取各电池模组11的电量和所述公共端电压。在本实施例中，每一第一控制器13均通过所述第一电压采集器14来获取所述公共端电压，而对于电池模组11的电量，第一控制器13可通过随电池模组11而设的常规BMS管理***获得。
第一控制单元根据所述公共端电压和各电池模组11的电量控制各所述第一DC/DC变换器12的工作状态。具体而言，本实施例中，在所述公共端电压低于所述第一阈值时，各第一控制器13控制对应的第一DC/DC变换器12开启且均工作于放电方向；在所述公共端电压高于所述第二阈值时，各第一控制器13控制对应的第一DC/DC变换器12开启且均工作于充电方向，并在所述电池模组11被充满时，控制对应的第一DC/DC变换器12关闭。在所述公共端电压处于所述第一阈值与第二阈值之间时，各第一控制器13不进行控制动作，从而保持各第一DC/DC变换器12的工作状态。
可以看出，在前述电池装置10所具有的物质基础上，上述控制方法以电池装置10内部的第一控制单元为主控方，通过获取各电池模组11的电量和公共端电压来控制各第一DC/DC变换器12的工作状态，继承了前述电池装置10的全部优势。此外，该控制方法还进一步限定了当公共端电压处于第一阈值和第二阈值之间时，保持各第一DC/DC变换器12的工作状态不变，使得第一DC/DC变换器12在应对公共端电压波动时的方向切换具有一定的缓冲空间，提升了电池装置10工作时的稳定性。进一步的，通过获取各电池模组11的电量以在其被充满时关闭对应的第一DC/DC变换器12，可以防止电池过充，尤其适用于锂电池。
接下来参照图2，基于前述实施例所介绍的电池装置10，本发明实施例还提供一种供电***，其包括所述电池装置10和所述变流装置20。
所述电池装置10的公共端构成其外连接端，用于连接外部电气设备。
所述变流装置20具有电池端并包括直流母线、第二DC/DC变换器23和第二控制单元。所述电池端连接所述电池装置10的外连接端。所述第二DC/DC变换器23为双向DC/DC变换器且两侧分别连接所述直流母线和所述电池端并用以二者间的电压变换。所述第二控制单元用于控制所述第二DC/DC变换器23保持开启。
本实施例的供电***包括前述的电池装置10和变流装置20，变流装置20接入该电池装置10以使电池模组11通过两级DC/DC连接到直流母线，在电池模组11本身输出较低电压的情况下仍能保证电池装置10在工作时具有一定的输出电压以满足供电***的需求，人员可以较为安全地对电池模组11进行维护操作，因而供电***以电池装置10作为物质基础，继承并实现了其全部优势，适于扩容。此外，电池装置10接入变流装置20的电池端，而非直流母线，无需对现有变流装置20进行改造，通用性较好。
不仅如此，本发明的供电***在应用上述电池装置10时，还对其中的变流装置20进行了关键配置，即通过第二控制单元在变流器工作时控制第二DC/DC变换器23保持开启，使得适于反映变流装置20运行需求的直流母线电压可通过第二DC/DC变换器23传递至电池装置10的公共端电压，保证了电池装置10在任何时候都可以获取到能映射变流装置20运行需求的有效公共端电压，并通过第一控制单元对第一DC/DC变换器12进行有效控制来匹配变流装置20的运行需求，进而保障了供电***的平稳运行。
具体的，如前所述，本实施例的变流装置20为UPS***中除去传统蓄电池的其他部分，即该变流装置20还包括AC/DC变换器21和DC/AC变换器22。所述AC/DC变换器21和DC/AC变换器22的直流侧均连接所述直流母线，所述AC/DC变换器21的交流侧接入交流电源，所述DC/AC变换器22的交流侧输出交流电。所述第二DC/DC变换器23的高压侧连接所述直流母线，其低压侧连接所述电池端。本实施例中，所述交流电源为市电。由于UPS***中的整流、逆变等变换过程已为现有技术，故本发明不再对其进行详述。
本实施例中，所述变流装置20还包括第二电压采集器25，其用于采集所述直流母线的电压。所述第二控制单元为第二控制器24，其连接所述第二电压采集器25以获取直流母线电压。所述第二控制器24在直流母线电压低于一第三阈值时，控制所述第二DC/DC变换器23工作于放电方向。所述第二控制器24还在直流母线电压高于一第四阈值时，控制所述第二DC/DC变换器23工作于充电方向，所述第三阈值小于等于第四阈值。本实施例中，第三阈值与第四阈值具有一定差值。因而，本实施例通过采集直流母线电压来控制第二DC/DC变换器23的工作方向，稳定性高。而在其他实施例中，所述第二控制单元还可以直接获取市电状态，其在市电正常时控制所述第二DC/DC变换器23工作于充电方向，其在市电异常时控制所述第二DC/DC变换器23工作于放电方向，响应较为快速。
接下来仍参照图2，基于前述实施例所介绍的供电***，本发明实施例还提供该供电***的控制方法，包括：
所述第二控制单元控制所述第二DC/DC变换器23保持开启。值得说明的是，所述的保持开启指的是在变流装置20的各常规工作情况下均保持开启，例如在本实施例中，在变流装置20正常运行时，无论市电正常与否，无论电池装置10需要充电与否，第二DC/DC变换器23均保持开启。但不言而喻的，在***发生较为严重的故障时，第二DC/DC变换器23仍可能被关闭。
所述第二控制单元获取直流母线电压。在本实施例中，所述第二控制器24通过所述第二电压采集器25获取直流母线电压。
所述第二控制单元根据所述直流母线电压控制所述第二DC/DC变换器23的工作方向。具体而言，在直流母线电压低于所述第三阈值时，第二控制器24控制所述第二DC/DC变换器23工作于放电方向；在直流母线电压高于所述第四阈值时，第二控制器24控制所述第二DC/DC变换器23工作于充电方向；在直流母线电压处于所述第三阈值与第四阈值之间时，第二控制器24不进行控制动作，从而保持所述第二DC/DC变换器23的工作方向。
所述第一控制单元获取各电池模组11的电量和所述公共端电压。在本实施例中，各第一控制器13均通过所述第一电压采集器14来获取所述公共端电压，而对于电池模组11的电量，第一控制器13可通过随电池模组11而设的常规BMS管理***获得。
所述第一控制单元根据所述公共端电压和各电池模组11的电量控制各所述第一DC/DC变换器12的工作状态。具体而言，本实施例中，在所述公共端电压低于所述第一阈值时，各第一控制器13控制对应的第一DC/DC变换器12开启且均工作于放电方向；在所述公共端电压高于所述第二阈值时，各第一控制器13控制对应的第一DC/DC变换器12开启且均工作于充电方向，并在所述电池模组11被充满时，控制对应的第一DC/DC变换器12关闭。在所述公共端电压处于所述第一阈值与第二阈值之间时，各第一控制器13不进行控制动作，从而保持各第一DC/DC变换器12的工作状态。
本实施例供电***的控制方法，在前述供电***所具有的物质基础上，以第一控制单元和第二控制单元分别作为电池装置10和变流装置20的主控方，通过第二控制单元保持第二DC/DC变换器23开启，分别控制各第一DC/DC变换器12的工作状态和第二DC/DC变换器23的工作方向，继承了前述电池装置10和供电***全部优势。
此外，该控制方法还进一步限定了当公共端电压处于第一阈值和第二阈值之间时，保持各第一DC/DC变换器12的工作状态不变，使得第一DC/DC变换器12在应对公共端电压波动时的方向切换具有一定的缓冲空间，提升了电池装置10工作时的稳定性，该优势同理也适用于变流装置20的控制。进一步的，通过获取各电池模组11的电量以在被充满时关闭对应的第一DC/DC变换器12，可以防止电池过充，尤其适用于锂电池。
最后，以一个典型过程来示例性地介绍本实施例供电***的控制方法，使得本领域技术人员对本发明的结构、方法及优势产生更为清晰的理解。
在市电正常且电池装置10的各电池模组11均被充满时，电池装置10内的第一DC/DC变换器12被关闭，变流装置20内的第二DC/DC变换器23开启并工作于充电方向，以保证直流母线电压可以通过第二DC/DC变换器23映射到所述公共端。
在市电掉电时，变流装置20的AC/DC变换器21不工作，导致直流母线电压快速且大幅下降，此时，第二控制器24控制第二DC/DC变换器23切换到放电方向，以试图通过一定程度的自调节来抬升直流母线电压。但由于此时发生的是市电掉电，而非市电的常规波动，因而直流母线电压的降低能够映射到公共端电压的下降，当公共端电压下降至第一阈值之下时，各第一控制器13便开启对应的第一DC/DC变换器12并使其工作于放电方向，电池装置10开始为变流装置20提供电能以向其放电。
在市电恢复时，变流装置20的AC/DC变换器21得以重新工作，导致直流母线电压快速且大幅抬升，此时，第二控制器24控制第二DC/DC变换器23切换到充电方向以使得公共端电压也对应抬升，当公共端电压抬升至第二阈值之上时，各第一控制器13便切换对应的第一DC/DC变换器12并使其工作于充电方向，电池装置10开始接受变流装置20提供的电能以受其充电，直至对应的电池模组11充满电，第一控制器13关闭对应的第一DC/DC变换器12，从而回到市电正常且电池装置10的各电池模组11均被充满的情况。
可以理解的，无论是在电池装置10的充电过程还是放电过程，抑或是在各第一DC/DC变换器12未被开启的情况下，在公共端电压处于第一阈值和第二阈值之间时，第一控制器13均不进行对应控制，以保持各第一DC/DC变换器12的工作状态。此外，在电池装置10对变流装置20放电的过程中，由于负载功率波动而导致的直流母线电压变化，电池装置10也同样通过对应的方式进行控制以增加或降低输出功率，从而匹配变流装置20更多的运行需求。
上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池装置，用于与变流装置电气耦合；其特征在于，包括：
若干电池模组，每一电池模组均包括若干彼此串接的电芯单元；
若干DC/DC变换器，其均被配置为双向DC/DC变换器；每一DC/DC变换器的低压侧均连接一电池模组，各DC/DC变换器的高压侧彼此并接于一公共端并通过该公共端连接所述变流装置；
控制单元，其在公共端电压低于一第一阈值时，控制各所述DC/DC变换器均工作于放电方向；其在公共端电压高于一第二阈值时，控制各所述DC/DC变换器均工作于充电方向；其中，所述第一阈值小于等于第二阈值。
2.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，还包括：电压采集器，用于采集所述公共端电压；
所述控制单元包括若干与各DC/DC变换器对应的控制器，每一控制器均连接所述电压采集器以获取所述公共端电压并用以控制对应DC/DC变换器的工作方向。
3.如权利要求2所述的电池装置，其特征在于：各所述控制器通过调制PWM信号的占空比控制对应的DC/DC变换器的工作方向。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电池装置，其特征在于：每一所述电池模组的最大输出电压均低于65V；各电池模组内的电芯单元数量相同，每一电芯单元由两个彼此并联的单体电池构成，所述单体电池为锂电池。
5.一种电池装置的控制方法，其特征在于：所述电池装置如权利要求1-4中任一项所述；所述方法包括：
获取各电池模组的电量和所述公共端电压；
根据所述公共端电压和各电池模组的电量控制各所述DC/DC变换器的工作状态；其中，在所述公共端电压低于所述第一阈值时，控制各DC/DC变换器开启且均工作于放电方向；在所述公共端电压高于所述第二阈值时，控制各DC/DC变换器开启且均工作于充电方向，并在所述电池模组被充满时，控制对应的DC/DC变换器关闭；在所述公共端电压处于所述第一阈值与第二阈值之间时，保持各DC/DC变换器的工作状态。
6.一种供电***，其特征在于，包括：
电池装置，其如权利要求1-4中任一项所述；其控制单元被定义为第一控制单元，其DC/DC变换器被定义为第一DC/DC变换器，各所述第一DC/DC变换器用以实现对应电池模组的输出端与所述公共端间的电压变换；所述公共端构成所述电池装置的外连接端；
变流装置，其具有电池端并包括直流母线、第二DC/DC变换器和第二控制单元；所述电池端连接所述电池装置的外连接端；所述第二DC/DC变换器为双向DC/DC变换器且两侧分别连接所述直流母线和所述电池端并用以二者间的电压变换；所述第二控制单元用于控制所述第二DC/DC变换器保持开启。
7.如权利要求6所述的供电***，其特征在于：所述变流装置还包括AC/DC变换器和DC/AC变换器；
所述AC/DC变换器和DC/AC变换器的直流侧均连接所述直流母线，所述AC/DC变换器的交流侧接入交流电源，所述DC/AC变换器的交流侧输出交流电；
所述第二DC/DC变换器的高压侧连接所述直流母线，其低压侧连接所述电池端。
8.如权利要求7所述的供电***，其特征在于：所述交流电源至少包括市电；
所述第二控制单元获取市电状态，其在市电正常时控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向，其在市电异常时控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向。
9.如权利要求7所述的供电***，其特征在于：所述电池装置的电压采集器被定义为第一电压采集器；
所述变流装置还包括第二电压采集器，其用于采集所述直流母线的电压；
所述第二控制单元为第二控制器，其连接所述第二电压采集器以获取直流母线电压；其在直流母线电压低于一第三阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向；其在直流母线电压高于一第四阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向；其中，所述第三阈值小于等于第四阈值。
10.一种供电***的控制方法，其特征在于：所述供电***如权利要求9所述；所述方法包括：
所述第二控制单元控制所述第二DC/DC变换器保持开启；
所述第二控制单元获取直流母线电压；
所述第二控制单元根据所述直流母线电压控制所述第二DC/DC变换器的工作方向；其中，在直流母线电压低于所述第三阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于放电方向；在直流母线电压高于所述第四阈值时，控制所述第二DC/DC变换器工作于充电方向；在直流母线电压处于所述第三阈值与第四阈值之间时，保持所述第二DC/DC变换器的工作方向；
所述第一控制单元获取各电池模组的电量和所述公共端电压；
所述第一控制单元根据所述公共端电压和各电池模组的电量控制各所述第一DC/DC变换器的工作状态；其中，在所述公共端电压低于所述第一阈值时，控制各第一DC/DC变换器开启且均工作于放电方向；在所述公共端电压高于所述第二阈值时，控制各第一DC/DC变换器开启且均工作于充电方向，并在所述电池模组被充满时，控制对应的第一DC/DC变换器关闭；在所述公共端电压处于所述第一阈值与第二阈值之间时，保持各第一DC/DC变换器的工作状态。
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