基于动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统的制作方法

本实用新型涉及动力电池包再利用技术，尤其是一种基于动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统。

背景技术：

现有发动机台架在工作时所反馈的电能一般会直接流向电网，未进行合理储存与利用，一定程度上造成了资源的浪费及电网质量的下降。同时新能源整车电池也面临着诸多梯次利用的挑战，需要研究多领域的回收应用机制与场景。

发动机台架试验是发动机研制阶段中的重要一环，可用来验证发动机的技术参数、耐久可靠性是否达到设计指标。试验过程中发动机燃烧的热能可转成机械能输出至台架测功机，测功机会再将机械能转成电能通过变频柜反馈电网。此时若回馈的电能得不到合理利用，将直接流向工厂上一级电网，造成功率因数下降、工厂电费上涨等较多负面影响。故研究如何将发动机台架所回馈的电能进行合理利用迫在眉睫。

另一方面，动力锂离子电池具备能量密度高、绿色环保等优点，现已大批量应用于新能源汽车。但随着电池容量的衰减，其使用到一定程度即无法继续胜任整车需求，此时的旧电池即可进行梯次利用，应用在一些对电池要求相对不高的场景里。

基于以上问题，本方案采用新能源退役电池搭建储能系统，应用于发动机台架进行电能储存及合理利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决发动机台架所回馈电能如何合理利用、新能源退役电池再利用场景两大问题，提供一套基于新能源动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统。该方案可充分利用新能源退役电池，对发动机台架所回馈的电能进行合理储存于利用。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型所涉及的一种基于动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统，其特征是，发动机台架测功机、若干动力电池包、低压电源；所述动力电池包按照类型分为若干个电池包组；

所述电池包组中的每个动力电池包的低压接口与低压电源相连接为动力电池包内的电池管理系统供电，动力电池包与低压电源之间设置有继电器；

每个所述电池包组与一直流转换器相连接，所述的直流转换器通过高压对插线束与该电池包组中的每个动力电池包相连接；所述直流转换器之间相并联后与直流母排相连接；所述直流母排通过第一直流交流转换器与台架测功机相连接；

每个所述动力电池包单独连接一can网桥，所述can网桥并联后与can总线相连接。

作为上述方案的进一步说明，所述的直流母排与第二直流交流转换器相连接，所述第二直流交流转换器转换器通过滤波器与三相交流电源相连接。

作为上述方案的进一步说明，所述的低压电源为12v。

作为上述方案的进一步说明，所述的直流转换器采用恒电流控制模式。

作为上述方案的进一步说明，所述的can总线、直流转换器、第二直流交流转换器、台架测功机与上位机相连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所涉及的一种基于动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统，在技术层面，将“发动机台架回馈电能如何合理利用”、“新能源整车梯次回收电池应用场景”这两个问题进行了综合，通过一套系统，实现了发动机台架所反馈电能的合理储存利用以及新能源整车退役电池的二次利用。在经济效益方面，在发动机台架改造升级（水力/电涡流测功机升级电力测功机）或销售时，可同时配备该套系统，以实现发动机台架所反馈电能的合理储存利用，实现经济价值。

附图说明

图1是本实用新型所涉及的发动机台架储能系统的结构原理图；

图2是本实用新型中高压连接的原理图；

图3是本实用新型中低压连接的原理图；

图4是本实用新型中通讯方面的原理图；

图5是电池包的低压电气连接示意图；

图中标记说明如下：11-第一电池包组；12-第二电池包组；13-第三电池包组；21-第一直流转换器；22-第二直流转换器；3-第三直流转换器；31-第一can网桥；32-第二can网桥；33-第三can网桥；4-低压电源；5-继电器；61-第一直流交流转换器；62-第二直流交流转换器；7-台架测功机；8-直流母排；9-can总线；10-三相交流电源；101-上位机；102-滤波器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

结合附图1至图5，对本实用新型作详细说明。本实用新型所涉及一种基于动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统，包括发动机台架测功机、若干动力电池包、低压电源。动力电池包按照类型分为若干个电池包组。该系统采用新能源退役电池，各个电池包之前并联连接，均自带电池管理系统（batterymanagesystem,bms），该电池管理系统可监控电池包运行状态，保护电池包不受过放、过充、过热等非正常运行状态的侵害，并确定其功率、电流输出范围，属于现有技术。

在本实用新型所涉及的发动机台架储能系统中包括高压连接部分、低压连接部分和通讯部分。在进行连接之前需要对动力电池包按照类型进行分类，相同类型的电池包并联成一电池包组。

见图2高压连接部分，是每个电池包组中每个动力电池包通过高压对插线束连接同一个直流转换器，直流采用恒压电流控制模式为每个动力电池包进行充放电功能。即电池包组的数量与直流转换器的数量相同，直流转换器之间相互并联后连接至发动机台机测功机变频器中的直流母排（dcbus）。直流母排通过第一直流交流转换器与台架测功机相连接，通过第二直流交流转换器、滤波器与三相交流电源相连接。在现有技术中未连接动力电池包时，由发动机测功机所产生的能量通过第二直流交流转换器输送至外部的三相交流电源。

在发动机台架启动或者倒拖时，电能由各个动力电池包流向测功机变频器的直流母排，再通过变频器的第一直流转交流器由测功机带动发动机运转，以实现动力电池包能量的利用。在发动机出正向扭矩进行性能或耐久测试时，汽油所燃烧的能量经过测功机由第一直流交流转器流向直流母排，再通过直流转换器流入动力电池包，以实现电能的储存。而此时第二直流交流转换器不会向三相交流电源输送电能。

见图3，低压连接部分即是将12v低压电源与每个动力电池包中的低压接口采用插接件对接，能够对动力电池包中的bms进行供电以及提供通讯连接。动力电池包与低压电源之间设置有继电器，用以控制是否对相对应的动力电池包进行充放电。

见图4，通讯连接部分是每个动力电池包单独连接一can网桥，can网桥并联后与can总线相连接。通讯采用控制器局域网络（controllerareanetwork,can）协议方式，本实用新型所采用的动力电池包均来源于新能源整车梯次回收，动力电池包bms报文标识符（identity,id）均是固定的，不具备硬件地址区分，故需要对动力电池包的canid进行区分。本系统使用can网桥（canbridge）加装在每个电池包与can总线之间，利用网桥的id映射功能，将每个动力电池包的id映射为一个带地址字段的新id，这样即可通过添加的地址字段区分不同的动力电池包，动力电池包低压连接电气示意图如图5所示。各动力电池包均会通过can网络发送自身电流、荷电状态（stateofcharge,soc）、电芯温度、充放电电流/功率限值等关键信号至can网络，上位机以此作为动力电池包控制及系统安全保护依据。在本实用新型中，can总线、直流转换器、第二直流交流转换器、台架测功机与上位机相连接。

鉴于新能源整车梯次回收电池电压平台、电池容量等各不相同，对于系统的兼容性要求较高。本实用新型采用“电池包空间并联+时间串联”的独特式控制方案，整车梯次回收的电池中，电压平台相同的动力电池包在空间上并联连接，输出均连接至直流转换器（dcdc）。同时通过继电器来控制每个动力电池包的低压供电，以此实现同一时间每个直流转换器（dcdc）只面向一个动力电池包进行充放电，即时间上的串联，待该动力电池包充放电完成，再通过继电器切换至同电压平台下一个动力电池包，依次进行循环。通过该控制方案，可灵活的去兼容各类型梯次回收电池。

实施例

结合图1至图5，对本实施例作详细说明。本实施例所涉及的基于动力电池包梯次利用的发动机台架储能系统中，动力电池包为十一个，分另三个电池包组，分别为具有四个动力电池包的第一电池包组11、三个动力电池包的第二电池包组12、四个动力电池包的第三电池包组13。每个电池包组中的动力电池包为并联状态。每个电池包组中动力电池包均通过一继电器5与一12v低压电源4相连接，为动力电池包内的电池管理系统供电。

电池包组与直流转换器相连接，即第一直流转换器21分别与第一电池包组11中的每一个动力电池包相连接，第二直流转换器22分别与第二电池包组12中的每一个动力电池包相连接，第三直流转换器23分别与第三电池包组13中的每一个动力电池包相连接。第一直流转换器21、第二直流转换器22、第三直流转换器23之间并联后，再连接至直流母排8。直流母排8连接有第一直流交流转换器61和第二直流交流转换器62。第一直流交流转换器61和第二直流交流转换器62均可实现直流交流的相互转换，即一端输入直流或交流，另一端则相应的输出为交流或直流。第一直流交流转换器61与台架测功机7相连接，第二直流转换器62通过滤波器102与三相交流电源10相连接。台架测功机7与需要测试的发动机相连接。

每个电池包组均与一can网桥相连接，即第一can网桥31分别与第一电池包组11中的每一个动力电池包相连接，第二can网桥32分别与第二电池包组12中的每一个动力电池包相连接，第三can网桥33分别与第三电池包组13中的每一个动力电池相连接。第一can网桥31、第二can网桥32、第三can网桥33并联后与can总线9相连接。利用can网桥的id映射功能，将每个电池包的id映射为一个带地址字段的新id，这样即可通过添加的地址字段区分不同的电池包。

总线9、第一直流转换器21、第二直流转换器22、第三直流转换器23、第二直流交流转换器62、台架测功机7与上位机101通讯连接。第一直流转换器21、第二直流转换器22、第三直流转换器23、第二直流交流转换器62、台架测功机7通过光纤与上位机101通讯连接。上位机101包括含有嵌入式的工控板，工控板上设有若干串口、usb口和vga口，可以连接显示屏。并用于采集can总线7、第一直流转换器21、第二直流转换器22、第三直流转换器23、第二直流交流转换器62、台架测功机7所传输的信号。上位机与第一直流转换器21、第二直流转换器22、第三直流转换器23、第二直流交流转换器62、台架测功机7是通过光纤进行通讯连接。

在发动机进行正向扭矩进行性能或耐久测试时，汽油所燃烧的能量经过台架测功机7经由第一直流交流转器61转换为直流，流向直流母排8，再通过直流转换器流入动力电池包，以实现电能的储存。而此时第二直流交流转换器62不会向三相交流电源10输送电能。并通过控制继电器5来控制每个电池包的低压供电，以此实现同一时间每个直流转换器（dcdc）只面向一个动力电池包进行充放电，即时间上的串联，待该动力电池包充放电完成，再通过继电器5切换至同电压平台下一个动力电池包，依次进行循环。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。