[发明专利]一种动力电池簇管理系统

说明书

本发明公开了一种动力电池簇管理系统，由DC/DC变换单元、预充电单元、高压继电器、熔断器以及电池簇管理单元等组成；DC/DC变换单元拓扑采用基于功率器件的多重Buck‑Boost电路；预充电单元由预充电继电器、预充电电阻以及功率器件的反并联二极管组成；高压继电器并联在预充电继电器和预充电电阻的两端；熔断器串联在高压继电器和预充电电阻后方；电池簇管理单元包括中央处理器以及AD转换模块、绝缘检测模块、通讯接口、光耦隔离模块、继电器输出模块以及功率模块驱动单元。本发明能够实现电池簇灵活运行，不同型号、不同容量、不同电压的电池簇可以任意组合并联，同时方便电池簇的管理及维修。对电池簇进行全方面的充/放电管理、状态监测、性能评估及安全保护。

技术领域

本发明属于动力电池管理技术领域，更具体地，涉及一种动力电池簇管理系统。

背景技术

由于环境保护、能源危机等因素，采用动力电池供电的领域越来越多，对大功率电池系统需求也越来越多，目前常采用多路电池簇并联来增大功率，并联方式有两种：

一种是电池簇直接并联。这种方式对各路电池簇的一致性要求较高，同时电池簇间易出现环流，长期使用会加剧部分电池的衰减，影响电池簇寿命。

一种是电池簇通过DC/DC变换器装置并联。各路电池簇型号、容量等可不一致，但电池簇与DC/DC变换器两者各有各的管理控制单元，分别与整个电气系统不同设备进行通讯，缺乏直接联系，造成电气资源上的浪费，影响电池簇安全使用。

发明内容

为解决现有大功率电池簇并联问题，本发明提供了一种动力电池簇管理系统，将DC/DC变换单元集成到电池簇管理单元中，以减少公共资源，降低成本，提高电池簇管理水平。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种动力电池簇管理系统，主回路由DC/DC变换单元、预充电单元、高压继电器、熔断器以及电池簇管理单元等组成，实现对电池簇的全方面的充/放电管理、状态监测、性能评估及各种保护；所述的DC/DC变换单元拓扑采用基于功率器件的多重Buck-Boost电路，根据电池簇管理单元指令实现对电池簇的充电及放电功能，保证电池簇电压、电流处于安全区域，由负载侧支撑电容、电流传感器、滤波电抗器、滤波电容和多个功率器件组成，所述的功率器件可以为带反并联二极管的IGBT模块、MOSFET模块或者SiC功率器件；所述的预充电单元是由预充电继电器、预充电电阻以及功率器件的反并联二极管组成的预充电电路，主要实现对支撑电容和滤波电容的预充电，当达到电池簇电压时再闭合高压继电器、断开预充电继电器；所述的高压继电器并联在由预充电继电器和预充电电阻构成的支路两端，主要实现高压主回路的接入及断开；所述的熔断器串联在高压继电器和预充电电阻后方，主要对电池簇进行短路保护；所述的电池簇管理单元包括中央处理器以及分别与中央处理器连接的AD转换模块和绝缘检测模块，用于实现电压、电流、温度、绝缘等电气参数的监测；还包括与中央处理器连接的通讯接口，用于收集单体电池信息、接收外部控制器指令并上传电池簇状态；还包括与中央处理器连接的光耦隔离模块和继电器输出模块，用于分别作为数字输入口和数字输出口控制预充电继电器、高压继电器及声光提醒模块；还包括与中央处理器连接的功率模块驱动单元，用于驱动DC/DC变换单元，实现对电池簇的充、放电控制及电压调节功能；电池簇管理单元根据电池簇状态估算电池簇寿命、剩余容量等，同时根据电池簇状态出现故障时断开主回路、声光报警，保护电池簇安全。

所述的一种动力电池簇管理系统，其Buck-Boost电路为多个功率器件桥接而成的多重非隔离型拓扑结构，具体根据电池簇工作电流决定；三重非隔离型拓扑结构由六个功率器件桥接而成，两重非隔离型拓扑结构由四个功率器件桥接而成。

所述的一种动力电池簇管理系统，其电池簇管理单元还包括与中央处理器连接的电源芯片和信息存储模块。

与现有的电池簇管理系统相比，本发明主要特点如下：