一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)及其形成方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)，所述電池組由多個單體電池串聯(lián)組成，其中，多個電池組串聯(lián)在直流母線中，每個電池組均與DC/DC變換器并聯(lián)，并且，所有DC/DC變換器的輸出均與電容并聯(lián)。每個電池組根據(jù)自身的SOC值來控制其充放電，流經(jīng)各DC/DC變換器的電流為電池組和直流母線的差額電流，可以實現(xiàn)電池充放電系統(tǒng)的最大效率控制。因此，所需DC/DC變換器功率較小，可以減小其體積、降低其成本，并且這種方式損耗相對較小，可以提高整個系統(tǒng)的效率。

Battery group topological structure and forming method thereof

The present invention provides a battery topology, the battery pack is composed of a plurality of battery cells connected in series, wherein, a plurality of batteries in series in the DC bus, each battery with DC/DC converter in parallel, and the output of all DC/DC converters are connected in parallel with the capacitor. Each battery pack according to its own SOC value to control the charge and discharge, flow through the DC/DC converter current for the battery and the DC bus differential current, battery charging and discharging system can achieve maximum efficiency control. Therefore, the required DC/DC converter has less power, can reduce its volume and reduce its cost, and the loss is relatively small, which can improve the efficiency of the whole system.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電池
，具體地說，涉及一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)及其形成方法。
技術(shù)介紹
把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡稱為電池。電池普遍應(yīng)用于汽車、通訊、IT、電力、鐵路、航空、港口、軍事、金融、能源等領(lǐng)域，需求廣泛，用量巨大。由于每個單體電池的電壓等級比較低，需要將很多單體電池串聯(lián)起來，采用DC/DC變換器進行集中控制。但是在這種連接方式下，串聯(lián)電池組的流過的電流受SOC低的單體電池限制，嚴重影響了系統(tǒng)的效率。針對此問題，比較普遍的一個方案是將所有的單體電池按幾個到十幾個的規(guī)模分成若干個由單體電池串聯(lián)構(gòu)成的電池組，每個電池組由一個DC/DC變換器控制充電或放電的過程，然后將各個DC/DC變換器的輸出側(cè)依次串聯(lián)后接入直流母線。這種全功率的傳遞要求DC/DC變換器的功率與電池相同，則其生產(chǎn)成本較高、體積也較大；同時由于全部功率需要經(jīng)過DC/DC變換器傳輸，影響整個系統(tǒng)的效率。因此，為了進一步實現(xiàn)電池充放電系統(tǒng)的優(yōu)化控制，需要研究新型的電池充放電技術(shù)來提高系統(tǒng)的效率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)及其形成方法，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中電池組受SOC低的單體電池限制，或者DC/DC變換器需要和電池組功率相同，造成其生產(chǎn)成本高、體積大的缺陷。根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，提供一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)，所述電池組由多個單體電池串聯(lián)組成，其中，多個電池組串聯(lián)在直流母線中，每個電池組均與DC/DC變換器并聯(lián)，并且，所有DC/DC變換器的輸出均與電容并聯(lián)。優(yōu)選地，DC/DC變換器為雙向隔離型DC/DC變換器。優(yōu)選地，所述電池組還包括SOC檢測裝置。根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，提供一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)的形成方法，包括以下步驟：用多個單體電池串聯(lián)形成電池組；將多個電池組串聯(lián)在直流母線中；在每個電池組的電路上，并聯(lián)一個DC/DC變換器；將每個DC/DC變換器的輸出端與電容并聯(lián)。優(yōu)選地，所述DC/DC變換器為雙向隔離型DC/DC變換器。優(yōu)選地，所述電池組還包括SOC檢測裝置。附圖說明通過結(jié)合下面附圖對其實施例進行描述，本專利技術(shù)的上述特征和技術(shù)優(yōu)點將會變得更加清楚和容易理解。圖1是表示本專利技術(shù)實施例的電池組的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是表示本專利技術(shù)實施例的電池組的工作原理示意圖。具體實施方式下面將參考附圖來描述本專利技術(shù)所述的一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)及其形成方法的實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，在不偏離本專利技術(shù)的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護范圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，并且相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分。本專利技術(shù)針對目前的電池充放電系統(tǒng)效率優(yōu)化問題，提出了一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)的形成方法，可以實現(xiàn)對不同SOC(剩余電量)的電池均衡控制，提高其充放電效率，其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。首先，用多個單體電池(未示出)串聯(lián)形成電池組1、2……N。然后，將多個電池組1、2……N串聯(lián)在直流母線中。在每個電池組的電路上，并聯(lián)一個DC/DC變換器。具體地說，是將DC/DC變換器的輸入端和電池組的正負極連接。再將每個DC/DC變換器的輸出端并聯(lián)到電容C上。具體地說，是DC/DC變換器的輸出端的一根線纜A1、A2……An連接在電容的一端點A處，DC/DC變換器的輸出端的另一根線纜B1、B2……Bn連接在電容的另一端點B處。從此電路連接圖可以看出，電池充放電的主要電流是在直流母線上，DC/DC變換器僅流入少量控制電流。電池組在直流母線中進行充放電，而電容C則是用于電池組輔助充放電。采用此拓撲可以實現(xiàn)串聯(lián)的電池組之間的能量協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)彼此之間的能量均衡。下面詳細說明本拓撲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理。在這種電池成組方法中，如圖2所示，電池組的電壓分別為v1、v2…vn,電池組的電流分別為i1、i2…in，DC/DC變換器輸入側(cè)的電流為i1'、i2'…in',DC/DC變換器輸出側(cè)的電流為i1″、i2″…in″。電池串聯(lián)的電流為i。當(dāng)電池進行放電時，電池為輸出特性，電流方向如圖2所示。電池組輸出電流與串聯(lián)電流、DC/DC變換器輸入側(cè)電流之間關(guān)系如下式(1)所示 i 1 = i + i 1 ′ i 2 = i + i 2 ′ . . . i n = i + i n ′ - - - ( 1 ) ]]>從式1可以看出，每個電池組釋放出的電流i1的一部分流入串聯(lián)母線，另一部分流入DC/DC變換器。控制多個串聯(lián)電池組的最優(yōu)效果是，使得串聯(lián)電池組的串聯(lián)電流為電池組的輸出電流的平均值，如下式(2)所示，而不會因為某個電池的SOC低而影響電池的充放電效率。 i = i 1 + i 2 + ... i n n - - - ( 2 ) ]]>要想實現(xiàn)上式(2)，需要各DC/DC變換器的輸入電流滿足下式(3)I′1+i′2+i′n＝0 (3)當(dāng)電池進行放電時，電池是輸出功率，即i1、i2…i本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池組由多個單體電池串聯(lián)組成，其中，多個電池組串聯(lián)在直流母線中，每個電池組均與DC/DC變換器并聯(lián)，并且，所有DC/DC變換器的輸出均與電容并聯(lián)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電池組由多個單體電池串聯(lián)組成，其中，多個電池組串聯(lián)在直流母線中，每個電池組均與DC/DC變換器并聯(lián)，并且，所有DC/DC變換器的輸出均與電容并聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于,DC/DC變換器為雙向隔離型DC/DC變換器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電池組拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于,所述電池組還包括SOC檢測裝置。4.一種電池...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾國宏，王旭亮，吳學(xué)智，趙新，郭洪瑋，
申請(專利權(quán))人：北京交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11