CN110912235B - 储能***及其均流方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种储能***及其均流方法，该储能***包括：X个均流单元和X个电池簇，其中：各个均流单元中，最上级DC/DC变换器的第一端与相应电池簇的直流母线相连，Y个最下级DC/DC变换器的第二端分别与相应电池簇的相应电池包相连，最上级DC/DC变换器的第二端与各个最下级DC/DC变换器的第一端之间，直接相连或通过其他级DC/DC变换器相连；因此，通过各级DC/DC变换器为相应的电池簇进行充/放电，以实现各个电池簇的SOC均衡，避免了继电器多次投切，全过程中各个电池簇的SOC变化速率保持一致，能够使各个电池簇实现均流，提高储能***的安全性。

Description

储能***及其均流方法
技术领域
本发明属于储能电池技术领域，更具体的说，尤其涉及一种储能***及其均流方法。
背景技术
传统储能***中，各个电池簇并联连接。由于各个电池簇的内阻不同，其充放电过程中的电流不同，则不同电池簇的SOC变化速率不同，因此，储能***中的各个电池簇存在固定的SOC差异而不能够满充满放以发挥***的最大性能。
现有技术中通过控制各个电池簇的投切来实现均流。其中，动态方法为：在储能***的充电过程中，若储能***的充电电流小于预设值则按照SOC从高到低切除各个电池簇；在储能***的放电过程中，若储能***的放电电流小于预设值则按照SOC从低到高切除各个电池簇。静态与动态结合方法为：在储能***的充电过程中，某一电池簇充满后，停止充电并切除所有电池簇，然后再进行一次补电操作，按照SOC从低到高投上各个电池簇，直至剩下的电池簇中至少一个电池簇充满，重复上述操作直至所有电池簇都充满。在储能***的充电过程中的控制过程与动态方法的放电过程一致。
但是上述两种方法中，均需要继电器多次投切，且每次均为带载操作，极大的影响继电器寿命，同时容易因继电器粘连而导致安全事故的发生。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能***及其均流方法，以使各个电池簇在充放电时，保持各个电池簇在全过程中的SOC动态一致。
本发明第一方面公开了一种储能***，包括：X个均流单元和X个电池簇，X为大于1的整数；其中：
各个所述电池簇并联连接；
各个所述均流单元分别与各个所述电池簇一一对应并联连接；
所述均流单元包括至少两级DC/DC变换器；
各个所述均流单元中，最上级DC/DC变换器的第一端与相应电池簇的直流母线相连；Y个最下级DC/DC变换器的第二端分别与相应电池簇中的相应电池包相连；所述最上级DC/DC变换器的第二端与各个所述最下级DC/DC变换器的第一端之间，直接相连，或者通过其他级DC/DC变换器相连；Y为所述电池簇中电池包的个数，且Y大于1。
可选的，所述均流单元包括：两级DC/DC变换器，分别为一个最上级DC/DC变换器和Y个最下级DC/DC变换器；其中：
各个所述最下级DC/DC变换器的第一端分别与所述最上级DC/DC变换器的第二端相连。
可选的，所述均流单元中各级DC/DC变换器均为单向变换器；
所述各级DC/DC变换器的第一端为所述DC/DC变换器的输入端，第二端为所述DC/DC变换器的输出端；
所述最上级DC/DC变换器为固定电压输出，所述最下级DC/DC变换器为固定电压输入。
可选的，所述均流单元中各级DC/DC变换器均为双向变换器。
可选的，各个所述均流单元中的最上级DC/DC变换器设置于相应电池簇的控制盒中，各个所述均流单元中的各个最下级DC/DC变换器外挂于相应电池包上。
可选的，还包括：PCS(Power Control System，储能变流器)和两个汇流单元，其中：
各个电池簇的直流母线正极与一个汇流单元的各个输入端对应相连，各个电池簇的直流母线负极与另一个汇流单元的各个输入端对应相连；
两个汇流单元的输出端分别与所述PCS的直流侧正负极相连。
本发明第二方面公开了一种储能***的均流方法，其特征在于，应用于如本发明第一方面任一所述的储能***的BMS(BatteryManagement System，电池管理***)，包括：
周期性确定所述储能***中各个电池簇的SOC(State OfCharge，荷电状态)变化速率，直至储能***处于满充/满放状态；
依据各个所述电池簇的SOC变化速率，判断所述储能***是否需要均流调整；
若所述储能***需要均流调整，则确定所述储能***中各个电池包的均衡电流值，并将各个所述均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过调整PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号来为对应电池包提供相应的均衡电流。
可选的，若所述储能***处于充电过程，则所述周期性确定所述储能***中各个电池簇的SOC变化速率，包括：
周期性将各个所述电池簇的各个电池包的SOC中的最大值，分别作为各个所述电池簇的当前SOC，并计算各个所述电池簇的当前SOC和前一次SOC的对应差值与时间的比值；
若所述储能***处于放电过程，则所述周期性确定所述储能***中各个电池簇的SOC变化速率，包括：
周期性将各个所述电池簇的各个电池包的SOC中的最小值，分别作为各个所述电池簇的当前SOC，并计算各个所述电池簇的当前SOC与前一次SOC的对应差值与时间的比值。
可选的，各个所述电池包的SOC的计算公式为：
SOCijt＝SOCij0+Δt*(Ii1+…+Iin)+Δt*(Iij1+…+Iijm)，n*Δt＝t，m≤n；
其中，SOCijt为第i个电池簇中第j个电池包在t时刻的SOC，SOCij0为第i个电池簇中第j个电池包在初始时刻的SOC，Ii1为第i个电池簇的第1次采样电流值，Iin为第i个电池簇的第n次采样电流值，Δt为采样间隔，n为0-t时刻内电池簇的电流采样次数，m为0-t时刻内电池包的电流采样次数。
可选的，若所述储能***处于充电过程，则各个所述电池包在初始时刻的SOC分别为各个所述电池包内各个电芯的SOC中的最大值；
若所述储能***处于放电过程，则各个电池包在初始时刻的SOC分别为各个所述电池包内各个电芯的SOC中的最小值；
各个电芯的SOC的计算公式为：SOC＝Q/(SOH*Qn)，其中，SOH为所述电芯的SOH(State OfHealth，电池健康度)，Q为所述电芯的可用容量，Qn为所述电芯的额定容量。
可选的，所述依据各个所述电池簇的SOC变化速率，判断所述储能***是否需要均流调整，包括：
将各个电池簇的SOC变化速率中的最大值作为第一SOC变化速率，各个电池簇的SOC变化速率中的最小值作为第二SOC变化速率，并判断所述第一SOC变化速率与所述第二SOC变化速率的差值是否小于等于阈值；
若所述第一SOC变化速率与所述第二SOC变化速率的差值小于等于阈值，则判定各个所述储能***不需要均流调整；
若所述第一SOC变化速率与所述第二SOC变化速率的差值大于阈值，则判定各个所述储能***需要均流调整。
可选的，将各个所述均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过调整PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流，包括：
将各个均衡电流值发送至各个所述均流单元的各个最下级DC/DC变换器，以使各个所述均流单元的各个最下级DC/DC变换器通过调整PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流。
可选的，在将各个所述均衡电流值发送至相应的均流单元之后，还包括：
若所述均流单元中最下级DC/DC变换器的输入电压和输出电压相同，则依据预设投切策略，控制各个所述电池包执行相应的投切。
可选的，所述预设投切策略包括：
在所述储能***处于充电过程时，各个所述电池簇按照SOC从高到低切除，直至各个电池簇均被切除；
在所述储能***处于放电过程时，各个所述电池簇按照SOC从低到高切除，直至各个电池簇均被切除。
从上述技术方案可知，本发明提供的一种储能***，包括：X个均流单元和X个电池簇，X为大于1的正整数；其中：各个电池簇并联连接，各个均流单元分别与各个电池簇一一对应并联连接；均流单元包括至少两级DC/DC变换器，各个均流单元中，最上级DC/DC变换器的第一端与相应电池簇的直流母线相连；Y个最下级DC/DC变换器的第二端分别与相应电池簇中的相应电池包相连，最上级DC/DC变换器的第二端与各个最下级DC/DC变换器的第一端之间，直接相连或通过其他级DC/DC变换器相连；因此，通过各级DC/DC变换器为相应的电池簇进行充/放电，以实现各个电池簇的SOC均衡，避免了继电器多次投切，并且，采用至少两级DC/DC变换器可避免由于各个电池簇之间的电压差异不大而导致调整电流时受电池簇所处SOC范围限制的问题；另外，全过程中各个电池簇的SOC变化速率保持一致，能够使各个电池簇实现均流，提高储能***的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种储能***的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种储能***的均流方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的另一种储能***的均流方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的另一种储能***的均流方法的流程图；
图5是本发明实施例提供的另一种储能***的均流方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本发明实施例提供了一种储能***，以解决现有技术中需要继电器多次投切且每次均为带载操作，极大的影响继电器寿命，同时容易因继电器粘连而导致安全事故的发生的问题。
该储能***，包括：X个均流单元和X个电池簇；其中：
各个电池簇并联连接；各个电池簇中，Y个电池包依次串联连接，X、Y均为大于1的整数。
需要说明的是，各个电池簇之间内阻的差异是动态变化的，为实现各个电池簇之间均流，需要在每个电池簇上并联一个与该电池簇解耦的充放电回路；并且各个电池簇电流差异达40A，需要均流的功率很大。
各个均流单元分别与各个电池簇一一对应并联连接，即各个电池簇均并联一个独立的充放电回路。以两个均流单元和两个电池簇为例进行说明，一个均流单元与一个电池簇并联连接，该均流单元与该电池簇形成一个独立的充放电回路；另一个均流单元与另一个电池簇并联连接，该均流单元与该电池簇也形成一个独立的充放电回路。
为实现两个充放电回路的解耦，可以采用充放电回路的作用对象为电池簇，均流回路的作用对象为电池包，因此，该均流单元包括：至少两级DC/DC变换器。各个均流单元中，最上级DC/DC变换器的第一端与相应电池簇的直流母线相连，此时各个最上级DC/DC变换器与相应电池簇形成充放电回路，以使该最上级DC/DC变换器能够从直流母线上取电或能够向直流母线进行电能传输，满足各个电池簇大功率均流的要求；Y个最下级DC/DC变换器的第二端分别与相应电池簇中的相应电池包相连，此时各个最下级DC/DC变换器与相应电池包形成均流回路；最上级DC/DC变换器的第二端与各个最下级DC/DC变换器的第一端之间，直接相连，或者通过其他级DC/DC变换器相连。
具体的，在均流单元包括两级DC/DC变换器时，在该均流单元中，最上级DC/DC变换器的第二端分别与Y个最下级DC/DC变换器的第一端相连。在均流单元包括多级DC/DC变换器时，在该均流单元中，最上级DC/DC变换器的第二端与各个最下级DC/DC变换器的第一端之间直接相连，或者，最上级DC/DC变换器的第二端与各个最下级DC/DC变换器的第一端之间，通过其他级DC/DC变换器相连。
参见图1(以两级DC/DC变换为例进行展示)，具体的，电池簇C1至CX并联连接，电池簇C1中各个电池包P11至P1Y依次串联连接，以此类推，电池簇CX中各个电池包PX1至PXY依次串联连接，需要说明的是，各个电池包均包括依次串联的N个电芯。
第1个均流单元中，DC/DC变换器11的第二端与电池簇C1中的电池包P11相连，DC/DC变换器12的第二端与电池簇C1中的电池包P12相连，以此类推，DC/DC变换器1Y的第二端与电池簇C1中的电池包P1Y相连，DC/DC变换器11至1Y的第一端均与DC/DC变换器1的第二端相连，DC/DC变换器1的第一端与电池簇C1的直流母线相连。以此类推，第X个均流单元中，DC/DC变换器X1的第二端与电池簇CX中的电池包PX1相连，DC/DC变换器X2的第二端与电池簇CX中的电池包PX2相连，以此类推，DC/DC变换器XY的第二端与电池簇CX中的电池包PXY相连，DC/DC变换器X1至XY的第一端均与DC/DC变换器X的第二端相连，DC/DC变换器X的第一端与电池簇CX的直流母线相连。
其中，第1个均流单元中，DC/DC变换器11至1Y为最下级DC/DC变换器，DC/DC变换器1为最上级DC/DC变换器，其他均流单元均同理，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。各个最上级DC/DC变换器推荐设置在相应电池簇的控制盒中，各个最下级DC/DC变换器推荐外挂于相应电池包上，当然，各个最下级DC/DC变换器、最上级DC/DC变换器及其他级DC/DC变换器的位置也可以是其他位置，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。
需要说明的是，上述各个连接关系中均满足器件极性的连接关系，即一器件某一端的正极与另一器件对应端的正极相连，一器件某一端的负极与另一器件对应端的负极相连。
另外，各个电池簇均配置有电流采样装置，以通过各个电流采样装置分别采样对应电池簇的电流，电池簇中的各个电池包也可以均配置有电流采样装置，以通过各个电流采样装置分别采样对应电池包的电流。
在本实施例中，通过各级DC/DC变换器为相应的电池簇进行充/放电，以实现各个电池簇的SOC均衡，在不增加***成本的基础上，避免了继电器多次投切而导致其寿命不足与粘连的风险、缩短储能***的充放电时间，提高储能***的效率。
值的说明的是，若为每一个电池簇配置一个DC/DC变换器，即将电池簇的并联变为DC/DC变换器的并联，从而实现不同电池簇之间的解耦，各个电池簇的SOC变化速率均衡。但是，由于电池簇的运行功率很大，因此，需要采用耐功率值很大的DC/DC变换器，造成电路成本高；并且，对于LFP(磷酸铁锂，分子式为LiFePO)体系，在电池簇处于30～80％SOC的范围内时，各个电池簇的SOC差异即使较大，其电压差异也不大，因此，DC/DC变换器并不能对不同电池簇之间的电流进行大的调整，调整电流时受电池簇所处的SOC范围的限制，也即该方案不能实现全过程中的SOC变化速率保持一致，另外，储能***会存在十几个或更多的电池簇，如此多高耐压值的DC/DC变换器并联作为功率变换单元，存在一些控制技术难题。
而本实施例中，采用至少两级DC/DC变换器可避免由于各个电池簇之间的电压差异不大而导致调整电流时受电池簇所处SOC范围限制的问题，并且全过程中各个电池簇的SOC变化速率保持一致，能够使各个电池簇实现均流，提高储能***的安全性，以及，采用至少两级DC/DC变换器可降低其耐功率值，从而降低电路成本、降低储能***的控制难度。
在实际应用中，上述均流单元中的各级DC/DC变换器均为单向变换器或双向变换器。具体的，在各级DC/DC变换器均为单向变换器时，此时，可以实现为各个电池包充电，各级DC/DC变换器的第一端为DC/DC变换器的输入端，第二端为DC/DC变换器的输出端。最上级DC/DC变换器为固定电压输出，最下级DC/DC变换器为固定电压输入；在各级DC/DC变换器均为双向变换器时，可以实现为电池包的充电和放电。考虑到控制的复杂度，优选采用单向变换器，当然也可视实际应用情况而定，均在本申请的保护范围内。
可选的，该储能***还包括：PCS和两个汇流单元。
同样参见图1，各个电池簇的直流母线正极与汇流单元1的各个输入端对应相连，各个电池簇的直流母线负极与汇流单元2的各个输入端对应相连；两个汇流单元的输出端分别与PCS的直流侧正负极相连。
需要说明的是，储能***在实际运行中，各个电池簇的电流中的最大值与最小值的差值可能达到40A，相应的各个电池簇之间SOC差异可以达到10％以上。如果不对SOC进行调整，则多次充放电过程中各个电池簇之间的SOC差异还会累计，影响储能***的性能。
因此，本发明实施例提供了一种储能***的均流方法，应用于上述实施例提供的储能***的BMS，该储能***的具体结构参见上述实施例，在此不再一一赘述。参见图2，该储能***的均流方法包括：
S101、周期性确定储能***中各个电池簇的SOC变化速率，直至储能***处于满充/满放状态。
需要说明的是，电池簇的SOC与电池簇的电流相关，因此，通过确定各个电池簇的SOC变化速率来确定各个电池簇的电流，结合后续步骤，保持各个电池簇的SOC变化速率一致，即可保持各个电池簇的电流一致，进而实现各个电池簇均流且均能满充/满放状态。
需要说明的是，时间段的颗粒度可调，即一个周期的时间长短可调，时间段的颗粒度取决于任务周期与***需求，具体取值视实际应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。每次确定储能***中各个电池簇的SOC变化速率之后，均执行以下步骤：
S102、依据各个电池簇的SOC变化速率，判断储能***是否需要均流调整。
具体的，可以是判断各个电池簇的SOC变化速率是否一致，或者，各个电池簇的SOC变化速率之间的差值均在预设范围内。当然，步骤S102也可以是其他可以判断储能***是否需要均流调整的方式，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
需要说明的是，若储能***中各个电池簇不均流，则各个电池簇不能实现均处于满充/满放状态，无法发挥储能***的最大性能。
因此，在储能***中各个电池簇不均流，即各个电池簇的SOC不一致时，判定储能***需要均流调整，在储能***中各个电池簇均流，即各个电池簇的SOC一致时，判定储能***不需要均流调整。另外，各个电池簇的电压是否均衡，也可以作为辅助判断条件，视实际情况而定即可，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。
若储能***需要均流调整，则执行步骤S103。
S103、确定储能***中各个电池包的均衡电流值，并将各个均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流。
需要说明的是，在均流单元中各级DC/DC变换器均为单向变换器时，通过将各个均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过PWM信号来为对应电池包提供相应的充电电流。在均流单元中各级DC/DC变换器均为双向变换器时，通过将各个均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过PWM信号来为对应电池包提供相应的充电电流或放电电流。
具体的，将各个均衡电流值发送至各个均流单元的各个最下级DC/DC变换器，以使各个均流单元的各个最下级DC/DC变换器通过调整PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流。
需要说明的是，计算每个电池包的SOH，同时统计各个电池簇的电流，保持各个电池簇电流/电池包的SOH相同，也就是保持各个电池包SOC相同且其SOC变化速率相同，此时，需要在充电过程给充电慢的电池包充电，在放电过程给放电快的电池包充电；各个电池簇内的各个电池包对应的均流回路都同时工作。
在本实施例中，通过依据各个电池簇的SOC变化速率，判断储能***是否需要均流调整，在储能***需要均流调整时，确定储能***中各个电池包的均衡电流值，并将各个均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流，以实现储能***中各个电池簇均流，发挥储能***的最大性能。
此外，需要说明的是，在步骤S103之后，还包括：若均流单元中最下级DC/DC变换器的输入电压和输出电压相同，则依据预设投切策略，控制各个电池包执行相应的投切。
预设投切策略包括：在储能***处于充电过程时，各个电池簇按照SOC从高到低切除，直至各个电池簇均被切除；在储能***处于放电过程时，各个电池簇按照SOC从低到高切除，直至各个电池簇均被切除。
具体的，在储能***处于充电过程时，若均流单元中最下级DC/DC变换器的输入电压和输出电压相同，则控制各个电池簇按照SOC从高到低切除，直至各个电池簇均被切除；在储能***处于放电过程时，若均流单元中最下级DC/DC变换器的输入电压和输出电压相同，则控制各个电池簇按照SOC从低到高切除，直至各个电池簇均被切除。
需要说明的是，在储能***处于放电过程和充电过程，本发明实施例图2中的步骤S101的具体过程不同，在此分别对两种情况进行说明，如下：
在储能***处于充电过程时，步骤S101所涉及的周期性确定储能***中各个电池簇的SOC变化速率，直至储能***处于满充/满放状态，参见图3，包括：
S201、周期性将各个电池簇的各个电池包的SOC中的最大值，分别作为各个电池簇的当前SOC，并计算各个电池簇的当前SOC和前一次SOC的对应差值与时间的比值。
具体的，以一个电池簇的SOC为例，首先分别获取各个电池包的SOC分别为SOCi1，…，SOCij，…，SOCiX，以及该电池簇的前一次SOCin-1，再依据公式SOCin＝{SOCi1，…，SOCij，…，SOCiX}max，确定该电池簇的当前SOCin，接着依据公式(SOCin-SOCn-1)/T，得到该电池簇的SOC变化速率。需要说明的是，上述步骤每间隔特定时间重复执行，直至储能***处于满充/满放状态。
其中，SOCi1至SOCiX为电池包i1至iX的SOC，T为SOCin与SOCn-1之间的时间间隔，如前一次SOCin-1的时间为13：00，当前SOCin的时间为14:00，则T＝1小时，当然T的单位也可以是分钟、秒，也均在本申请的保护范围内。
在储能***处于放电过程时，步骤S101所涉及的周期性确定储能***中各个电池簇的SOC变化速率，直至储能***处于满充/满放状态；参见图4，包括：
S301、周期性将各个电池簇的各个电池包的SOC中的最小值，分别作为各个电池簇的当前SOC，并计算各个电池簇的当前SOC与前一次SOC的对应差值与时间的比值。
具体的，以一个电池簇的SOC为例，首先分别获取各个电池包的SOC分别为SOCi1，…，SOCij，…，SOCiX，以及该电池簇的前一次SOCin-1，再依据公式SOCi＝{SOCi1，…，SOCij，…，SOCiX}min，确定该电池簇的当前SOCin，接着依据公式(SOCin-SOCn-1)/T，得到该电池簇的SOC变化速率。需要说明的是，上述步骤每间隔特定时间重复执行，直至储能***处于满充/满放状态。
在实际应用中，各个电池包的SOC的计算公式为：
SOCijt＝SOCij0+Δt*(Ii1+…+Iin)+Δt*(Iij1+…+Iijm)，n*Δt＝t，m≤n；
其中，SOCijt为第i个电池簇中第j个电池包在t时刻的SOC，SOCij0为第i个电池簇中第j个电池包在初始时刻的SOC，Ii1为第i个电池簇的第1次采样电流值，Iin为第i个电池簇的第n次采样电流值，Δt为采样间隔，n为0-t时刻内电池簇的电流采样次数，m为0-t时刻内电池包的电流采样次数。上述公式采用求和公式而不采用积分的原因是储能***中的电流采样是离散的，不是连续的。
需要说明的是，若储能***处于充电过程，则各个电池包在初始时刻的SOC分别为各个电池包内各个电芯的SOC中的最大值。若储能***处于放电过程，则各个电池包在初始时刻的SOC分别为各个电池包内各个电芯的SOC中的最小值。
另外，各个电芯的SOC的计算公式为：SOC＝Q/(SOH*Qn)，其中，SOH为电芯的SOH，Q为电芯的可用容量，Qn为电芯的额定容量。
SOHi＝{SOHi1，…，SOHij，…，SOHiX}min，其中，SOHi为第i电池簇的SOH，SOHi1至SOHiX为第i个电池簇中各个电池包的SOH，即各个电池簇的SOH分别为该电池簇中各个电芯的SOH的最小值。
可选的，本发明实施例图2-4中步骤S102所涉及的依据各个电池簇的SOC变化速率，判断储能***是否需要均流调整，参见图5(以在图2基础之上进行展示)，包括：
S401、将各个电池簇的SOC变化速率中的最大值作为第一SOC变化速率，各个电池簇的SOC变化速率中的最小值作为第二SOC变化速率。
S402、判断第一SOC变化速率与第二SOC变化速率的差值是否小于等于阈值。
若第一SOC变化速率与第二SOC变化速率的差值小于等于阈值，即{SOC11，…，SOCXY}max-{SOC11，…，SOCXY}min≤阈值，则判定各个储能***不需要均流调整；
而若第一SOC变化速率与第二SOC变化速率的差值大于阈值，即{SOC11，…，SOCXY}max-{SOC11，…，SOCXY}min>阈值，则判定各个储能***需要均流调整。
在本实施例中，实现在任意一个时间段内，{SOC11，…，SOCXY}max-{SOC11，…，SOCXY}min≤阈值，也就是使得各个电池簇的SOC变化速率近似一致，从而使得不同电池簇几乎可以同时满充满放。
为了便于理解，在此以储能***包括2个电池簇，每个电池簇包括2个电池包，每个电池包包括2个电芯为例进行说明，如下：
储能***包括电池簇C1和C2，电池簇C1包括电池包P11和P12，电池簇C2包括电池包P21和P22，每个电池包分别包括两个电芯，记为电芯1和电芯2；各个电芯的额定容量为100Ah。假设主电路电流恒定，其他基本参数如表1所示：
表1储能***的各个参数
Figure BDA0002317559540000131
Figure BDA0002317559540000141
根据上表，在储能***处于充电过程时，BMS首先根据每个电芯的SOH与SOC，算出电池包的SOH与SOC，再根据主电路电流，进一步算出各个电池簇和各个电池包的SOC变化速率，进而计算出各个电池包的均衡电流值Iij，并将该均衡电流值Iij传递给相应的最下级DC/DC变换器。
最下级DC/DC变换器接收到BMS传递的均衡电流值，依据均衡电流值调整PWM信号，以为对应电池包提供相应的均衡电流。
上述步骤逐渐迭代，直至储能***充满，即至少一个电池簇中的电芯达到上限电压。在储能***处于放电过程时，与上述充电过程类似，在此不再一一赘述，不同的是各个SOC计算有差异，直至储能***放空，即至少一个电池簇中电芯达到下限电压。
在本实施例中，采用电池包的SOC变化速率计算均流大小，在实现电池簇的SOC一致的同时，还可以进一步实现电池包的SOC的一致性，即各个电池包的SOC变化速率一致，从而该储能***能够实现对电池包均流大小的调节；并且，用前一时段末态的参数动态来计算下一时段的均衡电流值，逐渐迭代，实现各个电池簇和电池包的SOC动态一致性。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种储能***，其特征在于，包括：X个均流单元和X个电池簇，X为大于1的整数；其中：
各个所述电池簇并联连接；
各个所述均流单元分别与各个所述电池簇一一对应并联连接；
所述均流单元包括至少两级DC/DC变换器；
各个所述均流单元中，最上级DC/DC变换器的第一端与相应电池簇的直流母线相连；Y个最下级DC/DC变换器的第二端分别与相应电池簇中的相应电池包相连；所述最上级DC/DC变换器的第二端与各个所述最下级DC/DC变换器的第一端之间，直接相连，或者通过其他级DC/DC变换器相连；Y为所述电池簇中电池包的个数，且Y大于1。
2.根据权利要求1所述的储能***，其特征在于，所述均流单元包括：两级DC/DC变换器，分别为一个最上级DC/DC变换器和Y个最下级DC/DC变换器；其中：
各个所述最下级DC/DC变换器的第一端分别与所述最上级DC/DC变换器的第二端相连。
3.根据权利要求1或2所述的储能***，其特征在于，所述均流单元中各级DC/DC变换器均为单向变换器；
所述各级DC/DC变换器的第一端为所述DC/DC变换器的输入端，第二端为所述DC/DC变换器的输出端；
所述最上级DC/DC变换器为固定电压输出，所述最下级DC/DC变换器为固定电压输入。
4.根据权利要求1或2所述的储能***，其特征在于，所述均流单元中各级DC/DC变换器均为双向变换器。
5.根据权利要求1或2所述的储能***，其特征在于，各个所述均流单元中的最上级DC/DC变换器设置于相应电池簇的控制盒中，各个所述均流单元中的各个最下级DC/DC变换器外挂于相应电池包上。
6.根据权利要求1或2所述的储能***，其特征在于，还包括：储能变流器PCS和两个汇流单元，其中：
各个电池簇的直流母线正极与一个汇流单元的各个输入端对应相连，各个电池簇的直流母线负极与另一个汇流单元的各个输入端对应相连；
两个汇流单元的输出端分别与所述PCS的直流侧正负极相连。
7.一种储能***的均流方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一所述的储能***的电池管理***BMS，包括：
周期性确定所述储能***中各个电池簇的荷电状态SOC变化速率，直至储能***处于满充/满放状态；
依据各个所述电池簇的SOC变化速率，判断所述储能***是否需要均流调整；
若所述储能***需要均流调整，则确定所述储能***中各个电池包的均衡电流值，并将各个所述均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过调整脉冲宽度调制PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流。
8.根据权利要求7所述的储能***的均流方法，其特征在于，若所述储能***处于充电过程，则所述周期性确定所述储能***中各个电池簇的SOC变化速率，包括：
周期性将各个所述电池簇的各个电池包的SOC中的最大值，分别作为各个所述电池簇的当前SOC，并计算各个所述电池簇的当前SOC和前一次SOC的对应差值与时间的比值；
若所述储能***处于放电过程，则所述周期性确定所述储能***中各个电池簇的SOC变化速率，包括：
周期性将各个所述电池簇的各个电池包的SOC中的最小值，分别作为各个所述电池簇的当前SOC，并计算各个所述电池簇的当前SOC与前一次SOC的对应差值与时间的比值。
9.根据权利要求8所述的储能***的均流方法，其特征在于，各个所述电池包的SOC的计算公式为：
SOCijt＝SOCij0+Δt*(Ii1+…+Iin)+Δt*(Iij1+…+Iijm)，n*Δt＝t，m≤n；
其中，SOCijt为第i个电池簇中第j个电池包在t时刻的SOC，SOCij0为第i个电池簇中第j个电池包在初始时刻的SOC，Ii1为第i个电池簇的第1次采样电流值，Iin为第i个电池簇的第n次采样电流值，Iij1为第i个电池簇中第j个电池包的第1次采样电流值，Iijm为第i个电池簇中第j个电池包的第m次采样电流值，Δt为采样间隔，n为0-t时刻内电池簇的电流采样次数，m为0-t时刻内电池包的电流采样次数。
10.根据权利要求9所述的储能***的均流方法，其特征在于，若所述储能***处于充电过程，则各个所述电池包在初始时刻的SOC分别为各个所述电池包内各个电芯的SOC中的最大值；
若所述储能***处于放电过程，则各个电池包在初始时刻的SOC分别为各个所述电池包内各个电芯的SOC中的最小值；
各个电芯的SOC的计算公式为：SOC＝Q/(SOH*Qn)，其中，SOH为所述电芯的电池健康度SOH，Q为所述电芯的可用容量，Qn为所述电芯的额定容量。
11.根据权利要求7所述的储能***的均流方法，其特征在于，所述依据各个所述电池簇的SOC变化速率，判断所述储能***是否需要均流调整，包括：
将各个电池簇的SOC变化速率中的最大值作为第一SOC变化速率，各个电池簇的SOC变化速率中的最小值作为第二SOC变化速率，并判断所述第一SOC变化速率与所述第二SOC变化速率的差值是否小于等于阈值；
若所述第一SOC变化速率与所述第二SOC变化速率的差值小于等于阈值，则判定各个所述储能***不需要均流调整；
若所述第一SOC变化速率与所述第二SOC变化速率的差值大于阈值，则判定各个所述储能***需要均流调整。
12.根据权利要求7所述的储能***的均流方法，其特征在于，将各个所述均衡电流值发送至相应的均流单元，以使相应的均流单元通过调整PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流，包括：
将各个均衡电流值发送至各个所述均流单元的各个最下级DC/DC变换器，以使各个所述均流单元的各个最下级DC/DC变换器通过调整PWM信号来为对应电池包提供相应的均衡电流。
13.根据权利要求7-12任一所述的储能***的均流方法，其特征在于，在将各个所述均衡电流值发送至相应的均流单元之后，还包括：
若所述均流单元中最下级DC/DC变换器的输入电压和输出电压相同，则依据预设投切策略，控制各个所述电池包执行相应的投切。
14.根据权利要求13所述的储能***的均流方法，其特征在于，所述预设投切策略包括：
在所述储能***处于充电过程时，各个所述电池簇按照SOC从高到低切除，直至各个电池簇均被切除；
在所述储能***处于放电过程时，各个所述电池簇按照SOC从低到高切除，直至各个电池簇均被切除。
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