一种基于双向转压电路的并联通道管理器及其控制方法与流程

1.本发明涉及动力、储能电池管理系统技术领域，具体为一种基于双向转 压电路的并联通道管理器及其控制方法。


背景技术：

2.电动汽车电池的安全性问题、一致性衰减问题，制约了电动汽车的发展 和推广。现有的单通道系统，集中化的bms所采集的信号主要来自于每一个 串联模组电压信号、温度信号、及电流信号进行单通道管理。随着电池需求 的容量增加，串联模组的热失控威力会越来越大，这也是导致很多电动汽车 的电池组一旦发生热失控，作用时间短到4～5秒。整车在一团火球下，驾驶 人员根本没有逃离时间。在自由模组通过分布区块模式完成电池的串联安全 保护、自均衡解决一致性问题的前提下，需要进一步解决电池系统的扩容问 题。
3.因此，研发一种基于双向转压电路的并联通道管理器及其控制方法，用 于解决上述至少一种技术问题，成为一种必需。


技术实现要素：

4.本发明提供了如下技术方案：
5.一方面，本发明提供了一种基于双向转压电路的并联通道管理器，包括： 首包侧组件、母线侧组件、内外电压监测模块、旁路电路和主路电路；
6.所述首包侧组件上连接有内外电压监测模块，所述首包侧组件通过旁路 电路和主路电路连接有母线侧组件；
7.所述首包侧组件与母线侧组件在无负载并联时：
8.(1).在首包接入进行内外电压监测，当母线电压和首包电压压差大于 预设值a时打开旁路，当母线电压和首包电压压差低于预设值b时打开主路；
9.(2).在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压时，压差高于预设 值c时打开旁路，压差低于预设值c时打开主路；
10.当母线电压低于接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预 设值c时打开主路；
11.所述首包侧组件与母线侧组件在带电无负载并联时：
12.换电前提条件：通过按钮控制后续接入的原车载包断开，然后进行如下 连接；
13.(1).进行与所述无负载并联中相同的换电首包接入；
14.(2).进行与所述无负载并联中相同的后续接入；
15.所述首包侧组件与母线侧组件在负载并联时；
16.(1).执行本项下第1逻辑，即进行与所述无负载并联中，当母线电压 和首包电压压差大于预设值a时打开旁路；
17.(2).后续接入执行第2逻辑，即进行与所述带电无负载并联中，当母 线电压低于
接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预设值c时 打开主路。
18.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述模组的bms控制策略中，当成本处于最优时，控制芯片采用 15s。
19.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述模组的bms控制策略中，采用并联器通信，并叠加通信数据， 提供预测电量性能。
20.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述模组的bms控制策略中，通过主继电器保护，并且设置旁路 双igbt控流，提供充放电保护性能。
21.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述无负载并联中的预设值a为100v。
22.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述无负载并联中的预设值b为60v。
23.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述无负载并联中的预设值c为10v。
24.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述带电无负载并联中带有带电原装包。
25.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述负载并联中的负载并联在遭遇充电功率限制，需要提前预设 时适用。
26.作为本发明所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的一种优选方 案，其中：所述母线电压和首包电压电压的计算公式如下：
[0027][0028]
所述母线电压和首包电压电压差的预测模型为：
[0029]
δu＝u1-u2
[0030]
式中：uc1，uc2分别为母线电压和首包电压。
[0031]
另一方面，本发明还提供一种基于双向转压电路的并联通道管理器的控 制方法，模组并联情况如下，包括：
[0032]
s1：无负载并联
[0033]
(1).在首包接入进行内外电压监测，当母线电压和首包电压压差大于 预设值a时打开旁路，当母线电压和首包电压压差低于预设值b时打开主路；
[0034]
(2).在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压时，压差高于预设 值c时打开旁路，压差低于预设值c时打开主路；
[0035]
当母线电压低于接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预 设值c时打开主路；
[0036]
s2：带电无负载并联
[0037]
换电前提条件：通过按钮控制后续接入的原车载包断开，然后进行如下 步骤；
[0038]
(1).进行与所述步骤s1中相同的换电首包接入；
[0039]
(2).进行与所述步骤s1中相同的后续接入；
[0040]
s3：在负载并联时；
[0041]
(1).执行本项下第1逻辑，即进行与所述步骤s1中，当母线电压和首 包电压压差大于预设值a时打开旁路；
[0042]
(2).后续接入执行第2逻辑，即进行与所述步骤s2中，当母线电压低 于接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预设值c时打开主路。
[0043]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述模组的bms控制策略中，当成本处于最优时， 控制芯片采用15s。
[0044]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述模组的bms控制策略中，采用并联器通信，并 叠加通信数据，提供预测电量性能。
[0045]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述模组的bms控制策略中，通过主继电器保护， 并且设置旁路双igbt控流，提供充放电保护性能。
[0046]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述步骤s1中的预设值a为100v。
[0047]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述步骤s1中的预设值b为60v。
[0048]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述步骤s1中的预设值c为10v。
[0049]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述步骤s2中带有带电原装包。
[0050]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述步骤s3中的负载并联在遭遇充电功率限制，需 要提前预设时适用。
[0051]
作为本实用新型所述的基于双向转压电路的并联通道管理器的控制方法 的一种优选方案，其中：所述母线电压和首包电压电压的计算公式如下：
[0052][0053]
所述母线电压和首包电压电压差的预测模型为：
[0054]
δu＝u1-u2
[0055]
式中：uc1，uc2分别为母线电压和首包电压。
[0056]
与现有技术相比：
[0057]
通过无负载并联,在首包接入进行内外电压监测，当母线电压和首包电压 压差大于预设值100v时打开旁路，当母线电压和首包电压压差低于预设值60v 时打开主路；在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压时，压差高于预 设值10v时打开旁路，压差低于预设值10v时打开主路；当母线电压低于接 入电压时，压差高于预设值10v打开旁路，压差低于预设值10v时打开主路； 通过带电无负载并联，换电前提条件：通过按钮控制后续接入的原车载包断 开，然后进行首包接入和后续接入时；通过在负载并联时，执行本项下首包 接入中第1逻辑，执行后续接入中第2逻辑，该基于双向转压电路的并联通 道管理器，通过“多通道电压钳制”可以克服电池在实际充放电过程中的虚 压效应，保持整系统，每一路电池的实压一致性。
附图说明
[0058]
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将结合附图和详细 实施方式对本发明进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动 性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
[0059]
图1为本发明的连接结构示意图。
[0060]
图中：100首包侧组件、200母线侧组件、300旁路电路、400主路电路、 500内外电压监测模块。
具体实施方式
[0061]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明 的具体实施方式做详细的说明。
[0062]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发 明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以 在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体 实施方式的限制。
[0063]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的实施 方式进一步的详细描述。
[0064]
实施例1：
[0065]
图1所示，本发明提供一种基于双向转压电路的并联通道管理器，包括： 首包侧组件100、母线侧组件200、内外电压监测模块500、旁路电路300和 主路电路400；其中，所述首包侧组件100上连接有内外电压监测模块500， 所述首包侧组件100通过旁路电路300和主路电路400连接有母线侧组件200， 通过无负载并联,在首包接入进行内外电压监测，当母线电压和首包电压压差 大于预设值100v时打开旁路，当母线电压和首包电压压差低于预设值60v时 打开主路；在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压时，压差高于预设 值10v时打开旁路，压差低于预设值10v时打开主路；当母线电压低于接入 电压时，压差高于预设值10v打开旁路，压差低于预设值10v时打开主路；
[0066]
通过带电无负载并联，换电前提条件：通过按钮控制后续接入的原车载 包断开，然后进行如下连接；进行与所述无负载并联中相同的换电首包接入； 进行与所述无负载并联中相同的后续接入；
[0067]
通过在负载并联时；执行本项下第1逻辑，即进行与所述无负载并联中， 当母线电压和首包电压压差大于预设值a时打开旁路；后续接入执行第2逻 辑，即进行与所述带电无负载并联中，当母线电压低于接入电压时，压差高 于预设值c打开旁路，压差低于预设值c时打开主路。
[0068]
实施例2：
[0069]
本实施例与上述实施例的区别在于：所述模组的bms控制策略中，当成 本处于最优时，控制芯片采用15s。
[0070]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述模组的bms控制 策略中，采用并联器通信，并叠加通信数据，提供预测电量性能。
[0071]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述模组的bms控制 策略中，通
过主继电器保护，并且设置旁路双igbt控流，提供充放电保护性 能。
[0072]
实施例3：
[0073]
本实施例在上述实施例基础上进一步提供一种基于双向转压电路的并联 通道管理器的控制方法，模组并联情况如下，包括：
[0074]
s1：无负载并联
[0075]
(1).在首包接入进行内外电压监测，当母线电压和首包电压压差大于 预设值a时打开旁路，当母线电压和首包电压压差低于预设值b时打开主路；
[0076]
(2).在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压时，压差高于预设 值c时打开旁路，压差低于预设值c时打开主路；
[0077]
当母线电压低于接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预 设值c时打开主路；
[0078]
s2：带电无负载并联
[0079]
换电前提条件：通过按钮控制后续接入的原车载包断开，然后进行如下 步骤；
[0080]
(1).进行与所述步骤s1中相同的换电首包接入；
[0081]
(2).进行与所述步骤s1中相同的后续接入；
[0082]
s3：在负载并联时；
[0083]
(1).执行本项下第1逻辑，即进行与所述步骤s1中，当母线电压和首 包电压压差大于预设值a时打开旁路；
[0084]
(2).后续接入执行第2逻辑，即进行与所述步骤s2中，当母线电压低 于接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预设值c时打开主路。
[0085]
本实施例中，通过无负载并联,在首包接入进行内外电压监测，当母线电 压和首包电压压差大于预设值100v时打开旁路，当母线电压和首包电压压差 低于预设值60v时打开主路；在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压 时，压差高于预设值10v时打开旁路，压差低于预设值10v时打开主路；当 母线电压低于接入电压时，压差高于预设值10v打开旁路，压差低于预设值 10v时打开主路。
[0086]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，通过带电无负载并联， 换电前提条件：通过按钮控制后续接入的原车载包断开，然后进行如下步骤； 进行与所述步骤s1中相同的换电首包接入；进行与所述步骤s1中相同的后 续接入；
[0087]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，通过在负载并联时； 执行本项下第1逻辑，即进行与所述步骤s1中，当母线电压和首包电压压差 大于预设值a时打开旁路；后续接入执行第2逻辑，即进行与所述步骤s2中， 当母线电压低于接入电压时，压差高于预设值c打开旁路，压差低于预设值c 时打开主路。
[0088]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述模组的bms控制 策略中，当成本处于最优时，控制芯片采用15s。
[0089]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述模组的bms控制 策略中，采用并联器通信，并叠加通信数据，提供预测电量性能。
[0090]
优选的，在本实施例的其中一个优选实施方式中，所述模组的bms控制 策略中，通过主继电器保护，并且设置旁路双igbt控流，提供充放电保护性 能。
[0091]
工作原理：
[0092]
本发明通过无负载并联,在首包接入进行内外电压监测，当母线电压和首 包电压压差大于预设值100v时打开旁路，当母线电压和首包电压压差低于预 设值60v时打开主路；在进行后续接入时，当母线电压高于接入电压时，压 差高于预设值10v时打开旁路，压差低于预设值10v时打开主路；当母线电 压低于接入电压时，压差高于预设值10v打开旁路，压差低于预设值10v时 打开主路；通过带电无负载并联，换电前提条件：通过按钮控制后续接入的 原车载包断开，然后进行首包接入和后续接入时；通过在负载并联时，执行 本项下首包接入中第1逻辑，执行后续接入中第2逻辑。
[0093]
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本 发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的 部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特 征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况 进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并 不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有 技术方案。