一种宽范围高精度电池组系统的制作方法

本发明属于新能源储能，涉及一种宽范围高精度电池组系统。

背景技术：

0、技术背景

1、随着新能源储能技术的发展，电池组在不停电供电电源(ups)、分布式储能等领域取得了广泛的应用。目前，电池组多采用固定式架构，由一定数量的电池单体通过串并联的方式组成。由于电池组输出电压会随着剩余电量而改变，为了得到更为精确、稳定的输出电压，会在电池组后端加入一个支持宽输入范围的dc/dc变换器，组成直流储能电源，为直流负载进行高精度电能供给。但这种电池组和dc/dc变换器组成的直流储能电源的输出电压范围有限，针对不同电压体制设计的电源装置不具备通用性、兼容性。

2、为了扩展电池组的输出电压范围、提高电池组可靠性，可重构电池组应用而生。可重构电池组可以通过调节投入使用的电池模块数量，得到宽范围的输出电压，但由于输出电压范围较宽，dc/dc变换器无法适配，所以，可重构电池组的输出电压不可避免的会随着剩余电量、输出电流而波动，难以满足高精度电能供给。能够同时满足宽范围、高精度输出电压的电池组系统尚未见相关报道。

技术实现思路

1、本发明的一种宽范围高精度电池组系统，它主要由可重构电池组、电压精调器和系统控制器等三部分组成。可重构电池组由多个电池模块组成，通过控制投入使用的串联电池模块的数量实现输出电压的宽范围调节；电压精调器由电容和全桥电路组成，通过全桥控制实现输出电压的精确调节；系统控制器负责系统的整体控制，并将控制指令下发给可重构电池组和电压精调器去执行。可重构电池组与电压精调器串联，整个系统的输出电压为可重构电池组输出电压与电压精调器输出电压之和，可重构电池组实现输出电压的宽范围调节，电压精调器实现输出电压的精度调节，确保系统的宽范围、高精度输出。

2、可重构电池组通过控制投切开关sna、snb，实现第n个电池模块的投切控制，通过控制投入使用的电池模块的数量，实现宽范围的输出电压控制。投切开关sna、snb时刻工作在互补导通模式，当上管sna导通时，第n个电池模块串联接入电路，开始工作；当下管snb导通时，第n个电池模块被切出工作回路，停止工作。

3、电容通过全桥电路控制自身的充放电模式，通过两个电感对桥臂中点输出电压进行滤波，得到较为平滑的直流电压uab。当电容处于充电状态时，全桥输出端电压uab为负电压；当电容处于放电状态时，全桥输出端电压uab为正电压。电容电压记为vc，全桥的输出电压在-vc至vc范围内，采用电力电子双闭环控制策略，输出电压精度高，误差可以控制在5％以内。系统输出电压为可重构电池组输出电压与全桥输出电压uab之和，当可重构电池组的输出电压大于目标输出电压时，电容工作在充电模式；当可重构电池组的输出电压小于目标输出电压时，电容工作在放电模式。

4、系统工作中，首先对电容进行充电，然后启动全桥控制策略，进行电容的动态充放电控制，实现系统输出电压的精确调节。可重构电池组中投入使用的电池模块数量由系统输出电压和电容端电压共同决定，投入使用的电池模块是动态调整的。电容工作电压设置有上下限阈值，当电容电压低于下限阈值时，增加一个电池模块投入使用，控制电容工作在充电模式；当电容电压充电到上限阈值时，切出一个电池模块，控制电容工作在放电模式。在投入电池模块时，优先选择剩余电量值高的电池模块；在切出电池模块时，优先选择剩余电量值低的电池模块。通过这样的控制逻辑，使得整个系统中所有电池模块的剩余电量值保持在相近数值。

5、通过上述本发明的技术方案可以看出，本发明的一种宽输出范围、高输出精度的电池组系统，通过可重构电池组拓扑实现了系统的宽范围电压输出，通过电力电子变换控制技术提高了系统输出电压精度。

技术特征：

1.一种宽范围高精度电池组系统，它主要由可重构电池组、电压精调器和系统控制器等三部分组成，其特征在于，可重构电池组由多个电池模块组成，通过控制投入使用的串联电池模块的数量实现输出电压的宽范围调节；电压精调器由电容和全桥电路组成，通过全桥控制实现输出电压的精确调节；系统控制器负责系统的整体控制，并将控制指令下发给可重构电池组和电压精调器去执行；可重构电池组与电压精调器串联，整个系统的输出电压为可重构电池组输出电压与电压精调器输出电压之和，可重构电池组实现输出电压的宽范围调节，电压精调器实现输出电压的精度调节，确保系统的宽范围、高精度输出；可重构电池组通过控制投切开关sna、snb，实现第n个电池模块的投切控制，通过控制投入使用的电池模块的数量，实现宽范围的输出电压控制；电容通过全桥电路控制自身的充放电模式，通过两个电感对桥臂中点输出电压进行滤波，得到较为平滑的直流电压uab。

技术总结
本发明公开了一种宽范围高精度电池组系统，它主要由可重构电池组、电压精调器和系统控制器三部分组成。可重构电池组由多个电池模块组成，通过投切开关实现电池模块的投切控制，通过控制投入使用的电池模块的数量，实现宽范围的输出电压控制。电压精调器由电容和全桥电路组成，通过全桥电路控制电容处于周期性充放电状态，全桥电路输出范围为±Vc，实现系统输出电压的精确调节。可重构电池组与电压精调器串联，系统输出电压为可重构电池组输出电压与电压精调器输出电压之和，可重构电池组实现输出电压的宽范围调节，电压精调器实现输出电压的精度调节，确保系统的宽范围、高精度输出。

技术研发人员：李文番,马海峰,王垚雄,张一童,张钰奇,任人
受保护的技术使用者：西北机电工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/6/20