一種用於多電池或多電池組並聯充電或放電的電流均衡控制系統的製作方法
2023-05-27 23:12:46 1
一種用於多電池或多電池組並聯充電或放電的電流均衡控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種適用於非連續電流的、實施簡單有效的 用於多電池或多電池組並聯充電或放電的電流均衡控制系統 。該系統包括多電池或多電池組形成的多個並聯支路，每個並聯支路包括電池或電池組、低阻開關通路、和降壓部件通路，低阻開關通路和降壓部件通路並聯連接。當低阻開關閉合時，放電或充電電流僅流經低阻開關通路，通過脈寬調節控制低阻開關通斷，實時調節電池或電池組放電或充電電流大小；當低阻開關斷開時，電流僅流經降壓部件通路，降壓部件調整該電池或電池組相對於其他電池或電池組的電壓大小。通過時間積分，採用多種算法實現多個電池或電池組總的充電或放電電荷數的均衡，進而實現了多電池或多電池組並聯放電或充電時放電電流或者充電電流的均衡控制。
【專利說明】—種用於多電池或多電池組並聯充電或放電的電流均衡控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電池電能存儲與應用領域，具體涉及多電池或多電池組並聯充電或放電的電流均衡的【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在電池備份系統和電池儲能系統等涉及多個電池的綜合應用系統中，多電池或多電池組的並聯充電或放電是不可避免的。多電池之間或者多電池組之間因為電壓的不同，在並聯充電或放電時，如果直接進行簡單的電路並聯，各電池和電池組之間將出現電流不均衡現象。
[0003]現有的電池並聯均流技術有很多種，大致歸納為以下幾類:
[0004](I)輸入輸出特性斜率控制法:這種方法控制每個參與並聯的電池或電池組的輸入輸出阻抗特性，使原來不一致的電池或電池組單元的輸出特性斜率趨向一致，從而實現均流。
[0005](2)主從控制法:這種方法選出一組電池或電池組作為主參考，其他電池或電池組採用電路和方法跟隨主電池或電池組的電流，從而實現均衡。
[0006](3)平均電流法:這種方法檢測總的電流，各參與並聯的電池或電池組通過電路控制達到計算出的平均電流，從而實現均流。
[0007](4)最大電流均流法:這種方法設定最大電流，如果參與並聯的電池或電池組輸入輸出電流達到最大電流則通過電路動作限制在最大電流，如果未達到，則不動作，從而實現一定程度的均流。
[0008](5)強迫均流法:這種方法使用監控模塊對各支路電流進行比較並實時進行強制均流。
[0009](6)熱應力自動均流法:這種辦法監控各支路溫度然後根據溫度調節和分配支路電流，從而實現均流。
[0010]從以上分析可以看出，現有的均流方法相對比較複雜，適用於精度要求高，對電路複雜程度要求低的應用場景。如果要求用最少器件和最簡單的方法完成均流，以上各方法很難滿足要求；同時以上方法主要用於連續電流的均流，在很多應用場景中，放電電流並非總是連續的均流，只要各支路電流平均值均流即可。因此，有必要提出一種適用於非連續電流的、實施簡單有效的多電池或多電池組並聯放電或充電時電流均衡的方法與系統。
【發明內容】
[0011]本實用新型提出了一種多電池或多電池組並聯放電或充電時電流均衡的方法與系統，用於實現多電池或多電池組並聯放電或充電時放電電流或者充電電流的均衡控制。
[0012]附圖1示出了多電池或多電池組並聯放電或充電時與其控制電路對接和配置的電路示意圖。本實用新型的電流均衡控制系統包括多電池或多電池組形成的多個並聯支路，參見附圖1，N組電池或電池組通過各自的2個支路進行並聯放電或者充電。每個電池或電池組連接兩個支路:支路I為低阻開關通路，支路2為降壓部件通路，其中支路I和支路2並聯連接，支路I中的低阻開關採用脈寬調節信號進行控制。即每個並聯支路包括電池或電池組、低阻開關通路及其脈寬調製控制電路、降壓部件通路等。
[0013]放電時，電池或電池組通過低阻開關和降壓部件向外部負載放電；充電時，外部電源通過低阻開關和降壓部件對電池或電池組充電；其中低阻開關通過脈寬調製控制電路控制其通斷。
[0014]根據本實用新型，本實用新型一方面涉及一種多電池或多電池組並聯充放電的電流均衡方法，包括多電池或多電池組形成的多個並聯支路，每個並聯支路包括電池或電池組、低阻開關通路、和降壓部件通路，每個並聯支路上的電池或電池組通過各自的低阻開關通路和降壓部件通路進行並聯放電或者充電。
[0015]低阻開關通路和降壓部件通路並聯連接；放電時，電池或電池組通過低阻開關和/或降壓部件向外部負載放電；充電時，外部電源通過低阻開關和/或降壓部件對電池或電池組充電。低阻開關通路包括低阻開關，降壓部件通路包括降壓部件，該低阻開關採用脈寬調節信號進行控制。當低阻開關閉合時，放電或充電電流僅流經低阻開關通路，通過脈寬調節控制低阻開關通斷，實時調節電池或電池組放電或充電電流大小；當低阻開關斷開時，電流僅流經降壓部件通路，降壓部件調整該電池或電池組相對於其他電池或電池組的電壓大小。通過時間積分，採用多種算法實現多個電池或電池組總的充電或放電電荷數的均衡。
[0016]根據本實用新型，本實用新型另一方面涉及一種多電池或多電池組並聯充放電的電流均衡控制系統，包括多電池或多電池組形成的多個並聯支路，每個並聯支路包括電池或電池組、低阻開關通路、和降壓部件通路，每個並聯支路上的電池或電池組通過各自的低阻開關通路和降壓部件通路進行並聯放電或者充電。
[0017]低阻開關通路和降壓部件通路並聯連接；放電時，電池或電池組通過低阻開關和/或降壓部件向外部負載放電；充電時，外部電源通過低阻開關和/或降壓部件對電池或電池組充電。低阻開關通路包括低阻開關，降壓部件通路包括降壓部件，該低阻開關採用脈寬調節信號進行控制。當低阻開關閉合時，放電或充電電流僅流經低阻開關通路，通過脈寬調節控制低阻開關通斷，實時調節電池或電池組放電或充電電流大小；當低阻開關斷開時，電流僅流經降壓部件通路，降壓部件調整該電池或電池組相對於其他電池或電池組的電壓大小。通過時間積分，採用多種算法實現多個電池或電池組總的充電或放電電荷數的均衡。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1多電池或多電池組並聯放電或充電時與其控制電路對接和配置的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，本實用新型的電流均衡控制系統的工作基本原理如下:假設各電池或電池組電壓相互有所差別，當各電池或電池組並聯對外放電或者從外部電源充電時，各支路放電或充電的電流會有所差別。對某一電池或電池組來說，支路I是低阻開關通路，當開關閉合時，由於支路I阻抗小，放電或充電電流會流經過支路I而不經過支路2。當支路I開關斷開時，電流流經支路2。由於支路2上有降壓部件，使得該電池或電池組相對於其他電池或電池組來說電壓會有所變化，從而使得電流流經支路2時比支路I有變化。通過脈寬調節的開關信號控制開關，就可以實時調節該電池或電池組放電或充電電流大小，經過時間積分，可以採用多種算法實現各電池或電池組總的充電或放電電荷數的均衡。
[0020](I)實施例1:各電池組或電池組並聯放電
[0021]假設電池或電池組I到N的電壓都是10V，只有電池組2的電壓是10.5V。當並聯放電時，電池或電池組1，3，4，-N的支路I放電電流都相等，等於100A。電池或電池組2的電壓相對較高，所以它的支路I放電電流會高於100A，假設為120A。此時均流的辦法是:以一定脈寬，比如80%，來控制電池或電池組2的支路I開關，有20%的時間，該開關是斷開的，從而強迫電流流經支路2。假設降壓部件壓降是IV，從而支路2的20%電流流經時間裡，支路2的電流實際比較小，比如只有1A0那麼電池或電池組2的實際出電電流平均為120*80%+10*20%=98A。可以看到，經過脈寬信號對開關的調節，電池或電池組2的出電電流從120A，降低到了 98A，平均均流誤差從20%降低到了 2%。這是一種簡單有效的放電均流方法。
[0022](2)實施例2:各電池組或電池組並聯充電
[0023]假設電池或電池組I到N的電壓都是10V，只有電池組2的電壓是9.5V。當並聯充電時，電池或電池組1，3，4，".Ν的支路I充電電流都相等，等於100A。電池或電池組2的電壓相對較低，所以它的支路I充電電流會高於100Α，假設為120Α。此時均流的辦法是:以一定脈寬，比如80%，來控制電池或電池組2的支路I開關，有20%的時間，該開關是斷開的，從而強迫電流流經支路2。假設降壓部件壓降是IV，從而支路2的20%電流流經時間裡，支路2的電流實際比較小，比如只有1A0那麼電池或電池組2的實際充電電流平均為120*80%+10*20%=98Α。可以看到，經過脈寬信號對開關的調節，電池或電池組2的充電電流從120Α，降低到了 98Α，平均均流誤差從20%降低到了 2%。這是一種簡單有效的充電均流方法。
[0024]由此可見，本實用新型提出了一種適用於非連續電流的、實施簡單有效的多電池或多電池組並聯放電或充電時均衡電流的方法與系統，其實現了多電池或多電池組並聯放電或充電時放電電流或者充電電流的均衡控制。本實用新型所提出的對接和配置的方法僅是一個示例的方法，本實用新型可以包含其它未示出的類似結構和類似方法。
【權利要求】
1.一種多電池或多電池組並聯充放電的電流均衡控制系統，包括: 多電池或多電池組形成的多個並聯支路，其特徵在於: 每個並聯支路包括電池或電池組、低阻開關通路、和降壓部件通路，每個並聯支路上的電池或電池組通過各自的低阻開關通路和降壓部件通路進行並聯放電或者充電。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於低阻開關通路和降壓部件通路並聯連接；放電時，電池或電池組通過低阻開關和/或降壓部件向外部負載放電；充電時，外部電源通過低阻開關和/或降壓部件對電池或電池組充電。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於低阻開關通路包括低阻開關，降壓部件通路包括降壓部件。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於該低阻開關採用脈寬調節信號進行控制。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於當低阻開關閉合時，放電或充電電流僅流經低阻開關通路，通過脈寬調節控制低阻開關通斷，實時調節電池或電池組放電或充電電流大小。
6.如權利要求4所述的系統，其特徵在於當低阻開關斷開時，電流僅流經降壓部件通路，降壓部件調整該電池或電池組相對於其他電池或電池組的電壓大小。
7.如權利要求5或6所述的系統，其特徵在於多個電池或電池組總的充電或放電電荷數均衡。
【文檔編號】H02J7/00GK204118761SQ201420012679
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年1月9日 優先權日:2014年1月9日
【發明者】慈松, 王強文 申請人:慈松