CN112151887B - 电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池*** - Google Patents

电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池***，维护***包括：PCS双向变流器、多组并联连接的电池组、与多组电池组对应设置的多个BMS控制板和多个继电器；BMS控制板具有主机模式和从机模式，多个BMS控制板均工作在从机模式，任意一个同时工作在主机模式并与PCS双向变流器通讯连接；BMS控制板工作在从机模式时采集对应电池组的电芯电压并上传至同时工作在主机模式的BMS控制板以使其根据获取的电芯电压下发指令至需要补电的电池组的BMS控制板以控制对应的继电器闭合，并向PCS双向变流器请求输出预设充电电流。本发明可自动对电池组的电压进行均衡维护，实现自动并机，效率高，并极大减小电池组间环流过大的风险，提高了可靠性和安全性。

Description

电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池***
技术领域
本发明涉及储能技术领域，更具体地说，涉及一种电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池***。
背景技术
不同应用场景对电池的总容量要求不一样，通过并联多个电池组来保证更长时间供电成为储能***的常见做法。但是，若各组电池组的电压和容量相差较大，则无法实现电池组的并机，因为电压差较大的电池组之间存在电池间环流过大的风险，现有的方式是对一致性不好的电池组进行一一补电操作，不能实现自动均衡维护，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池***。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电池组自动均衡维护***，包括：PCS双向变流器、多组并联连接的电池组、与所述多组电池组对应设置的多个BMS控制板和多个继电器；
所述PCS双向变流器直流侧的正极、负极分别连接所述多组电池组的正极并联节点、负极并联节点，所述PCS双向变流器交流侧与市电连接；所述继电器对应设置在所述电池组的正极与所述多组电池组的正极并联节点之间；与所述电池组对应设置的所述BMS控制板与该电池组对应的继电器连接；所述多个BMS控制板之间通过有线或无线的方式进行通讯；所述BMS控制板具有主机模式和从机模式两种工作模式；所述多个BMS控制板均工作在从机模式，其中任意一个BMS控制板同时还工作在主机模式，同时工作在主机模式的BMS控制板与所述PCS双向变流器通过有线或无线的方式进行通讯；
所述PCS双向变流器用于交直流电转换；所述BMS控制板工作在从机模式时采集对应电池组的电芯电压数据并上传至同时工作在主机模式的BMS控制板；所述BMS控制板工作在主机模式时，根据获取的各电池组的电芯电压数据，下发指令至需要进行补电的电池组的BMS控制板以控制对应的继电器闭合，同时发出请求信号至PCS双向变流器请求输出预设充电电流。
优选地，所述多个BMS控制板之间的有线通讯方式包括：CAN总线通讯。
优选地，所述工作在主机模式的BMS控制板与所述PCS双向变流器之间通过有线通讯方式包括：RS485通讯。
优选地，所述BMS控制板之间或所述工作在主机模式的BMS控制板与 PCS双向变流器之间的无线通讯方式包括：ZigBee、蓝牙、LoRa、WIFI。
优选地，所述预设充电电流小于0.2C。
本发明还提供一种电池组自动均衡维护方法，应用于本发明提供的电池组自动均衡维护***，所述方法包括以下步骤：
获取所有电池组的电芯电压数据并根据电芯电压大小进行排序；
判断任意两组电池组之间的电芯电压的差值的绝对值是否均小于预设阈值，若是则判定所述所有电池组可以实现并机；
若否，则采用预设方式对需要补电的电池组进行补电操作直至所述所有电池组可以实现并机。
优选地，所述采用预设方式对需要补电的电池组进行补电操作直至所述所有电池组可以实现并机具体包括：
输出控制指令至电芯电压最低的电池组所对应的BMS控制板以控制相应的继电器闭合；
向PCS双向变流器发送电流请求信号以请求PCS双向变流器输出预设充电电流；
当电芯电压最低的电池组的电芯电压等于电芯电压倒数第二低的电池组的电芯电压时，输出控制指令至电芯电压倒数第二低的电池组所对应的BMS 控制板以控制相应的继电器闭合，以对电芯电压最低的电池组和电芯电压倒数第二低的电池组同时充电，依次类推，按电池组电芯电压从低到高进行补电操作，直至所述所有电池组可以实现并机。
优选地，所述所有电池组可以实现并机后还包括：向PCS双向变流器发送停止充电信号以请求PCS双向变流器停止输出预设充电电流。
本发明还提供一种存储介质，其存储有程序，所述程序被执行时实现上述任意所述的电池组自动均衡维护方法。
本发明还提供一种电池***，应用上述任意所述的电池组自动均衡维护***。
实施本发明的电池组自动均衡维护***、方法、存储介质及电池***，具有以下有益效果：本发明可以在维护***中各个电池组电池电压相差较大无法实现并机时，自动对电池组的电池电压进行自动均衡维护，使所有电池组实现自动并机，效率高，并且极大减小了电池组间环流过大的风险，提高了***的可靠性和安全性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例提供的电池组自动均衡维护***的原理图；
图2是本发明实施例提供的电池组自动均衡维护方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
为解决目前储能***中，在多组电池组并联后，各组电池组的电压和容量相差较大时，无法实现电池组的并机，且电压差较大的电池组之间会存在电池间环流过大的风险的问题，本发明提供一种电池组自动均衡维护方法及***。其中，该电池组自动均衡维护方法可以应用在本发明实施例公开的电池组自动均衡维护***。
具体的，如图1所示，该电池组自动均衡维护***可包括：PCS双向变流器、多组并联连接的电池组、与多组电池组对应设置的多个BMS控制板和多个继电器；
PCS双向变流器直流侧的正极、负极分别连接多组电池组的正极并联节点、负极并联节点，PCS双向变流器交流侧与市电连接；继电器对应设置在电池组的正极与多组电池组的正极并联节点之间；与电池组对应设置的BMS控制板与该电池组对应的继电器连接；多个BMS控制板之间通过有线或无线的方式进行通讯；BMS控制板具有主机模式和从机模式两种工作模式；多个BMS 控制板均工作在从机模式，其中任意一个BMS控制板同时还工作在主机模式，同时工作在主机模式的BMS控制板与PCS双向变流器通过有线或无线的方式进行通讯；
PCS双向变流器用于交直流电转换；BMS控制板工作在从机模式时采集对应电池组的电芯电压数据并上传至同时工作在主机模式的BMS控制板； BMS控制板工作在主机模式时，根据获取的各电池组的电芯电压数据，下发指令至需要进行补电的电池组的BMS控制板以控制对应的继电器闭合，同时发出请求信号至PCS双向变流器请求输出预设充电电流。
可以理解的，参考图1，电池组的数量(如电池组1～电池组m)可根据实际需要确定，而每个电池组又由若干个电池串联组成(如电池B1～Bn)，每个电池组均单独设置有一个BMS控制板(如BMS1～BMSm)和对应的继电器 (如继电器1～继电器m)，BMS控制板均包括主机模式和从机模式，***工作时所有电池组的BMS控制板均工作在从机模式，以采集自身的电芯电压数据，同时所有的BMS控制中的任意一个同时还工作在主机模式。例如：图1 中电池组1的BMS控制板BMS1同时工作在主机模式，因此BMS1与PCS 双向变流器进行有线的方式进行通讯，图1中仅示出有线的方式，当然也可以通过无线的方式进行通讯。同理，若电池组2的BMS控制板BMS2同时工作在主机模式，那么与PCS双向变流器进行通讯的是BMS2，以此类推。
在一些可能的实施例中，由于所有的BMS控制板均可以工作在主机模式和从机模式，若本该工作在主机模式的BMS控制板由于故障无法同时工作在主机模式时，那么其它正常的电池组的BMS控制板可以按照自身预设优先级的先后顺序唤醒自身的主机模式，以同时工作在主机模式，可以提高***的可靠性和安全性。当然，若BMS控制板与PCS双向变流器采用有线方式进行通讯，那么每个电池组的BMS控制板均要与PSC双向变流器进行连接，只是工作在主机模式的BMS控制板才与PSC双向变流器进行通讯。
在一些施例中，BMS控制板之间的有线通讯方式包括但不限于：CAN 总线通讯。
在一些实施例中，工作在主机模式的BMS控制板与PCS双向变流器之间通过有线通讯方式包括但不限于：RS485通讯。
在一些实施例中，所有BMS控制板之间或工作在主机模式的BMS控制板与PCS双向变流器之间的无线通讯方式包括但不限于：ZigBee、蓝牙、LoRa、 WIFI。
在一些实施例中，预设充电电流小于0.2C，其中，C表示电池组充放电电流大小的比率。可以保证电池组补电过程的安全。
下面对本发明实施例提供的电池组自动均衡维护方法进行说明。
如图2所示，图2是本发明实施例提供的电池组自动均衡维护方法的流程图。
具体的，当本发明***的电池组需要并机时，电池组自动均衡维护方法可由同时工作在主机模式的BMS控制板执行，具体包括以下步骤：
步骤S10：获取所有电池组的电芯电压数据并根据电芯电压大小进行排序。
具体的，同时工作在主机模式的BMS控制板获取各电池组对应的BMS 控制板工作在从机模式时采集的电芯电压数据。可以理解的，同时工作在主机模式的BMS控制板由于也工作在从机模式，因此也可获取自身电池组的电芯电压数据，获取所有电池组的电芯电压后通过比较电芯电压大小进行排序。
步骤S20：判断任意两组电池组之间的电芯电压的差值的绝对值是否均小于预设阈值，若是则判定所有电池组可以实现并机。
其中，预设阈值可以根据实际应用时电池组的容量、电池组内压等进行计算并设置，这里不做限定。
步骤S30：若否，则采用预设方式对需要补电的电池组进行补电操作直至所有电池组可以实现并机。
在一些实施例中，步骤S30采用预设方式对需要补电的电池组进行补电操作直至所有电池组可以实现并机具体包括以下步骤：
步骤S301：输出控制指令至电芯电压最低的电池组所对应的BMS控制板以控制相应的继电器闭合。
步骤S302：向PCS双向变流器发送电流请求信号以请求PCS双向变流器输出预设充电电流。
可选的，预设充电电流的小于0.2C，其中，C表示电池组充放电电流大小的比率。
步骤S303：当电芯电压最低的电池组的电芯电压等于电芯电压倒数第二低的电池组的电芯电压时，输出控制指令至电芯电压倒数第二低的电池组所对应的BMS控制板以控制相应的继电器闭合，以对电芯电压最低的电池组和电芯电压倒数第二低的电池组同时充电，依次类推，按电池组电芯电压从低到高进行补电操作，直至所有电池组可以实现并机。
在一些实施例中，步骤S303中所有电池组可以实现并机后还包括：向PCS 双向变流器发送停止充电信号以请求PCS双向变流器停止输出预设充电电流。
下面结合图1和图2，举例说明本发明实施例提供的电池组自动均衡维护方法的原理。
假设本发明实施例的电池组自动均衡维护***包括电池组1、电池组2、电池组3、电池组4共四组电池组，以及与这四组电池组一一对应的BMS控制板(BMS1、BMS2、BMS3、BMS4)和继电器(继电器1、继电器2、继电器3、继电器4)，其中电池组1的BMS控制板同时工作在主机模式。假设采集到的电池组1、电池组2、电池组3、电池组4的电芯电压依次为300V、285V、 270V、255V，若预设阈值为15V，由于这四组电池组两两之间的电芯电压的差值均不小于预设阈值，因此无法实现并机，那么则需要对电池组进行补电操作：
首先，电池组1的BMS控制板输出控制指令至电芯电压最低的电池组4 的BMS控制板以控制相应的继电器4闭合；
然后，向PCS双向变流器发送电流请求信号以请求PCS双向变流器输出预设充电电流，进而对电池组4进行补电；
当电池组4的电芯电压升高到与倒数第二低的电池组3的电芯电压 (300V)相等时，输出控制指令至电池组3的BMS控制板以控制相应的继电器3闭合，以同时对电池组3和电池组4进行充电。以此类推，直到电池组1、电池组2、电池组3的电芯电压相等且与电池组1的电芯电压之差小于15V时，则四组电池组可以实现并机。
需要说明的是，若采集到的电池组3和电池组4的电芯电压相等且同为最低电芯电压，那么需要同时闭合继电器3和继电器4，其它多组电池组电芯电压相等的情况以此类推。
本发明，还提供一种存储介质，其存储有程序，该程序被执行时实现本发明的电池组自动均衡维护方法。
在一些实施例中，存储介质可以是本发明BMS控制板的存储单元。其中，存储单元可以是内部存储单元，例如内存。也可以是外部存储单元，例如插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital， SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
本发明还提供一种电池***，应用本发明的电池组自动均衡维护***。
实施本发明的技术方案，可以自动对电池组的电压进行均衡维护，使所有电池组可以实现自动并机，效率高，并且极大减小了电池组间环流过大的风险，提高了电池组的可靠性和安全性。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种电池组自动均衡维护***，其特征在于，包括： PCS双向变流器、多组并联连接的电池组、与多组电池组对应设置的多个BMS控制板和多个继电器；
所述PCS双向变流器直流侧的正极、负极分别连接所述多组电池组的正极并联节点、负极并联节点，所述PCS双向变流器交流侧与市电连接；所述继电器对应设置在所述电池组的正极与所述多组电池组的正极并联节点之间；与所述电池组对应设置的所述BMS控制板与该电池组对应的继电器连接；所述多个BMS控制板之间通过有线或无线的方式进行通讯；所述BMS控制板具有主机模式和从机模式两种工作模式；所述多个BMS控制板均工作在从机模式，其中任意一个BMS控制板同时还工作在主机模式，同时工作在主机模式的BMS控制板与所述PCS双向变流器通过有线或无线的方式进行通讯；
所述PCS双向变流器用于交直流电转换；所述BMS控制板工作在从机模式时采集对应电池组的电芯电压数据并上传至同时工作在主机模式的BMS控制板；所述BMS控制板工作在主机模式时，根据获取的各电池组的电芯电压数据，下发指令至需要进行补电的电池组的BMS控制板以控制对应的继电器闭合，同时发出请求信号至PCS双向变流器请求输出预设充电电流；
若本该工作在主机模式的BMS控制板无法同时工作在主机模式时，那么其它正常的电池组的BMS控制板按照自身预设优先级的先后顺序唤醒自身的主机模式，以同时工作在主机模式；
所述多个BMS控制板之间的有线通讯方式包括：CAN总线通讯；
所述预设充电电流小于0.2C。
2.根据权利要求1所述的电池组自动均衡维护***，其特征在于，所述工作在主机模式的BMS控制板与所述PCS双向变流器之间通过有线通讯方式包括：RS485通讯。
3.根据权利要求1所述的电池组自动均衡维护***，其特征在于，所述BMS控制板之间或所述工作在主机模式的BMS控制板与PCS双向变流器之间的无线通讯方式包括：ZigBee、蓝牙、LoRa、WIFI。
4.一种电池组自动均衡维护方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的电池组自动均衡维护***，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
获取所有电池组的电芯电压数据并根据电芯电压大小进行排序；
判断任意两组电池组之间的电芯电压的差值的绝对值是否均小于预设阈值，若是则判定所述所有电池组可以实现并机；
若否，则采用预设方式对需要补电的电池组进行补电操作直至所述所有电池组可以实现并机。
5.根据权利要求4所述的电池组自动均衡维护方法，其特征在于，所述采用预设方式对需要补电的电池组进行补电操作直至所述所有电池组可以实现并机具体包括：
输出控制指令至电芯电压最低的电池组所对应的BMS控制板以控制相应的继电器闭合；
向PCS双向变流器发送电流请求信号以请求PCS双向变流器输出预设充电电流；
当电芯电压最低的电池组的电芯电压等于电芯电压倒数第二低的电池组的电芯电压时，输出控制指令至电芯电压倒数第二低的电池组所对应的BMS控制板以控制相应的继电器闭合，以对电芯电压最低的电池组和电芯电压倒数第二低的电池组同时充电，依次类推，按电池组电芯电压从低到高进行补电操作，直至所述所有电池组可以实现并机。
6.根据权利要求5所述的电池组自动均衡维护方法，其特征在于，所述所有电池组可以实现并机后还包括：向PCS双向变流器发送停止充电信号以请求PCS双向变流器停止输出预设充电电流。
7.一种存储介质，其存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求4-6任一项所述的电池组自动均衡维护方法。
8.一种电池***，其特征在于，应用如权利要求1-3任一项所述的电池组自动均衡维护***。
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