CN113972705A - 一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法 - Google Patents

一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113972705A
CN113972705A CN202010709924.4A CN202010709924A CN113972705A CN 113972705 A CN113972705 A CN 113972705A CN 202010709924 A CN202010709924 A CN 202010709924A CN 113972705 A CN113972705 A CN 113972705A
Authority
CN
China
Prior art keywords
battery
module
bidirectional
whole
pack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010709924.4A
Other languages
English (en)
Inventor
彭再武
卿鑫慧
牛满岗
黄河
刘进程
龙宇舟
王宏伟
钟雄武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CRRC Electric Vehicle Co Ltd
Original Assignee
CRRC Electric Vehicle Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CRRC Electric Vehicle Co Ltd filed Critical CRRC Electric Vehicle Co Ltd
Priority to CN202010709924.4A priority Critical patent/CN113972705A/zh
Publication of CN113972705A publication Critical patent/CN113972705A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4207—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请提供一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法，所述装置包括整包电池和集成式高压盒，其中，集成式高压盒中至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制整包电池的充放电，通过双向DC/DC模块的控制，能够实现判断市电是否断电，在市电断电时，控制整包电池通过双向DC/DC模块为通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且整包电池需要充电时，则控制双向DC/DC模块为整包电池充电。也即通过包含双向DC/DC模块的集成式高压盒实现电压升降转换，使得整包电池能够直接梯次利用，无需进行拆解，从而节省了拆解成本，提高了动力电池梯次利用的经济性。

Description

一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法。
背景技术
随着我国新能源汽车产业的迅猛发展，动力电池将迎来大规模退役潮。2020年动力电池回收量将近25GWh，而到2024年动力电池回收量将接近130GWh。如何实现退役电池的梯次利用迫在眉睫。
当前商用车领域整车动力电池***大都采用多只电芯直接组装成电池包形式。因电芯体积和重量较大，在装配成包时一般采用打胶固定模式；梯次利用时，传统方式为拆开电池包将电芯拆下进行筛选后再重新配组利用，因拆解成本高，此类方式经济性不强，不利于推动行业发展。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法，以解决现有技术中电池包需要拆解才能被梯次利用造成的拆解成本高，经济性不强的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种整包电池梯次利用备用电源装置，包括：
整包电池和集成式高压盒；
所述整包电池包括多个未拆解且串联的电芯和电池监控单元，所述电池监控单元用于对所述电芯的电压和温度进行采样；
所述集成式高压盒至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制所述整包电池的充放电；
其中，所述集成式高压盒的输入端与所述整包电池的输出端相连，所述整包电池通过所述直流模块为所述电池管理***供电，并通过所述预充电路为所述双向DC/DC模块供电；所述电池管理***和所述双向DC/DC模块通过CAN总线通讯；
所述集成式高压盒的输出端用于与通讯基站负载相连，并通过AC/DC模块用于与市电相连；
所述双向DC/DC模块判断市电断电时，控制所述整包电池通过所述双向DC/DC模块为所述通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且所述整包电池需要充电时，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。
优选地，所述双向DC/DC模块包括数字信号处理板、隔离驱动电路、两重交错的BUCK/BOOST电路和双向全桥LLC电路；
所述数字信号处理板接收所述整包电池的采样信息，并通过CAN总线与所述电池管理***通讯；
所述数字信号处理板与所述双向全桥LLC电路的输出端相连，用于接收所述双向全桥LLC电路的输出采样信息；
所述数字信号处理板通过所述隔离驱动电路与所述BUCK/BOOST电路相连，用于控制所述BUCK/BOOST电路工作在升压状态或降压状态。
优选地，所述集成式高压盒还包括云智通终端；
所述云智通终端通过所述直流模块与所述整包电池的输出端相连，接收所述直流模块的供电；
所述云智通终端通过CAN总线与电池管理***相连，用于将单体电池的电压、温度、报警数据实时上传，对电池状态进行实时监控。
优选地，所述电芯为磷酸铁锂电芯。
优选地，所述直流模块为24VDC模块。
本发明还提供一种整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，应用于上面任意一项所述的整包电池梯次利用备用电源装置，所述控制方法包括：
整包电池梯次利用备用电源装置黑启动；
双向DC/DC模块进入热备工作状态，并判断市电是否断电；
若是，则控制整包电池通过所述双向DC/DC模块为通讯基站负载供电；
若否，则电池管理***判断所述整包电池是否需要充电；
若需要充电，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。
优选地，所述整包电池梯次利用备用电源装置黑启动包括：
闭合低压断路器开关，启动直流模块为所述电池管理***供电；
所述电池管理***发送所述整包电池的电池状态给所述双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块判断所述整包电池的电池状态为正常后，控制预充电路为所述双向DC/DC模块进行预充；
预充完毕，则完成所述黑启动。
优选地，所述热备工作状态至少包括：
静置模式、充电模式、间歇补电模式、主动放电模式、被动放电模式和休眠状态。
优选地，在所述双向DC/DC模块判断市电供电正常的情况下，所述双向DC/DC模块处于静置模式，所述静置模式包括：所述双向DC/DC模块的输出电压跟随低压48V母线电压，且所述双向DC/DC模块处于待机状态。
优选地，包括：
当所述双向DC/DC模块处于静置模式时，所述电池管理***判断所述整包电池内电芯的电压和温度处于可充电范围时，所述双向DC/DC模块进入充电模式；
所述电池管理***发送请求充电及充电电流、充电电压的需求报文给双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块根据报文信息输出电流给所述整包电池，所述电流不超过所述电池管理***请求的充电电流；
当电池管理***判断满足充电停止条件时，电池管理***发送充电电流为0、充电电压为0，且将充电请求状态置零的需求报文给双向DC/DC模块；
双向DC/DC模块控制停止充电，并进入静置模式。
优选地，所述间歇补电模式包括：
当整包电池梯次利用备用电源装置处于静置状态时，所述电池管理***实时发送整包电池的容量信息给所述双向DC/DC模块；
当所述电池管理***判断所述整包电池的容量衰减至可充电范围时，所述电池管理***请求充电，所述双向DC/DC模块进入给整包电池充电模式。
优选地，所述主动放电模式包括：
当所述双向DC/DC模块判断市电供电正常时，所述电池管理***定时发送主动放电请求指令；
所述双向DC/DC模块收到所述指令后根据通信基站负载情况、AC/DC模块情况，输出电流给所述通信基站负载，所述输出电流值小于或等于所述电池管理***发送的当前最大允许放电电流值。
优选地，还包括：
所述电池管理***将主动放电请求指令清零；
所述双向DC/DC模块判断市电供电正常，则所述双向DC/DC模块切换为静置模式或充电模式；
所述双向DC/DC模块判断市电供电断电，则所述双向DC/DC模块切换为被动放电模式。
优选地，所述被动放电模式包括：
所述双向DC/DC模块处于静置模式、充电模式、间歇补电模式、主动放电模式中的任意模式时，若判断市电停电或母线电压异常，则所述双向DC/DC模块立即输出电流给通信基站负载，直至整包电池达到放电截止条件；
所述电池管理***将放电允许状态标志位置0，当前允许放电电流置0以及电池状态指令为异常给所述双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块检测到母线电压异常且所述电池管理***发送放电允许状态位为0且电池状态为异常后，所述双向DC/DC模块进入休眠状态，所述休眠状态为双向DC/DC模块输出电压和输出电流均为0的状态。
优选地，还包括：
当所述双向DC/DC模块检测到母线电压正常后，发送母线电压正常报文给所述电池管理***；
所述电池管理***判断母线电压为正常以及自身状态正常后，发送电池状态正常指令给所述双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块收到所述电池管理***发送的电池状态为正常后，进行预充，预充完成后，进入静置模式。
优选地，所述休眠状态包括：
断开所述整包电池和集成式高压盒之间的连接。
优选地，在所述双向DC/DC模块进入休眠状态后，若整包电池触发欠压保护，电池管理***控制低压断路器开关断开，使得整包电池梯次利用备用电源装置重新进入黑启动流程。
经由上述的技术方案可知，本发明提供的整包电池梯次利用备用电源装置包括整包电池和集成式高压盒，其中，集成式高压盒中至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制所述整包电池的充放电，通过双向DC/DC模块的控制，能够实现判断市电是否断电，在市电断电时，控制所述整包电池通过所述双向DC/DC模块为所述通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且所述整包电池需要充电时，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。也即通过包含双向DC/DC模块的集成式高压盒实现电压升降转换，使得整包电池能够直接梯次利用，无需进行拆解，从而节省了拆解成本，提高了动力电池梯次利用的经济性。
另外，本发明还提供一种整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，通过双向DC/DC与电池管理***的协同控制，实现上述目的，提高动力电池梯次利用的经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种整包电池梯次利用备用电源装置示意图；
图2为本发明实施例提供的一种整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法流程图；
图3为整包电池梯次利用备用电源装置上下电流程图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术中存在电池包需要拆解才能被梯次利用造成的拆解成本高，经济性不强的问题。
发明人发现，出现上述现象的原因是，动力电池梯次利用应用于通信基站时，常用的方案是将电动汽车用旧电池组拆散、筛选后组合成DC-48V来使用，即靠电池端电压自行拼凑DC-48V，这种方法必须对整包电池进行拆解，然后再组装，拆解过程和组装过程均需要大量的人工作业，造成时间成本和人工成本较高，经济性不强。
基于此，本发明提供一种整包电池梯次利用备用电源装置，包括：
整包电池和集成式高压盒；
所述整包电池包括多个未拆解且串联的电芯和电池监控单元，所述电池监控单元用于对所述电芯的电压和温度进行采样；
所述集成式高压盒至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制所述整包电池的充放电；
其中，所述集成式高压盒的输入端与所述整包电池的输出端相连，所述整包电池通过所述直流模块为所述电池管理***供电，并通过所述预充电路为所述双向DC/DC模块供电；所述电池管理***和所述双向DC/DC模块通过CAN总线通讯；
所述集成式高压盒的输出端用于与通讯基站负载相连，并通过AC/DC模块用于与市电相连；
所述双向DC/DC模块判断市电断电时，控制所述整包电池通过所述双向DC/DC模块为所述通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且所述整包电池需要充电时，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。
本发明提供的整包电池梯次利用备用电源装置包括整包电池和集成式高压盒，其中，集成式高压盒中至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制所述整包电池的充放电，通过双向DC/DC模块的控制，将高压动力电池电压转换为低压，给通信基站负载供电，将低压侧电源转换为高压给动力电池补电，从而实现整包电池不进行拆解，可以直接梯次利用的目的，从而节省了拆解成本，提高了动力电池梯次利用的经济性。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种整包电池梯次利用备用电源装置示意图；所述整包电池梯次利用备用电源装置，包括：
整包电池10和集成式高压盒20；整包电池10包括多个未拆解且串联的电芯和电池监控单元(CellSupervision Circuit，CSC)子板，电池监控单元用于对电芯的电压和温度进行采样。
集成式高压盒20至少包括输入端(如图1中的电池正、电池负)、输出端(如图1中的低压输出正、低压输出负)、电池管理***(Battery ManagementSystem，BMS)21、直流模块(22A和22B)、预充电路23、双向DC/DC模块24，用于控制整包电池的充放电；
其中，集成式高压盒的输入端与整包电池的输出端相连，整包电池通过直流模块22A为电池管理***供电，并通过预充电路为双向DC/DC模块供电；电池管理***和双向DC/DC模块通过CAN总线通讯；
集成式高压盒的输出端用于与通讯基站负载相连，并通过AC/DC模块用于与市电相连；
双向DC/DC模块判断市电断电时，控制整包电池通过双向DC/DC模块为通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且整包电池需要充电时，则控制双向DC/DC模块为整包电池充电。
其中，双向DC/DC模块24的输出端还可以通过直流模块22B为电池管理***21供电，直流模块22B为24V直流供电模块。
需要说明的是，集成高压盒中双向DC/DC模块是实现整包电池直接梯次利用的关键部件，目前市面上大部分整包电池单箱电压分布区间为70-200V，而通信基站AC/DC侧电压范围一般为43.2-57.6V，整包电池电压与通信基站AC/DC侧电压无法直接进行匹配。本实施例中通过双向DC/DC模块可将整包电池电压与通信基站AC/DC侧电压进行匹配，即在市电断电情况下将整包电池侧的高压转换成通信基站负载侧所需供电电压，同时在市电有电的情况下，又可将基站AC/DC侧电压转换成整包电池电压对其进行补电，以此来实现整包电池不进行拆解重组而直接梯次利用。
本实施例中不限定双向DC/DC模块的具体结构，可选的，采用变压器隔离设计，如图1所示，双向DC/DC模块包括数字信号处理板、隔离驱动电路、两重交错的BUCK/BOOST电路和双向全桥LLC电路；数字信号处理板接收整包电池的采样信息，并通过CAN总线与电池管理***通讯；数字信号处理板与双向全桥LLC电路的输出端相连，用于接收双向全桥LLC电路的输出采样信息；数字信号处理板通过隔离驱动电路与BUCK/BOOST电路相连，用于控制BUCK/BOOST电路工作在升压状态或降压状态。
也即，本实施例中双向DC/DC模块的前级是一个两重交错的BUCK/BOOST电路，后级是双向全桥LLC电路：1)当整包电池给通信基站负载供电时，电路实现降压功能，前级电路工作在BOOST状态，把整包电池电压升到某一电压值，此设计源于整包电池规格较多，电压范围较宽，为了统型考虑，统一将整包电池侧电压升到某一电压，后级双向全桥LLC电路把中间电压隔离变换到通信基站负载所需电压，实现给通信基站负载供电的功能；2)当通信基站AC/DC侧给整包电池进行反向补电时，电路实现升压功能，此时双向全桥LLC电路工作在反向状态，把AC/DC侧电压隔离变换到中间电压，BUCK/BOOST电路工作在BUCK状态，即降压工作，把中间电压降至整包电池充电所需电压，实现对整包电池的补电。
本发明实施例中，电池管理***具有管理整包电池中各组电芯电压、各组电芯电流、各组电芯单体最高电压、各组电芯单体最低电压、各组电芯最高温度、各组电芯最低温度、各组电芯SOC、各组电芯告警信息、综合处理各组电芯参数、确定电池***的充放电状态和运行参数要求、与基站通信等功能。
电池管理***还具有电池组保护功能、电池充电限流、电池单体均衡、电池组及电池单体运行信息(电压、电流及温度等)采集、电池组信息存储等多种功能。电池管理***具有保护与告警功能，有：充电总电压高保护及恢复功能、放电总电压低告警功能、单体电池电压低保护及恢复功能、单体电池电压高保护及恢复功能、短路保护功能、充电过流保护功能、电池过温保护及恢复功能、电池低温保护及恢复功能。如表1所示，表1为电池管理***故障阀值表。
表1电池管理***故障阀值表(3级严重，2级中等，1级轻微)
Figure BDA0002596159150000091
Figure BDA0002596159150000101
其中，编号7、8、9中的N为整包电池的串联单体数。
通过上述可知，整包电池由单个或多个整包电池并联接入集成式高压盒，整包电池由若干个磷酸铁锂电芯串联组成，在其他实施例中，电芯材质还可以是其他材质，本实施例中对此不作限定。整包电池内配置CSC子板，负责电芯电压和温度采集，集成式高压盒内配置继电器、电流传感器、BMS主板等，负责电池***充放电控制、均衡控制、过流、过压、过温、短路保护等。
另外，需要说明的是，集成式高压盒还包括云智通终端25；云智通终端25通过直流模块与整包电池10的输出端相连，接收直流模块的供电；云智通终端通过CAN总线与电池管理***21相连，用于将单体电池的电压、温度、报警数据实时上传，对电池状态进行实时监控。需要说明的是，云智通终端的供电与电池管理***供电相同，也具有两种来源，一种是整包电池输出端，经过24V直流供电模块22A给云智通终端供电；另一种是双向DC/DC模块的输出端，经过24V直流供电模块22B给云智通终端供电。
云智通终端在直流模块(24VDC)模块供电情况下，BMS可通过云智通终端将单体电压、温度、报警等数据实时上传至云平台，实现电池状态的实时监控。云平台***可集成多种电池状态评估算法，对电池的温度、电压、电流数据进行处理分析，实现电池健康状态的准确识别和安全预警。
本发明提供的整包电池梯次利用备用电源装置包括整包电池和集成式高压盒，其中，集成式高压盒中至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制所述整包电池的充放电，通过双向DC/DC模块的控制，能够实现判断市电是否断电，在市电断电时，控制所述整包电池通过所述双向DC/DC模块为所述通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且所述整包电池需要充电时，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。也即通过包含双向DC/DC模块的集成式高压盒实现电压升降转换，使得整包电池能够直接梯次利用，无需进行拆解，从而节省了拆解成本，提高了动力电池梯次利用的经济性。
而且，还可以对整包电池进行定期自动维护，测试动力电池充放电能力；也可利用基于监控平台大数据进行分析以识别电池状态。
基于相同的发明构思，请参见图2，图2为本发明实施例提供的一种整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法流程图；所述整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，包括：
S101：整包电池梯次利用备用电源装置黑启动；
本实施例中所述黑启动具体包括：闭合低压断路器开关，启动直流模块为电池管理***供电；电池管理***发送整包电池的电池状态给双向DC/DC模块；双向DC/DC模块判断整包电池的电池状态为正常后，控制预充电路为双向DC/DC模块进行预充；预充完毕，则完成黑启动。
需要说明的是，低压断路器开关也即图1中所示的低电量保护断路器开关，需要人工闭合。其中控制预充电路具体为闭合图1中所示的预充继电器，预充成功后闭合主继电器，完成黑启动。
S102：双向DC/DC模块进入热备工作状态，并判断市电是否断电；
本实施例中热备工作状态为：双向DC/DC模块待机状态时仍输出直流电压，此电压跟随基站原AC/DC模块输出电压，也即AC/DC模块输出电压为多少，双向DC/DC模块输出电压会比AC/DC模块低一点，确保双向DC/DC模块只输出电压，不输出电流，但双向DC/DC模块为待机状态，无充放电电流流过；当市电断电，双向DC/DC模块可立即跟随负载大小输出电流，保障负载不间断供电。
S103：若是，则控制整包电池通过所述双向DC/DC模块为通讯基站负载充电；
S104：若否，则电池管理***判断所述整包电池是否需要充电；
S105：若需要充电，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。
需要说明的是，本实施例中热备工作状态至少包括：静置模式、充电模式、间歇补电模式、主动放电模式、被动放电模式和休眠状态。
具体的：
静置模式：
在双向DC/DC模块判断市电供电正常的情况下，双向DC/DC模块处于静置模式，静置模式包括：双向DC/DC模块的输出电压跟随低压48V母线电压，且双向DC/DC模块处于待机状态。
充电模式：
当双向DC/DC模块处于静置模式时，电池管理***判断整包电池内电芯的电压和温度处于可充电范围时，双向DC/DC模块进入充电模式；
电池管理***发送请求充电及充电电流、充电电压的需求报文给双向DC/DC模块；
双向DC/DC模块根据报文信息输出电流给整包电池，电流不超过电池管理***请求的充电电流。
当电池管理***判断满足充电停止条件时，电池管理***发送充电电流为0、充电电压为0，且将充电请求状态置零的需求报文给双向DC/DC模块；
双向DC/DC模块控制停止充电，并进入静置模式。
间歇补电模式：
当整包电池梯次利用备用电源装置处于静置状态时，电池管理***实时发送整包电池的容量信息给双向DC/DC模块；
当电池管理***判断整包电池的容量衰减至可充电范围时，电池管理***请求充电，所述双向DC/DC模块进入给整包电池充电模式。
主动放电模式：
当双向DC/DC模块判断市电供电正常时，电池管理***定时发送主动放电请求指令；
双向DC/DC模块收到指令后根据通信基站负载情况、AC/DC模块情况，输出电流给通信基站负载，输出电流值小于或等于电池管理***发送的当前最大允许放电电流值。
电池管理***将主动放电请求指令清零；
双向DC/DC模块判断市电供电正常，则双向DC/DC模块切换为静置模式或充电模式；
双向DC/DC模块判断市电供电断电，则双向DC/DC模块切换为被动放电模式。
被动放电模式：
双向DC/DC模块处于静置模式、充电模式、间歇补电模式、主动放电模式中的任意模式时，若判断市电停电或母线电压异常，则双向DC/DC模块立即输出电流给通信基站负载，直至整包电池达到放电截止条件；
电池管理***将放电允许状态标志位置0，当前允许放电电流置0以及电池状态指令为异常给双向DC/DC模块；
双向DC/DC模块检测到母线电压异常且电池管理***发送放电允许状态位为0且电池状态为异常后，双向DC/DC模块进入休眠状态，休眠状态为双向DC/DC模块输出电压和输出电流均为0的状态。
当双向DC/DC模块检测到母线电压正常后，发送母线电压正常报文给电池管理***；
电池管理***判断母线电压为正常以及自身状态正常后，发送电池状态正常指令给双向DC/DC模块；
双向DC/DC模块收到电池管理***发送的电池状态为正常后，进行预充，预充完成后，进入静置模式。
休眠状态：
断开整包电池和集成式高压盒之间的连接，也即如图1中电路所示，当断开主继电器，整包电池触发欠压保护后，BMS控制低电量保护断路器QF1断开。
在低电量保护断路器断开后，需人工闭合低压断路器开关，使得整包电池梯次利用备用电源装置重新进入黑启动流程。
为了更加清楚说明本发明实施例提供的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，请参见图3，图3为整包电池梯次利用备用电源装置上下电流程图。
其中，图左侧为双向DC/DC模块的主要控制功能，图右侧为电池管理***BMS的主要控制功能，两者之间的虚线为CAN总线传输的报文信息和请求指令等通讯信息。
本发明实施例中提供的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，针对整包电池梯次利用，设计了备用电源方案，包括电气设计以及控制策略设计：1、利用基于监控平台大数据进行分析以识别电池状态的方法；2、利用直接退役的整包电池及双向DC/DC模块构建备用电源装置的架构形式；3、可对梯次电池进行定期自动维护的控制方法；
有益效果：1、解决整包电池不进行拆解，可直接进行梯次利用问题；2、解决梯次动力电池定期自动维护问题，不需要人工定期检测动力电池充放电能力；3、可远程实时监控动力电池状态，分析电池健康状态并进行安全预警。
需要说明的是，虽然，本发明实施例中提供的是针对整包电池进行电压转换的梯次利用装置和控制方法，实际上，对于拆解为模组形成后，又有部分电池衰减的情况同样适用，也即可以不进行再次拆解，就能够将已经拆解重组得到的整包电池进行梯次利用。而且，双向DC/DC也可为双向AC/DC，市电有电时直接取市电转换成直流高压给整包电池补电，市电断电时将整包电池电压转换成交流电，通过基站原有AC/DC电源转换成低压给负载供电。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (17)

1.一种整包电池梯次利用备用电源装置，其特征在于，包括：
整包电池和集成式高压盒；
所述整包电池包括多个未拆解且串联的电芯和电池监控单元，所述电池监控单元用于对所述电芯的电压和温度进行采样；
所述集成式高压盒至少包括输入端、输出端、电池管理***、直流模块、预充电路、双向DC/DC模块，用于控制所述整包电池的充放电；
其中，所述集成式高压盒的输入端与所述整包电池的输出端相连，所述整包电池通过所述直流模块为所述电池管理***供电，并通过所述预充电路为所述双向DC/DC模块供电；所述电池管理***和所述双向DC/DC模块通过CAN总线通讯；
所述集成式高压盒的输出端用于与通讯基站负载相连，并通过AC/DC模块用于与市电相连；
所述双向DC/DC模块判断市电断电时，控制所述整包电池通过所述双向DC/DC模块为所述通讯基站负载供电；当判断市电正常供电，且所述整包电池需要充电时，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。
2.根据权利要求1所述的整包电池梯次利用备用电源装置，其特征在于，所述双向DC/DC模块包括数字信号处理板、隔离驱动电路、两重交错的BUCK/BOOST电路和双向全桥LLC电路；
所述数字信号处理板接收所述整包电池的采样信息，并通过CAN总线与所述电池管理***通讯；
所述数字信号处理板与所述双向全桥LLC电路的输出端相连，用于接收所述双向全桥LLC电路的输出采样信息；
所述数字信号处理板通过所述隔离驱动电路与所述BUCK/BOOST电路相连，用于控制所述BUCK/BOOST电路工作在升压状态或降压状态。
3.根据权利要求1所述的整包电池梯次利用备用电源装置，其特征在于，所述集成式高压盒还包括云智通终端；
所述云智通终端通过所述直流模块与所述整包电池的输出端相连，接收所述直流模块的供电；
所述云智通终端通过CAN总线与电池管理***相连，用于将单体电池的电压、温度、报警数据实时上传，对电池状态进行实时监控。
4.根据权利要求1所述的整包电池梯次利用备用电源装置，其特征在于，所述电芯为磷酸铁锂电芯。
5.根据权利要求1所述的整包电池梯次利用备用电源装置，其特征在于，所述直流模块为24VDC模块。
6.一种整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-5任意一项所述的整包电池梯次利用备用电源装置，所述控制方法包括：
整包电池梯次利用备用电源装置黑启动；
双向DC/DC模块进入热备工作状态，并判断市电是否断电；
若是，则控制整包电池通过所述双向DC/DC模块为通讯基站负载供电；
若否，则电池管理***判断所述整包电池是否需要充电；
若需要充电，则控制所述双向DC/DC模块为所述整包电池充电。
7.根据权利要求6所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，所述整包电池梯次利用备用电源装置黑启动包括：
闭合低压断路器开关，启动直流模块为所述电池管理***供电；
所述电池管理***发送所述整包电池的电池状态给所述双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块判断所述整包电池的电池状态为正常后，控制预充电路为所述双向DC/DC模块进行预充；
预充完毕，则完成所述黑启动。
8.根据权利要求6所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，所述热备工作状态至少包括：
静置模式、充电模式、间歇补电模式、主动放电模式、被动放电模式和休眠状态。
9.根据权利要求8所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，在所述双向DC/DC模块判断市电供电正常的情况下，所述双向DC/DC模块处于静置模式，所述静置模式包括：所述双向DC/DC模块的输出电压跟随低压48V母线电压，且所述双向DC/DC模块处于待机状态。
10.根据权利要求8所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，包括：
当所述双向DC/DC模块处于静置模式时，所述电池管理***判断所述整包电池内电芯的电压和温度处于可充电范围时，所述双向DC/DC模块进入充电模式；
所述电池管理***发送请求充电及充电电流、充电电压的需求报文给双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块根据报文信息输出电流给所述整包电池，所述电流不超过所述电池管理***请求的充电电流；
当电池管理***判断满足充电停止条件时，电池管理***发送充电电流为0、充电电压为0，且将充电请求状态置零的需求报文给双向DC/DC模块；
双向DC/DC模块控制停止充电，并进入静置模式。
11.根据权利要求8所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，所述间歇补电模式包括：
当整包电池梯次利用备用电源装置处于静置状态时，所述电池管理***实时发送整包电池的容量信息给所述双向DC/DC模块；
当所述电池管理***判断所述整包电池的容量衰减至可充电范围时，所述电池管理***请求充电，所述双向DC/DC模块进入给整包电池充电模式。
12.根据权利要求8所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，所述主动放电模式包括：
当所述双向DC/DC模块判断市电供电正常时，所述电池管理***定时发送主动放电请求指令；
所述双向DC/DC模块收到所述指令后根据通信基站负载情况、AC/DC模块情况，输出电流给所述通信基站负载，所述输出电流值小于或等于所述电池管理***发送的当前最大允许放电电流值。
13.根据权利要求12所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，还包括：
所述电池管理***将主动放电请求指令清零；
所述双向DC/DC模块判断市电供电正常，则所述双向DC/DC模块切换为静置模式或充电模式；
所述双向DC/DC模块判断市电供电断电，则所述双向DC/DC模块切换为被动放电模式。
14.根据权利要求8所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，所述被动放电模式包括：
所述双向DC/DC模块处于静置模式、充电模式、间歇补电模式、主动放电模式中的任意模式时，若判断市电停电或母线电压异常，则所述双向DC/DC模块立即输出电流给通信基站负载，直至整包电池达到放电截止条件；
所述电池管理***将放电允许状态标志位置0，当前允许放电电流置0以及电池状态指令为异常给所述双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块检测到母线电压异常且所述电池管理***发送放电允许状态位为0且电池状态为异常后，所述双向DC/DC模块进入休眠状态，所述休眠状态为双向DC/DC模块输出电压和输出电流均为0的状态。
15.根据权利要求14所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，还包括：
当所述双向DC/DC模块检测到母线电压正常后，发送母线电压正常报文给所述电池管理***；
所述电池管理***判断母线电压为正常以及自身状态正常后，发送电池状态正常指令给所述双向DC/DC模块；
所述双向DC/DC模块收到所述电池管理***发送的电池状态为正常后，进行预充，预充完成后，进入静置模式。
16.根据权利要求8所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，所述休眠状态包括：
断开所述整包电池和集成式高压盒之间的连接。
17.根据权利要求16所述的整包电池梯次利用备用电源装置的控制方法，其特征在于，在所述双向DC/DC模块进入休眠状态后，若整包电池触发欠压保护，电池管理***控制低压断路器开关断开，使得整包电池梯次利用备用电源装置重新进入黑启动流程。
CN202010709924.4A 2020-07-22 2020-07-22 一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法 Pending CN113972705A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010709924.4A CN113972705A (zh) 2020-07-22 2020-07-22 一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010709924.4A CN113972705A (zh) 2020-07-22 2020-07-22 一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113972705A true CN113972705A (zh) 2022-01-25

Family

ID=79584872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010709924.4A Pending CN113972705A (zh) 2020-07-22 2020-07-22 一种整包电池梯次利用备用电源装置及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113972705A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106379188A (zh) * 2016-09-30 2017-02-08 华南理工大学 一种电动汽车动力电池能量管理***及安全防护方法
CN207082872U (zh) * 2017-07-17 2018-03-09 上海科泰电源股份有限公司 一种动力电池梯次利用通信基站储能供电***
CN208142855U (zh) * 2018-03-09 2018-11-23 河南森源重工有限公司 一种电池管理***及电池组
CN109450018A (zh) * 2018-11-06 2019-03-08 深圳市科陆电子科技股份有限公司 动力电池梯次利用的储能***
CN110112933A (zh) * 2019-05-31 2019-08-09 中车青岛四方车辆研究所有限公司 辅助逆变器电路、辅助逆变装置
CN110739741A (zh) * 2019-10-28 2020-01-31 上海煦达新能源科技有限公司 高压动力电池在通讯基站中的低压直流耦合管理***
CN210838986U (zh) * 2019-10-28 2020-06-23 上海煦达新能源科技有限公司 通信电池双向dcdc高压充放电能量控制管理***

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106379188A (zh) * 2016-09-30 2017-02-08 华南理工大学 一种电动汽车动力电池能量管理***及安全防护方法
CN207082872U (zh) * 2017-07-17 2018-03-09 上海科泰电源股份有限公司 一种动力电池梯次利用通信基站储能供电***
CN208142855U (zh) * 2018-03-09 2018-11-23 河南森源重工有限公司 一种电池管理***及电池组
CN109450018A (zh) * 2018-11-06 2019-03-08 深圳市科陆电子科技股份有限公司 动力电池梯次利用的储能***
CN110112933A (zh) * 2019-05-31 2019-08-09 中车青岛四方车辆研究所有限公司 辅助逆变器电路、辅助逆变装置
CN110739741A (zh) * 2019-10-28 2020-01-31 上海煦达新能源科技有限公司 高压动力电池在通讯基站中的低压直流耦合管理***
CN210838986U (zh) * 2019-10-28 2020-06-23 上海煦达新能源科技有限公司 通信电池双向dcdc高压充放电能量控制管理***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108683202B (zh) 储能***
CN102035249B (zh) 基于铁锂电池的变电站直流电源应急***
CN102496991B (zh) 一种后备式锂离子电池组管理方法及其管理***
CN110406426B (zh) 一种锂电叉车专用锂电池包***及控制方法
WO2019019296A1 (zh) 蓄电池组在线核对性放电装置及方法
CN101795010A (zh) 一种锂电池保护电路及其保护方法
CN111478387A (zh) 一种电池管理***
CN212012176U (zh) 一种电池管理***
CN209746100U (zh) 一种电力直流电源蓄电池远方核容***
CN111431232B (zh) 一种采用柔性连接保护的退役电池模组
WO2017117913A1 (zh) 电池组充放电方法及装置
CN107404149A (zh) 一种基于直流***的蓄电池并联供电***
CN207234517U (zh) 一种基于直流***的蓄电池并联供电***
CN206807150U (zh) 一种可扩展的组串式大规模储能***
CN201947013U (zh) 压差补偿均衡电源管理***
WO2021134829A1 (zh) 电池测试***
CN111106643A (zh) 一种48v通信电源***及其蓄电池在线放电控制方法
CN212304790U (zh) 带有太阳能电池板的车载微电网及其聚合而成的发电厂
CN211320956U (zh) 一种在线式电源的充放电电路及充放电***
CN112865150A (zh) 基于削峰填谷策略的隧道节能供电控制方法
CN204538792U (zh) 一种并联电源***和电源模块
CN203983968U (zh) 一种磷酸铁锂电池组保护板
CN208369223U (zh) 后备蓄电池储能放电控制***
CN111327107A (zh) 一种智能ups供电管理***
CN215813253U (zh) 一种通信电源蓄电池容量核准远程控制***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination