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CN107017685A - 用于电池阵列上电的系统 - Google Patents

用于电池阵列上电的系统 Download PDF

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CN107017685A CN201710420965.XA CN201710420965A CN107017685A CN 107017685 A CN107017685 A CN 107017685A CN 201710420965 A CN201710420965 A CN 201710420965A CN 107017685 A CN107017685 A CN 107017685A
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余铿
蔡华娟
颛孙明明
范晓东
程晓伟
朱建
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Abstract

本发明涉及电池使用领域，公开了一种用于电池阵列上电的系统，电池阵列包括通过母线并联的多个电池组，每个电池组包括串联的多个电池单元，系统包括控制器、连接在每个电池组和母线之间的、并联的主回路和辅助回路；辅助回路包括：辅助可控开关，用于控制辅助回路的通断；电流传感器，用于检测流过辅助回路的电流大小；限流元件，用于限制流过辅助回路的电流大小；主回路包括：主可控开关，用于控制主回路的通断；控制器用于：在电池阵列给用电设备上电之前，闭合各个辅助可控开关；接收电流传感器检测的流过辅助回路的电流大小；将流过辅助回路的电流大小与预设电流值作对比；在判断流过辅助回路的电流小于或等于预设电流值的情况下闭合主可控开关。

Description

用于电池阵列上电的系统
技术领域
本发明涉及电池使用领域，具体涉及一种用于电池阵列上电的系统。
背景技术
在能源危机日益严重的今天，锂电池以其高能量密度和环保性等优势逐渐在电动汽车、大规模储能系统上得到推广应用。锂电池在大规模储能电池组上应用时，为了获取高电压和高能量，常先对电池单体进行串联，后进行并联的形式，组成电池阵列。并联的电池组在上电过程中存在环流问题，即当两列电池组进行并联时，电压高的电池组会对电压低的电池组进行充电，若两列电池组电压差过大的话，则瞬间电流很大，有可能会导致电池组或继电器损毁，造成安全事故。
现有技术中针对电池组的环流控制并没有很好的方法，一种在充电过程中控制环流的方法是通过电池管理系统检测每一路的电池组总压，然后从低到高，依次闭合充电控制器，从而实现充电过程中的环流控制。这种方式的效率较低，并且对充电的电流控制要求较高，并不能很好的解决这一问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电池阵列上电的系统，该系统能够在电池阵列上电时进行电池阵列的环流控制，简单并且高效地实现电池阵列各个电池组间的电压平衡。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于电池阵列上电的系统，该电池阵列包括通过母线并联的多个电池组，每个电池组包括串联的多个电池单元，该系统包括控制器连接在每个电池组和母线之间的、并联的主回路和辅助回路；辅助回路包括辅助可控开关；电流传感器，用于检测流过辅助回路的电流大小；限流元件，用于限制流过辅助回路的电流大小；主回路包括主可控开关；控制器用于：在电池阵列给用电设备上电之前，闭合各个辅助可控开关；接收电流传感器检测的流过辅助回路的电流大小；将流过辅助回路的电流大小与预设电流值作对比；在判断流过辅助回路的电流小于或等于预设电流值的情况下闭合主可控开关。
优选地，在判断流过辅助回路的电流小于或等于预设电流值的情况下闭合主可控开关还可以包括：闭合各个主可控开关的同时，断开各个辅助可控开关。
优选地，该预定电流值的大小范围可以为0.1～1微安。
优选地，该电流传感器可以为霍尔电流传感器。
优选地，主可控开关可以包括以下中的至少任一者：继电器、三极管和场效应管。
优选地，辅助可控开关包括以下中的至少一者：继电器、三极管和场效应管。
优选地，该限流元件可以为定值电阻。
优选地，该限流元件可以为可变电阻。
在电池阵列上电前，控制器先打开辅助可控开关，从而接通辅助回路。此时，由于电池阵列中各个电池组正极的电压存在差异，各个电池组会通过母线互相充电，所以辅助回路中出现电流。由于辅助回路中包含限流元件，该限流元件会限制流过辅助回路的电流大小，从而避免因为辅助回路中电流过大而造成的辅助可控开关的烧结问题。随着各个电池组的相互充电，流过辅助回路的电流会逐渐减小。当流过辅助回路的电流小于或等于预设电流值时，控制器闭合主可控开关，从而接通主回路，使得电池阵列通过母线向用电设备供电。
通过上述技术方案，本发明提供的系统能够在电池阵列上电时对电池阵列中的各个电池组进行预充电，从而实现了电池阵列中的各个电池组正极电压的一致性。此外，还采用限流元件对电池组间电流进行限制，从而避免了因为电流过大而导致的线路烧结的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的实施方式实现的用于电池阵列上电的系统的结构示意图；以及
图2是根据本发明的实施方式实现的用于电池阵列上电的系统的工作流程图。
附图标记说明
K1～Kn、主可控开关 B1～Bn、电池组
S1～Sn、辅助可控开关 R1～Rn、限流元件
Ic1～Icn、电流传感器
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是根据本发明的实施方式实现的用于电池阵列上电的系统的结构示意图。在图1中，电池阵列包括通过母线并联的多个电池组B1～Bn，每个电池组B1～Bn包括串联的多个电池单元，系统包括：控制器、连接在每个电池组B1～Bn和母线之间的、并联的主回路和辅助回路；
该辅助回路包括：
辅助可控开关S1～Sn；
电流传感器Ic1～Icn，用于检测流过辅助回路的电流大小；
限流元件R1～Rn，用于限制流过辅助回路的电流大小；
主回路包括：
主可控开关K1～Kn；
控制器用于：
在电池阵列给用电设备上电之前，闭合各个辅助可控开关；
接收电流传感器Ic1～Icn检测的流过辅助回路的电流大小；
将流过辅助回路的电流大小与预设电流值作对比；
在判断流过辅助回路的电流小于或等于预设电流值的情况下闭合主可控开关K1～Kn。
在本发明的一个实施方式中，在判断辅助回路中电流小于或等于预设电流值的情况下闭合主可控开关K1～Kn还包括：闭合各个主可控开关K1～Kn的同时，断开各个辅助可控开关。在判断流过辅助回路的电流大小小于或等于预设电流值时，流过辅助回路的电流由于各个电池组B1～Bn之间的电压差值的减小已经减小到几乎可以忽略不计，那么此时，闭合主可控开关K1～Kn就不会出现瞬间的大电流，从而保护了主可控开关K1～Kn，同时，断开辅助可控开关也就不会出现辅助可控开关因为大电流变化而被烧结的问题。
在本发明的一个实施方式中，对于预设电流值的范围选定可以根据所选择的辅助可控开关S1～Sn的不同而不同。在该实施方式中，该预设电流值的大小范围可以为0.1～1微安。优选地，该预设电流值可以是0.1微安。
图2是根据本发明的实施方式实现的用于电池阵列上电的系统的工作流程图，在图2中，该工作流程包括以下步骤：
在步骤S10中，连接辅助回路。在电池阵列给用电设备上电之前，控制器先闭合各个辅助可控开关S1～Sn，由于电池阵列在上电前，其包含的各个电池组B1～Bn的正极电压存在差异，那么此时，各个电池组B1～Bn就会通过辅助回路相互充电，但是由于辅助回路中限流元件R1～Rn的存在，流过辅助回路的电流大小被限制在合理的范围，不会损坏辅助可控开关S1～Sn，并且随着各个电池组B1～Bn正极间的电压差值的减小，流过辅助回路的电流也逐渐减小。在本实施方式中，该主可控开关K1～Kn和辅助可控开关S1～Sn可以选用继电器，也可以选用三极管、场效应管中的至少一者。该限流元件R1～Rn可以选用定值电阻，也可以选用可变电阻。
在步骤S20中，检测流过各个辅助回路的电流值。在图1中，可以采用串联电流传感器Ic1～Icn的方式，电流传感器Ic1～Icn分别检测每个流过辅助回路的电流大小，并将电流值传输至控制器。在本实施方式中，该电流传感器Ic1～Icn可以选用霍尔电流传感器。
在步骤S30中，判断各个流过辅助回路的电流值是否均小于或等于预定电流值。在图1中，该步骤由控制器执行。该控制器可以选用微控制器，也可以选用电池管理系统(Battery Management System，BMS)，在该实施方式中，可以优选地选用BMS。
在步骤S40中，如果判断出流过辅助回路的电流小于或等于预定电流值，断开辅助可控开关S1～Sn，并闭合主可控开关K1～Kn，使得电池组B1～Bn通过母线向用电设备供电。在图1中，可以断开辅助可控开关S1～Sn，并闭合主可控开关K1～Kn。由于此时各个电池组B1～Bn的正极间的电压差已经可以忽略不计，那么，各个电池组B1～Bn正极间的电流也减小到0，所以主可控开关K1～Kn也就不会出现因为供电回路中电流过大而烧结的情况。
如图1所示，电池阵列由n个电池组B1～Bn并联组成，在每个辅助回路中，有主可控开关K1～Kn，每个辅助回路包含串联的限流元件R1～Rn和辅助可控开关S1～Sn，此外，辅助回路中还包含电流传感器Ic1～Icn，该电流传感器Ic1～Icn用于检测流过辅助回路的电流大小。
在电池阵列上电前，首先闭合所有的辅助可控开关S1～Sn(此时主可控开关K1～Kn处于断开状态)，使电池阵列中的电压高的电池组B1～Bn对电压低的电池组B1～Bn进行充电，电流传感器Ic1～Icn检测流过辅助回路的电流，直至所有辅助回路中的电流值小于或等于预设电流值Is。在流过辅助回路的电流值小于或等于预设电流值Is后，控制器控制辅助可控开关S1～Sn断开辅助回路的连接，并且闭合主可控开关K1～Kn，使得电池组B1～Bn接入母线供电，从而入工作状态。在此过程中，由于限流元件R1～Rn的存在，流过辅助回路的电流一直被限制在合理范围内，从而避免了主可控开关K1～Kn和辅助可控开关S1～Sn的烧结隐患，延长其使用寿命。
通过上述技术方案，本发明提供的用于电池阵列上电的系统能够通过在连接电池阵列上的每个电池组B1～Bn设置辅助回路的方式，在上电前使各个电池组B1～Bn相互充电以达到各个电池组正极电压的相等的目的，同时，也采用了设置限流元件R1～Rn的方式避免辅助回路中出现电流过大的情况，保护了各个可控开关，延长了其使用寿命。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于电池阵列上电的系统，所述电池阵列包括通过母线并联的多个电池组，每个电池组包括串联的多个电池单元，其特征在于，所述系统包括控制器；连接在每个所述电池组和所述母线之间的并联的主回路和辅助回路；
所述辅助回路包括：
辅助可控开关；
电流传感器，用于检测流过所述辅助回路的电流大小；
限流元件，用于限制流过所述辅助回路的电流大小；
所述主回路包括主可控开关；
所述控制器用于：
在所述电池阵列给用电设备上电之前，闭合各个所述辅助可控开关；
接收所述电流传感器检测的所述流过辅助回路的电流大小；
将所述流过辅助回路的电流大小与预设电流值进行比较；
在判断所述流过辅助回路的电流小于或等于所述预设电流值的情况下闭合所述主可控开关。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在判断所述辅助回路中电流小于或等于所述预设电流值的情况下闭合所述主可控开关还包括：闭合各个所述主可控开关的同时，断开所述各个辅助可控开关。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预定电流值的范围为0.1微安至1微安。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电流传感器为霍尔电流传感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主可控开关包括以下中的至少任一者：继电器、三极管和场效应管。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助可控开关包括以下中的至少一者：继电器、三极管和场效应管。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述限流元件为定值电阻。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述限流元件为可变电阻。
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