一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统及方法，包括：上位机PC、电池测试设备1、电池测试设备2、动力电池组；所述电池测试设备1包括：中位机1、DC/DC变换器1、PWM整流器1；本发明专利技术通过一种授权机制实现了电池充放电设备可靠的并联运行，并且针对电池组特性设计了可靠的数字并联授权机制和不同模式下的均流算法；实现了电池测试设备并联系统的稳定运行，通过设备外部总线和均流总线的配合，完成了设备并联功率输出前的并联授权工作，确定了当前系统的并联数和各节点地址；本发明专利技术在不同模式下，采用不同的算法保证了设备均流的成功运行，防止因分流不均造成的均流失败的情况。

【技术实现步骤摘要】
一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统及方法
本专利技术涉及一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统及方法,属于动力电池组充放电

技术介绍
目前，随着风力发电、光伏发电和电动汽车等新能源产业的兴起，大功率储能系统，尤其动力电池组得到了越来越广泛的应用。同时，作为电池储能关键技术的电池充放电技术也日益受到了关注。在实际应用中，对大容量双向变换系统的功率密度提出了越来越高的要求，为了实现大容量的功率变换，常将单机或单模块按照一定并联方式，分别达到输出电流和输出功率扩展的目的。对于双向功率变换器组成的并联系统，由于电池单体性能、双向DC/DC变换器和线路参数等问题，并联运行过程中会出现负载电流的分配不均的问题，因此，在控制功率双向流动的同时，还需要解决各个单元的电流均分问题。对于采用了并联均流控制技术的设备，系统只需要增加模块或者单机数量就可以方便地根据需要进行扩容，大大减少了设计周期、降低了设计成本，也可以更方便地对设备进行维护和修理。目前，不论是均流母线形成方法，还是控制方式都已经取得了一定的发展：最常用的均流母线形成方法有：主从电源法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法三种。控制方法有:外环调节、内环调节、单母线结构双环调节和双母线结构双环调节共四种方法。尤其对于控制较为成熟的均流算法，已经有了专门的控制芯片，大大简化了控制电路。同时，由于单片机及DSP技术的迅速发展，控制并联的电源模块均流也实现了数字化、智能化控制。然而，现有传统的技术方案大多都是针对常规开关电源的均流技术，即使有对双向功率变换器实施的均流控制算法，也缺乏专门针对电池组工作特性的均流技术方案。这种忽视电池特性的控制往往会不会收到良好的均流效果，甚至会导致并联运行。所以针对动力电池组充放电设备并联均流的技术方案的开发创新迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够克服上述技术问题的用于动力电池充放电设备的数字均流系统及方法，本专利技术提出的用于动力电池充放电设备的数字均流方法通过数字控制的方式，实现了电池充放电设备对不同状态下动力电池组的均流控制；根据电池组充放电过程中，在不同阶段的电压、电流等参数的变化规律，电池充放电设备采用不同的控制技术方案，最大限度的符合电池组的充放电特性。本专利技术的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统包括：上位机PC、电池测试设备1、电池测试设备2、动力电池组；所述电池测试设备1包括：中位机1、DC/DC变换器1、PWM整流器1；所述电池测试设备2包括：中位机2、DC/DC变换器2、PWM整流器2；所述上位机PC分别与中位机1和中位机2连接；所述中位机1和中位机2相互连接；所述中位机1分别与PWM整流器1和DC/DC变换器1连接；所述PWM整流器1与DC/DC变换器1连接；所述中位机2分别与PWM整流器2和DC/DC变换器2连接；所述PWM整流器2与DC/DC变换器2连接；所述电池测试设备1和所述电池测试设备2的输出端子正极分别与所述动力电池组的电池正极连接；所述电池测试设备1和所述电池测试设备2的输出端子负极分别与所述动力电池组的电池负极连接。本专利技术的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的上位机PC通过外部总线向每台设备的中位机下发设备运行总参数，同时接收中位机转发的内部总线和均流总线上设备的运行数据，监控设备运行状态；本专利技术的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的设备内部由中位机通过内部总线转发从外部总线接收和均流总线得到的控制参数给功率变换模块，同时接收下位机PWM整流器和DC/DC变换器上传的运行参数；本专利技术的一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的并联设备之间的均流数据通过中位机间的均流总线来交换。在设备并联运行之前，需要明确一些信息，设备才能在上位机PC的统一控制之下进行功率变换。因此，一个安全可靠的授权机制是设备成功并联运行重要前提。本专利技术用于动力电池充放电设备的数字均流的方法是在并联设备中挑选出一个控制主机，负责将上位机PC由外部总线下发的运行工步、控制参数转发给均流总线上其他设备，同时该控制主机还需要记录运行数据等信息，以保证系统的脱机运行。另外一方面，授权过程中，上位机PC和控制主机获取了当前设备的并联数，使得控制主机可以根据上位机PC下发的总电流指令，得到被控从机电流指令，并下发给各被控从机。本专利技术的授权机制的通讯方向示意图如图2所示，分为4个步骤：1)A阶段：该阶段为均流总线上的数据交换。各并联中位机默认为自身为受控从机，将自己的总线地址在总线上广播，同时监听其他设备广播的信息；2)B阶段：该阶段为外部总线上的数据上传。各并联中位机将A阶段监听到的并联数及相应地址信息上传给上位机PC；3)C阶段：该阶段为外部总线上的数据下发。上位机PC综合各并联中位机B阶段信息，按照一定算法指定一设备为控制主机，并将当前并联设备数目和相应地址下发给控制主机；4)D阶段：该阶段为均流总线上的数据下发。控制主机将当前的并联数目和相应地址信息下发给各被控从机。本专利技术的用于动力电池充放电设备的数字均流的方法针对电池组的特性的恒流模式下的均流模式、恒压模式下的均流模式和恒功率模式下的均流模式的技术方案，很好的吻合了电池充放电过程中的曲线变化特性，区分模式的不同均流技术方案，保证了均流效果，防止了不同单机间分流不均导致并联失败的情况。上述三种模式下的均流技术方案如下：1)恒流模式；在该模式下，电池测试设备的电压环处于开环阶段，如果个别单机输出电流偏低或者偏高，通过将其采样电流与指令电流比较后，相应修正指令电流即可保证每个单机的输出维持在指令电流上下附近；2)恒压模式；在该模式下，电池测试设备的电流环处于开环阶段，每个并联单机都可以通过均流总线收到其他设备的输出电流，根据既定算法得到均流参考信号，该信号与输出电流比较后，再相应修正指令电压即可保证每个单机的输出电流近似相等；3)恒功率模式；在该模式下，电池测试设备的电压环处于开环阶段，而其指令电流是由指令功率与当前电池组电压计算得到，根据既定算法得到均流参考信号，该信号与由指令功率得到的电流值比较后，再相应修正功率指令即可保证每个单机的输出电流近似相等。本专利技术的优点是通过一种授权机制实现了电池充放电设备可靠的并联运行，并且针对电池组特性设计了可靠的数字并联授权机制和不同模式下的均流算法；实现了电池测试设备并联系统的稳定运行，并且系统动态均流特性良好；通过设备外部总线和均流总线的配合，完成了设备并联功率输出前的并联授权工作，确定了当前系统的并联数和各节点地址；本专利技术的不同工作模式下的均流算法，适应了电池组的工作特性变化规律。在不同模式下，采用不同的算法保证了设备均流的成功运行，防止因分流不均造成的均流失败的情况。附图说明图1是本专利技术所述一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的整体结构示意图；图2是本专利技术所述一种用于动力电池充放电设备的数字均流系统的并联授权机制的通讯方向示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细描述。如图1所示，本专利技术包括：上位机PC、电池测试设备1、电池测试设备2、动力电池组；所述电池测试设备1包括：中位机1、DC/DC变换器1、PWM整流器1；所述电池测试设备2包括：中位机2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于动力电池充放电设备的数字均流方法，其特征在于，在并联设备中挑选出一个控制主机，负责将上位机PC由外部总线下发的运行工步、控制参数转发给均流总线上其他设备，同时该控制主机还需要记录运行数据等信息，以保证系统的脱机运行，另外一方面，授权过程中，上位机PC和控制主机获取了当前设备的并联数，使得控制主机可以根据上位机PC下发的总电流指令，得到被控从机电流指令，并下发给各被控从机，分为4个步骤：1)A阶段：该阶段为均流总线上的数据交换，各并联中位机默认为自身为受控从机，将自己的总线地址在总线上广播，同时监听其他设备广播的信息；2)B阶段：该阶段为外部总线上的数据上传，各并联中位机将A阶段监听到的并联数及相应地址信息上传给上位机PC；3)C阶段：该阶段为外部总线上的数据下发，上位机PC综合各并联中位机B阶段信息，按照一定算法指定一设备为控制主机，并将当前并联设备数目和相应地址下发给控制主机；4)D阶段：该阶段为均流总线上的数据下发，控制主机将当前的并联数目和相应地址信息下发给各被控从机。

【技术特征摘要】
1.一种用于动力电池充放电设备的数字均流方法，其特征在于，在并联设备中挑选出一个控制主机，负责将上位机PC由外部总线下发的运行工步、控制参数转发给均流总线上其他设备，同时该控制主机还需要记录运行数据信息，以保证系统的脱机运行，另外一方面，授权过程中，上位机PC和控制主机获取了当前设备的并联数，使得控制主机可以根据上位机PC下发的总电流指令，得到被控从机电流指令，并下发给各被控从机，分为4个步骤：1)A阶段：该阶段为均流总线上的数据交换，各并联中位机默认为自身为受控从机，将自己的总线地址在总线上广播，同时监听其他设备广播的信息；2)B阶段：该阶段为外部总线上的数据上传，各并联中位机将A阶段监听到的并联数及相应地址信息上传给上位机PC；3)C阶段：该阶段为外部总线上的数据下发，上位机PC综合各并联中位机B阶段信息，按照一定算法指定一设备为控制主机，并将当前并联设备数目和相应地址下发给控制主机；4)D阶段：该阶段为均流总线上的数据下发，控制主机将当前的并联数目和相应地址信息下发给各被控从机；通过设备外部总线和均流总线的配合，完成了设备并联功率输出前的并联授权工作，确定了当前系统的并联数和各节点地址。2.根据权利要求1所述的一种用于动力电池充放电设备的数字均流方法，其特征在于，包括：针对电池组的特性的恒流模式下的均流模式、恒压模式下的均流模式和恒功率模式下的均流模式的技术方案，防止了不同单机间分流不均导致并联失败的情况，上述三种模式下的均流技术方案的步骤如下：1)恒流模式；在该模式下，电池测试设备的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯韬，张计涛，温家鹏，邢云岭，
申请(专利权)人：优科新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11