[發明專利]一種用于動力電池充放電設備的數字均流系統及方法

有效

• 申請號: 201310711634.3
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103676895A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 馮韜;張計濤;溫家鵬;邢云嶺
• 申請（專利權）人: 優科新能源科技有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 楊樹芬

技術領域

本發明涉及一種用于動力電池充放電設備的數字均流系統及方法,屬于動力電池組充放電技術領域。

背景技術

目前，隨著風力發電、光伏發電和電動汽車等新能源產業的興起，大功率儲能系統，尤其動力電池組得到了越來越廣泛的應用。同時，作為電池儲能關鍵技術的電池充放電技術也日益受到了關注。在實際應用中，對大容量雙向變換系統的功率密度提出了越來越高的要求，為了實現大容量的功率變換，常將單機或單模塊按照一定并聯方式，分別達到輸出電流和輸出功率擴展的目的。

對于雙向功率變換器組成的并聯系統，由于電池單體性能、雙向DC/DC變換器和線路參數等問題，并聯運行過程中會出現負載電流的分配不均的問題，因此，在控制功率雙向流動的同時，還需要解決各個單元的電流均分問題。

對于采用了并聯均流控制技術的設備，系統只需要增加模塊或者單機數量就可以方便地根據需要進行擴容，大大減少了設計周期、降低了設計成本，也可以更方便地對設備進行維護和修理。目前，不論是均流母線形成方法，還是控制方式都已經取得了一定的發展：最常用的均流母線形成方法有：主從電源法、平均電流自動均流法、最大電流自動均流法三種。控制方法有:外環調節、內環調節、單母線結構雙環調節和雙母線結構雙環調節共四種方法。尤其對于控制較為成熟的均流算法，已經有了專門的控制芯片，大大簡化了控制電路。同時，由于單片機及DSP技術的迅速發展，控制并聯的電源模塊均流也實現了數字化、智能化控制。

然而，現有傳統的技術方案大多都是針對常規開關電源的均流技術，即使有對雙向功率變換器實施的均流控制算法，也缺乏專門針對電池組工作特性的均流技術方案。這種忽視電池特性的控制往往會不會收到良好的均流效果，甚至會導致并聯運行。所以針對動力電池組充放電設備并聯均流的技術方案的開發創新迫在眉睫。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠克服上述技術問題的用于動力電池充放電設備的數字均流系統及方法，本發明提出的用于動力電池充放電設備的數字均流方法通過數字控制的方式，實現了電池充放電設備對不同狀態下動力電池組的均流控制；根據電池組充放電過程中，在不同階段的電壓、電流等參數的變化規律，電池充放電設備采用不同的控制技術方案，最大限度的符合電池組的充放電特性。

本發明的一種用于動力電池充放電設備的數字均流系統包括：上位機PC、電池測試設備1、電池測試設備2、動力電池組；所述電池測試設備1包括：中位機1、DC/DC變換器1、PWM整流器1；所述電池測試設備2包括：中位機2、DC/DC變換器2、PWM整流器2；所述上位機PC分別與中位機1和中位機2連接；所述中位機1和中位機2相互連接；所述中位機1分別與PWM整流器1和DC/DC變換器1連接；所述PWM整流器1與DC/DC變換器1連接；所述中位機2分別與PWM整流器2和DC/DC變換器2連接；所述PWM整流器2與DC/DC變換器2連接；所述電池測試設備1和所述電池測試設備2的輸出端子正極分別與所述動力電池組的電池正極連接；所述電池測試設備1和所述電池測試設備2的輸出端子負極分別與所述動力電池組的電池負極連接。

本發明的一種用于動力電池充放電設備的數字均流系統的上位機PC通過外部總線向每臺設備的中位機下發設備運行總參數，同時接收中位機轉發的內部總線和均流總線上設備的運行數據，監控設備運行狀態；

本發明的一種用于動力電池充放電設備的數字均流系統的設備內部由中位機通過內部總線轉發從外部總線接收和均流總線得到的控制參數給功率變換模塊，同時接收下位機PWM整流器和DC/DC變換器上傳的運行參數；

本發明的一種用于動力電池充放電設備的數字均流系統的并聯設備之間的均流數據通過中位機間的均流總線來交換。

在設備并聯運行之前，需要明確一些信息，設備才能在上位機PC的統一控制之下進行功率變換。因此，一個安全可靠的授權機制是設備成功并聯運行重要前提。

本發明用于動力電池充放電設備的數字均流的方法是在并聯設備中挑選出一個控制主機，負責將上位機PC由外部總線下發的運行工步、控制參數轉發給均流總線上其他設備，同時該控制主機還需要記錄運行數據等信息，以保證系統的脫機運行。另外一方面，授權過程中，上位機PC和控制主機獲取了當前設備的并聯數，使得控制主機可以根據上位機PC下發的總電流指令，得到被控從機電流指令，并下發給各被控從機。本發明的授權機制的通訊方向示意圖如圖2所示，分為4個步驟：