一種分布式組合電池系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電池系統(tǒng)及應(yīng)用領(lǐng)域，涉及對(duì)電池系統(tǒng)控制和管理的方法，具體是一種分布式組合電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電池管理系統(tǒng)包括充放電管理、電池參數(shù)監(jiān)控和保護(hù)、電池均衡、電池容量估算、系統(tǒng)通信等功能。
[0003]充放電管理主要是根據(jù)電池的狀態(tài)來(lái)確定合理的充電方式，如涓流充電、恒流充電、恒壓充電等，并根據(jù)放電電流大小確定放電截止電壓等重要參數(shù)。
[0004]電池參數(shù)監(jiān)控和保護(hù)，主要是監(jiān)控每級(jí)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定值關(guān)閉或打開(kāi)相應(yīng)的保護(hù)電路開(kāi)關(guān)。
[0005]電池均衡是在多級(jí)電池串聯(lián)的應(yīng)用情況下，在充放電過(guò)程中，某級(jí)電池容量下降，導(dǎo)致充電時(shí)該級(jí)電池電壓很快高于其它級(jí)電池，放電時(shí)電壓很快低于其它級(jí)電池，這樣即浪費(fèi)了高容量電池級(jí)的能量容量，又容易損壞電池。通過(guò)均衡電路和算法，將電壓異常的電池額外泄放或補(bǔ)充部分能量，就能充分利用整組電池的容量，并使電池保持正?；瘜W(xué)壽命。
[0006]電池容量估算是根據(jù)電池電壓、電流、充放電過(guò)程進(jìn)行電池容量的記錄和估算，以便主設(shè)備及時(shí)掌握電池剩余容量狀況。
[0007]通信功能主要是電池管理系統(tǒng)和上位機(jī)之間通過(guò)各類通信接口和軟件協(xié)議，實(shí)現(xiàn)電池狀態(tài)參數(shù)上報(bào)和命令下發(fā)執(zhí)行等功能。
[0008]目前大型電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般采用集中統(tǒng)一的管理模式，有些大型電池系統(tǒng)對(duì)電池做了分組處理，但是并沒(méi)有對(duì)分組實(shí)現(xiàn)完整的模塊化管理，在安裝和管理維護(hù)上仍然不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種新的技術(shù)方案，其目的是提供一種分布式組合電池系統(tǒng)，通過(guò)二級(jí)管理和均衡，達(dá)到對(duì)電池系統(tǒng)有效管理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)搭積木式的模塊化設(shè)計(jì)，大幅提高了電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝及維護(hù)的效率和便利性。
[0010]為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的基本解決技術(shù)方案是:一種分布式組合電池系統(tǒng)，其特征在于包含多個(gè)電池單元、總控制器、交直流輸入切換開(kāi)關(guān)和輸出保護(hù)開(kāi)關(guān)，每個(gè)電池單元通過(guò)充電母線與交直流輸入切換開(kāi)關(guān)連接，且每個(gè)電池單元均分別與總控制器通過(guò)通訊線連接，輸出保護(hù)開(kāi)關(guān)安裝在系統(tǒng)總輸出位置上，受總控制器管理和監(jiān)控；所述多個(gè)電池單元M個(gè)并聯(lián)成一組，再N組串聯(lián)方式連接。電池單元內(nèi)部有完整獨(dú)立的充放電及管理功能，所有電池單元再接受總控制器的協(xié)調(diào)管理。
[0011]所述總控制器主要的控制流程有3部分:交直流輸入切換開(kāi)關(guān)控制流程、電池系統(tǒng)巡檢及管理流程、告警和保護(hù)流程；
[0012]每個(gè)電池單元都可以和總控制器通信，接受總控制器的巡檢和控制；交流輸入和電池系統(tǒng)總輸出的高壓直流電，通過(guò)交直流輸入切換開(kāi)關(guān)選擇輸出到充電母線上；當(dāng)交流輸入正常時(shí)，由交流輸入對(duì)各電池單元進(jìn)行電能補(bǔ)充，并進(jìn)行一級(jí)均衡；當(dāng)交流輸入斷電時(shí)，由電池系統(tǒng)總輸出的高壓直流電，在總控制器的控制下，向整個(gè)電池系統(tǒng)進(jìn)行一級(jí)均衡，對(duì)電壓和容量不足的電池單元進(jìn)行能量補(bǔ)充，各電池單元內(nèi)部自行做二級(jí)均衡。
[0013]本發(fā)明有益效果在于:通過(guò)二級(jí)管理和均衡，達(dá)到對(duì)電池系統(tǒng)有效管理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)搭積木式的模塊化設(shè)計(jì)，大幅提高了電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝及維護(hù)的效率和便利性。從電池單元和系統(tǒng)的制造商角度，可實(shí)現(xiàn)電池單元批量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，從而以標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)品的形式組織生產(chǎn)和銷售，降低了生產(chǎn)和銷售成本，具有積極的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種分布式組合電池系統(tǒng)一種實(shí)施例的架構(gòu)框圖。
[0015]圖2為本發(fā)明一種分布式組合電池系統(tǒng)一種實(shí)施例的交直流輸入切換開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明一種分布式組合電池系統(tǒng)一種實(shí)施例的交直流輸入切換開(kāi)關(guān)控制流程圖。
[0017]圖4為本發(fā)明一種分布式組合電池系統(tǒng)一種實(shí)施例的電池系統(tǒng)巡檢及管理流程圖。
[0018]圖5為本發(fā)明一種分布式組合電池系統(tǒng)一種實(shí)施例的告警和保護(hù)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但不應(yīng)以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]為了方便說(shuō)明并且理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下說(shuō)明所使用的方位詞均以附圖所展示的方位為準(zhǔn)。
[0021]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種分布式組合電池系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱電池系統(tǒng)，參見(jiàn)圖1-5)，其特征在于包含多個(gè)電池單元、總控制器、交直流輸入切換開(kāi)關(guān)和輸出保護(hù)開(kāi)關(guān)，每個(gè)電池單元通過(guò)充電母線與交直流輸入切換開(kāi)關(guān)連接，且每個(gè)電池單元均分別與總控制器通過(guò)通訊線連接，輸出保護(hù)開(kāi)關(guān)安裝在系統(tǒng)總輸出位置上，受總控制器管理和監(jiān)控；所述多個(gè)電池單元M個(gè)并聯(lián)成一組，再N組串聯(lián)方式連接。電池單元內(nèi)部有完整獨(dú)立的充放電及管理功能，所有電池單元再接受總控制器的協(xié)調(diào)管理。
[0022]所述總控制器主要的控制流程有3部分:交直流輸入切換開(kāi)關(guān)控制流程(參見(jiàn)圖
3)、電池系統(tǒng)巡檢及管理流程(參見(jiàn)圖4)、告警和保護(hù)流程(參見(jiàn)圖5)。
[0023]每個(gè)電池單元都可以和總控制器通信，接受總控制器的巡檢和控制。交流輸入和電池系統(tǒng)總輸出的高壓直流電，通過(guò)交直流輸入切換開(kāi)關(guān)輸出到充電母線上。當(dāng)交流輸入正常時(shí)，由交流輸入對(duì)各電池單元進(jìn)行電能補(bǔ)充，并進(jìn)行一級(jí)均衡。當(dāng)交流輸入斷電時(shí)，由電池系統(tǒng)總輸出的高壓直流電，在總控制器的控制下，向整個(gè)電池系統(tǒng)進(jìn)行一級(jí)均衡，對(duì)電壓和容量不足的電池單元進(jìn)行能量補(bǔ)充，各電池單元內(nèi)部自行做二級(jí)均衡。
[0024]每個(gè)電池單元內(nèi)部包含多節(jié)電池，可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)充放電管理、電池參數(shù)監(jiān)控和保護(hù)、電池均衡、通信等完整的電池管理功能。該電池單元的充電輸入電壓既可以是交流電，也可以是高壓直流電。電池單元本身可以作為一個(gè)小電池系統(tǒng)獨(dú)立使用。對(duì)這樣的電池單元電氣上做串、并聯(lián)，再進(jìn)行通信與控制管理，