一种充放电控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种充放电控制装置及方法，装置包括：双主动全桥DAB功率单元、DC/DC功率单元、冗余功率单元、控制器单元、数据通讯上传单元和负载开关；双主动全桥DAB功率单元与DC/DC功率单元连接，冗余功率单元与DC/DC功率单元连接；控制器单元分别与双主动全桥DAB功率单元、DC/DC功率单元和冗余功率单元连接，用于根据实际情况控制系统运行在M1‑恒流充电模式、M2‑恒流放电模式、M3‑冗余切换模式或M4‑故障模式；数据通讯上传单元与控制器单元连接，用于实现相关数据的远程上传；负载开关一端与DC/DC功率单元连接，另一端与负载连接。本发明专利技术可应用于超级电容、铅酸蓄电池、锂电池等各类直流/直流充电环节充电场合，本发明专利技术能够提高充放电系统的可靠性。

A charge and discharge control device and method

The invention provides a charging and discharging control device and method, the device includes: double active full bridge DAB power unit, DC / DC power unit, redundant power unit, controller unit, data communication upload unit and load switch; double active full bridge DAB power unit is connected with DC / DC power unit, redundant power unit is connected with DC / DC power unit; controller unit is respectively connected with double active full bridge DAB power unit The bridge DAB power unit, DC / DC power unit and redundant power unit are connected to control the system to operate in M1 \u2011 constant current charging mode, M2 \u2011 constant current discharge mode, m3 \u2011 redundant switching mode or M4 \u2011 fault mode according to the actual situation; the data communication upload unit is connected with the controller unit to realize the remote upload of relevant data; one end of the load switch is connected with the DC / DC power unit , the other end is connected to the load. The invention can be applied to various DC / DC charging link charging occasions such as super capacitor, lead-acid battery, lithium battery, etc., and can improve the reliability of the charging and discharging system.

【技术实现步骤摘要】
一种充放电控制装置及方法
本专利技术涉及各类直流/直流充放电
，具体涉及一种充放电控制装置及方法。
技术介绍
针对目前广泛应用在电动汽车充放电、超级电容等储能装置中充放电等场合的直流/直流充放电装置，可靠性显得非常重要。如何在可控制的成本内实现可靠性提高是广大学者研究的重点。随着储能技术的发展和应用，目前的充电载体还主要是铅酸电池、锂电池和超级电容，他们的充电特点各不相同，需要进行统一管理和维护。如何保证超级电容、铅酸蓄电池、锂电池等各类直流/直流充放电环节的使用可靠性是一项亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种充放电控制装置及方法，本专利技术可应用于超级电容、铅酸蓄电池、锂电池等各类直流/直流充电环节充电场合，本专利技术能够提高充放电系统的可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种充放电控制装置，包括：双主动全桥DAB功率单元、DC/DC功率单元、冗余功率单元、控制器单元、数据通讯上传单元和负载开关；其中，所述双主动全桥DAB功率单元与所述DC/DC功率单元连接，所述冗余功率单元与所述DC/DC功率单元连接；所述控制器单元分别与所述双主动全桥DAB功率单元、所述DC/DC功率单元和所述冗余功率单元连接，用于根据实际情况控制系统运行在M1-恒流充电模式、M2-恒流放电模式、M3-冗余切换模式或M4-故障模式；所述控制器单元进一步包括状态监测子单元和逻辑控制器，所述状态监测子单元用于根据系统各部分的电压和电流情况进行系统状态判断，并且输出逻辑控制信号至逻辑控制器；所述逻辑控制器在系统正常情况下输出0，并且控制输出DAB占空比和DC/DC占空比，完成充放电功能；所述逻辑控制器在系统出现桥臂损坏或其他器件损坏的情况下输出1，然后与冗余控制信号在乘法器中进行运算，最后输出冗余功率单元的占空比；所述数据通讯上传单元与所述控制器单元连接，用于实现相关数据的远程上传；所述负载开关一端与所述DC/DC功率单元连接，另一端与负载连接，用于实现对负载的供电。进一步地，所述装置还包括：DAB硬件保护单元、DC/DC硬件保护单元和冗余硬件保护单元；所述DAB硬件保护单元与所述双主动全桥DAB功率单元连接，用于实现DAB器件的保护；所述DC/DC硬件保护单元与所述DC/DC功率单元连接，用于实现DC/DC器件的保护；所述冗余硬件保护单元与所述冗余功率单元连接，用于实现冗余器件的保护。进一步地，所述控制器单元用于根据实际情况控制系统运行在M1-恒流充电模式、M2-恒流放电模式、M3-冗余切换模式或M4-故障模式，具体包括：在系统工作在M1或M2模式时，若发现DC/DC功率单元中的功率器件失效，则执行M3冗余切换模式；在执行M3冗余切换模式之后，若还是存在硬件和软件故障则执行M4模式，控制系统进入故障模式，停机；在执行M4模式后，确认硬件和软件故障是否可以复位，若可以复位则控制系统自动启机，否则控制停机待修。进一步地，所述冗余功率单元的占空比采用实时计算但不驱动的方法，以保证在模式切换过程中实现无缝切换。进一步地，所述双主动全桥DAB功率单元、所述DC/DC功率单元和所述冗余功率单元采用实时并行计算占空比的方式以保证DC/DC冗余桥臂在工作器件失效后即刻进行投切。进一步地，在进行状态监测时，分段设置软件过流/过压点和硬件过流/过压点，并将软件和硬件过流/过压信号反馈至所述状态监测子单元；所述状态监测子单元根据软件和硬件的过流/过压情况进行过流/过压故障判断。进一步地，在进行状态监测时，若软件上持续监测Nx个控制周期，则确认软件过流/过压故障；若硬件上持续监测Ny个控制周期，则确认硬件过流/过压故障，Nx＞Ny。第二方面，本专利技术还提供了一种基于如上面第一方面所述充放电控制装置的充放电控制方法，该方法包括如下步骤：步骤S1：根据系统实际运行情况控制系统工作在M1-恒流充电模式或M2-恒流放电模式；步骤S2：在M1或M2工作模式下，若发现DC/DC功率单元功率器件失效，则执行M3冗余切换模式；步骤S3：在执行M3模式后，若还是存在硬件和软件故障则执行M4模式，控制系统进入故障模式，停机；步骤S4：在执行M4模式后，确认硬件和软件故障是否可以复位，若可以复位则控制系统自动启机，否则控制系统停机待修。进一步地，所述双主动全桥DAB功率单元的移相角度采用比例积分控制器作为电流环控制器来实现，其微分方程表示的控制如下：式中，kp是比例系数，Ti是积分系数，Td是微分系数，I*是电流给定值，I是电流反馈值，是移相角度，e(t)是电流误差。进一步地，所述DC/DC功率单元中开关器件占空比的控制采用电压-电流双闭环控制策略，其微分方程表示的控制方程如下:式中，kp1、kp2分别是电流环/电压环比例系数，Ti1、Ti2分别是电流环/电压环积分系数，Td1、Td2分别是电流环/电压环微分系数，I1分别是电流环给定值和反馈值，Udc分别是电压环给定值和反馈值，Ddc/dc是占空比，e1(t)、e2(t)是电流环/电压环误差。由上述技术方案可知，本专利技术提供的充放电控制装置，包括：双主动全桥DAB功率单元、DC/DC功率单元、冗余功率单元、控制器单元、数据通讯上传单元和负载开关；其中，所述双主动全桥DAB功率单元与所述DC/DC功率单元连接，所述冗余功率单元与所述DC/DC功率单元连接；所述控制器单元分别与所述双主动全桥DAB功率单元、所述DC/DC功率单元和所述冗余功率单元连接，用于根据实际情况控制系统运行在M1-恒流充电模式、M2-恒流放电模式、M3-冗余切换模式或M4-故障模式；所述控制器单元进一步包括状态监测子单元和逻辑控制器，所述状态监测子单元用于根据系统各部分的电压和电流情况进行系统状态判断，并且输出逻辑控制信号至逻辑控制器；所述逻辑控制器在系统正常情况下输出0，并且控制输出DAB占空比和DC/DC占空比，完成充放电功能；所述逻辑控制器在系统出现桥臂损坏或其他器件损坏的情况下输出1，然后与冗余控制信号在乘法器中进行运算，最后输出冗余功率单元的占空比；所述数据通讯上传单元与所述控制器单元连接，用于实现相关数据的远程上传；所述负载开关一端与所述DC/DC功率单元连接，另一端与负载连接，用于实现对负载的供电。可见，本专利技术由于设置了冗余功率单元，增加了冗余切换模式，因此可有效提高充放电系统的可靠性。本专利技术可应用于超级电容、铅酸蓄电池、锂电池等各类直流/直流充电环节充电场合，可有效提高充放电系统的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充放电控制装置，其特征在于，包括：双主动全桥DAB功率单元、DC/DC功率单元、冗余功率单元、控制器单元、数据通讯上传单元和负载开关；/n其中，所述双主动全桥DAB功率单元与所述DC/DC功率单元连接，所述冗余功率单元与所述DC/DC功率单元连接；/n所述控制器单元分别与所述双主动全桥DAB功率单元、所述DC/DC功率单元和所述冗余功率单元连接，用于根据实际情况控制系统运行在M1-恒流充电模式、M2-恒流放电模式、M3-冗余切换模式或M4-故障模式；/n所述控制器单元进一步包括状态监测子单元和逻辑控制器，所述状态监测子单元用于根据系统各部分的电压和电流情况进行系统状态判断，并且输出逻辑控制信号至逻辑控制器；所述逻辑控制器在系统正常情况下输出0，并且控制输出DAB占空比和DC/DC占空比，完成充放电功能；所述逻辑控制器在系统出现桥臂损坏或其他器件损坏的情况下输出1，然后与冗余控制信号在乘法器中进行运算，最后输出冗余功率单元的占空比；/n所述数据通讯上传单元与所述控制器单元连接，用于实现相关数据的远程上传；/n所述负载开关一端与所述DC/DC功率单元连接，另一端与负载连接，用于实现对负载的供电。/n...

【技术特征摘要】
1.一种充放电控制装置，其特征在于，包括：双主动全桥DAB功率单元、DC/DC功率单元、冗余功率单元、控制器单元、数据通讯上传单元和负载开关；
其中，所述双主动全桥DAB功率单元与所述DC/DC功率单元连接，所述冗余功率单元与所述DC/DC功率单元连接；
所述控制器单元分别与所述双主动全桥DAB功率单元、所述DC/DC功率单元和所述冗余功率单元连接，用于根据实际情况控制系统运行在M1-恒流充电模式、M2-恒流放电模式、M3-冗余切换模式或M4-故障模式；
所述控制器单元进一步包括状态监测子单元和逻辑控制器，所述状态监测子单元用于根据系统各部分的电压和电流情况进行系统状态判断，并且输出逻辑控制信号至逻辑控制器；所述逻辑控制器在系统正常情况下输出0，并且控制输出DAB占空比和DC/DC占空比，完成充放电功能；所述逻辑控制器在系统出现桥臂损坏或其他器件损坏的情况下输出1，然后与冗余控制信号在乘法器中进行运算，最后输出冗余功率单元的占空比；
所述数据通讯上传单元与所述控制器单元连接，用于实现相关数据的远程上传；
所述负载开关一端与所述DC/DC功率单元连接，另一端与负载连接，用于实现对负载的供电。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：DAB硬件保护单元、DC/DC硬件保护单元和冗余硬件保护单元；
所述DAB硬件保护单元与所述双主动全桥DAB功率单元连接，用于实现DAB器件的保护；
所述DC/DC硬件保护单元与所述DC/DC功率单元连接，用于实现DC/DC器件的保护；
所述冗余硬件保护单元与所述冗余功率单元连接，用于实现冗余器件的保护。


3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述控制器单元用于根据实际情况控制系统运行在M1-恒流充电模式、M2-恒流放电模式、M3-冗余切换模式或M4-故障模式，具体包括：
在系统工作在M1或M2模式时，若发现DC/DC功率单元中的功率器件失效，则执行M3冗余切换模式；
在执行M3冗余切换模式之后，若还是存在硬件和软件故障则执行M4模式，控制系统进入故障模式，停机；
在执行M4模式后，确认硬件和软件故障是否可以复位，若可以复位则控制系统自动启机，否则控制停机待修。


4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述冗余功率单元的占空比采用实时计算但不驱动的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪阳，时振堂，吴冠霖，刘维功，李琼，钱志红，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11