CN117477721B - 一种电池簇环流控制***及控制方法 - Google Patents
一种电池簇环流控制***及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117477721B CN117477721B CN202311451814.2A CN202311451814A CN117477721B CN 117477721 B CN117477721 B CN 117477721B CN 202311451814 A CN202311451814 A CN 202311451814A CN 117477721 B CN117477721 B CN 117477721B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery cluster
- branch
- battery
- voltage
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 53
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims description 17
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/486—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for measuring temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
- H02J7/0019—Circuits for equalisation of charge between batteries using switched or multiplexed charge circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电池簇环流控制***及控制方法,电池簇包括若干个并联连接的电池簇支路,每个电池簇支路均串联连接有第一预设数量个电池包,电池簇环流控制***包括:环流抑制模块与数据采集和控制模块;环流抑制模块包括若干个分别设置于电池簇支路中的环流抑制单元,环流抑制单元与电池簇支路中的若干个电池包串联连接,环流抑制单元设有可控开关,数据采集和控制模块与可控开关连接并控制其打开或闭合;数据采集和控制模块分别获取若干个电池簇支路中的每个电池包的实时电压值,计算每个电池簇支路的电压值和各支路的电压平均值,依据电压值比较结果对若干个电池簇进行分类,依据充、放电控制指令按类进行充放电。
Description
技术领域
本发明涉及储能电池控制技术领域,特别涉及一种电池簇环流控制***及控制方法。
背景技术
目前我国电化学储能电池侧的架构一般是多级架构,从最底层是电芯,通过电芯串联组成电池PACK。通过一定数量的PACK组成电池簇,并将多个电池簇并联组成一个电池堆。但电池在生产制造环节,各电池特性总会存在一定的差异性,这将导致多个电池簇在***上应用,电池簇之间存在压差,会造成电池簇间的环流。电池环流会造成电池簇间充不满、放不尽,造成电池容量损失和温度升高,加速电池衰减,降低电池***可用容量。
目前在电池簇组装时,会针对电池开展性能筛选,尽量在生产环节保障电池特性的一致。同时,采用筛选的方法能够进一步提高电池特性的一致性,但上述方法均是被动一致性的方式,虽然效果显著,但随着电池的运行,各电池仍会逐步出现差异性,从而再次导致环流问题凸显。
通过对环流进行分析,可以知道环流现象产生主要是由于电池(组)电压不相等,从而造成电压较高的电池(组)对电压较低的电池(组)充电,从而在电池(组)之间出现环流现象。请参照图1,为了避免环流现象产生,在每个电池(组)中均加入一个预充回路。预充回路由一个电阻和一个接触器组成,如图所示。在并联的电池***准备开始对外放电之前(即电池***与负载之间未形成回路,主接触器未闭合之前),先闭合各个电池(组)预充回路中的接触器,这样就使得电池***中的N个电池(组)形成了并联关系。当N个电池(组)中的预充回路闭合之后,电压较高的电池(组)将会对电压较低的电池(组)充电,直至所有的电池(组)电压基本平衡,电路中不再存在环流现象。当闭合预充回路,通过电流检测元件对各个电池组回路上的电流检测或设定预充电时间。电池组支路上的电流为零或者预充时间达到设定值,则通过管理***控制,断开各个电池(组)中的预充回路,闭合各个电池(组)支路上的主正接触器,再闭合主回路上的主接触器,并联电池***即可开始对外放电。
现有技术基于预充电回路对各并联电池簇之间的电压进行平衡,即通过各并联回路之间的电阻对环流进行限流,在预充电阶段让各回路之间的电压基本达到平衡,然后在向外放电或充电。该方法存在的主要问题是通过限流电阻虽然可以限制环流,但完成各电池之间的电压平衡依赖于限流电阻的大小,当限流电阻较大时,平衡时间较长,影响电池***对外的响应速度,尤其是用于调频的电池***,采用该方法无法适应***对电池***的需求,牺牲了电池***的快速性。
同时,预充电阻解决方案只是能够避免在电池***对外放电开始阶段避免环流产生,但是却无法抑制放电过程中的环流现象。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电池簇环流控制***及控制方法,通过在每个电池支路中增加了电抗、电阻及可控开关,解决电池簇之间的环流问题,实现电池簇之间的环流抑制;同时,不影响电池***的总体响应速度,保障电池***响应的快速性;此外,还解决了在充放电过程中的电流环流抑制问题。
为解决上述技术问题,本发明实施例的第一方面提供了一种电池簇环流控制***,电池簇包括若干个并联连接的电池簇支路,每个所述电池簇支路均串联连接有第一预设数量个电池包,所述电池簇环流控制***包括:环流抑制模块与数据采集和控制模块;
所述环流抑制模块包括若干个分别设置于所述电池簇支路中的环流抑制单元,所述环流抑制单元与所述电池簇支路中的若干个电池包串联连接,所述环流抑制单元设有可控开关,所述数据采集和控制模块与所述可控开关连接并控制其打开或闭合;
所述数据采集和控制模块分别获取所述若干个电池簇支路中的每个所述电池包的实时电压值,计算每个所述电池簇支路的电压值和各支路的电压平均值,依据电压值比较结果对所述若干个电池簇进行分类,依据充、放电控制指令按类进行充放电;
所述环流抑制单元包括:串联连接的可控开关和电抗子单元;
所述可控开关与所述数据采集和控制模块电连接,依据所述数据采集和控制模块的控制信号打开或闭合;
所述电抗子单元包括:串联连接的环流抑制电阻和环流抑制电感。
进一步地,所述电池簇环流控制***还包括:
电容支路,所述电容支路与所述若干个电池簇支路并联连接。
进一步地,所述数据采集和控制模块包括:电池检测单元、电压计算单元、电池电压排序单元及可控开关控制单元;
所述电池检测单元分别与所述若干个电池簇支路中的每个所述电池包连接,获取所述电池包的实时电压值;
所述电压计算单元与所述电池检测单元电连接,获取每个所述电池包的实时电压值,并计算每个所述电池簇支路的电压值;
所述电池电压排序单元与所述电压计算单元电连接,分别获取若干个所述电池簇支路的电压值,并计算所有所述电池簇支路的电压平均值,将每个电池簇支路的电压值与所述电压平均值进行比较,如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值,则将所述电池簇支路归类于第一类别支路,如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值,则将所述电池簇支路归类于第二类别支路;
所述可控开关控制单元与所述电池电压排序单元电连接,获取每个所述电池簇支路的类别信息,并依据所述充、放电控制指令分别控制所述第一类别支路所述的若干个所述电池簇支路进行放电及控制所述第二类别支路所属的若干个所述电池簇支路进行充电。
进一步地,所述电池电压排序单元将每个电池簇支路的电压值与所述电压平均值进行比较,如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值与电压判定死区值的和,则将所述电池簇支路归类于第一类别支路,如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值与所述电压判定死区值的差,则将所述电池簇支路归类于第二类别支路;
所述电压判定死区值ΔVB为:
ΔVB=IC×2R+IS×L;
其中,IC为所述电池簇支路中允许的环流电流的最大值,R为所述电池簇支路中的环流抑制电阻值,IS为所述电池簇支路中的实时电流值,L为所述环流抑制电感值。
进一步地,所述数据采集和控制模块还包括:分别设置于所述电池簇支路的若干个温度检测单元,所述温度检测单元获取所述电池簇支路的实时温度值;
所述电池电压排序单元接收所述温度检测单元获取的每个电池簇支路的实时温度值,计算所述电池簇支路中所述环流抑制电感的温度校准系数,结合所述温度校准系数计算所述电压判定死区值ΔVB;
ΔVB=IC×2R+IS×L×ki;
其中,ki为所述温度校准系数,i为n个所述电池簇支路的序号;
所述温度校准系数ki的计算公式为:
其中,ti1为第i个所述电池簇支路内部的实时环境温度值,ti2为第i个所述环流抑制电感的实时温度值,t0为所述环流抑制电感运行时的标准温度值。
相应地,本发明实施例的第二方面提供了一种电池簇环流控制方法,用于控制上述任一电池簇环流控制***,包括如下步骤:
基于数据采集和控制模块获取若干个电池簇支路中的每个电池包的实时电压值;
计算每个所述电池簇支路的电压值和各个支路的电压平均值;
将每个所述电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较;
如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值,则将该电池簇支路归类于第一类别支路;
如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值,则将该电池簇支路归类于第二类别支路;
接收充、放电控制指令,依据放电控制指令控制所述第一类别支路所属的若干个所述电池簇支路进行放电,依据充电控制指令控制所述第二类别支路所属的若干个所述电池簇支路进行充电。
进一步地,所述将每个所述电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较,进一步包括:
将每个所述电池簇支路的电压值与所述电压平均值及电压判定死区值进行比较;
如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值与电压判定死区值的和,则将所述电池簇支路归类于第一类别支路;
如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值与所述电压判定死区值的差,则将所述电池簇支路归类于第二类别支路。
进一步地,所述电压判定死区值ΔVB为:
ΔVB=IC×2R+IS×L;
其中,IC为所述电池簇支路中允许的环流电流的最大值,R为所述电池簇支路中的环流抑制电阻值,IS为所述电池簇支路中的实时电流值,L为所述环流抑制电感值。
进一步地,所述计算每个所述电池簇支路的电压值和各个支路的电压平均值之后,还包括:
获取每个所述电池簇支路内部的实时温度值;
依据所述实时温度值,获取每个所述环流抑制电感的温度校准系数;
依据所述温度校准系数,计算所述电压判定死区值ΔVB:
ΔVB=IC×2R+IS×L×ki;
其中,ki为所述温度校准系数,i为n个所述电池簇支路的序号。
进一步地,所述温度校准系数ki的计算公式为:
其中,ti1为第i个所述电池簇支路内部的实时环境温度值,ti2为第i个所述环流抑制电感的实时温度值,t0为所述环流抑制电感运行时的标准温度值。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果:
通过在每个电池支路中增加了电抗、电阻及可控开关,解决电池簇之间的环流问题,实现电池簇之间的环流抑制;同时,不影响电池***的总体响应速度,保障电池***响应的快速性,解决了在充放电过程中的电流环流抑制问题;此外,还通过增加电容器支路,用于限制各支路电压的基本平衡。
附图说明
图1是现有技术的环流抑制原理图;
图2是本发明实施例提供的电池簇环流抑制主回路结构示意图;
图3是本发明实施例提供的电池簇环流控制原理示意图;
图4是本发明实施例提供的电池簇环流控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了,下面结合具体实施方式并参照附图,对本发明进一步详细说明。应该理解,这些描述只是示例性的,而并非要限制本发明的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要地混淆本发明的概念。
请参照图2和图3,本发明实施例的第一方面提供了一种电池簇环流控制***,电池簇包括若干个并联连接的电池簇支路,每个电池簇支路均串联连接有第一预设数量个电池包,电池簇环流控制***包括:环流抑制模块与数据采集和控制模块。
环流抑制模块包括若干个分别设置于电池簇支路中的环流抑制单元,环流抑制单元与电池簇支路中的若干个电池包串联连接,环流抑制单元设有可控开关,数据采集和控制模块与可控开关连接并控制其打开或闭合。
数据采集和控制模块分别获取若干个电池簇支路中的每个电池包的实时电压值,计算每个电池簇支路的电压值和各支路的电压平均值,依据电压值比较结果对若干个电池簇进行分类,依据充、放电控制指令按类进行充放电。
如图2所示,主回路部分包含了n个电池簇支路,分别为B1、B2...Bn,每个支路包含m个电池包。为实现环流抑制,本发明在每个电池簇支路中增加了电抗L、电阻R、可控开关S,其中电抗器的主要作用是限制环流的产生以及其大小,尤其是在动态运行过程中,当各支路出现电压不平衡时,可有效抑制环流的大小。R主要用于抑制稳态中的环流。可控开关可以是采用全控型电力电子器件或者可实现快速投切的机械式开关,其主要作用是通过控制***的调控,实现各支路电压的基本平衡,以限制环流的产生。通过上述主回路的基本配置,可以有效的保障各支路的电压相等,从而限制各支路之间的环流的产生。
进一步地,环流抑制单元包括:串联连接的可控开关和电抗子单元;可控开关与数据采集和控制模块电连接,依据数据采集和控制模块的控制信号打开或闭合;电抗子单元包括:串联连接的环流抑制电阻和环流抑制电感。
具体的,如图3所示,电池簇环流控制***还包括:电容支路,电容支路与若干个电池簇支路并联连接。
进一步地,数据采集和控制模块包括:电池检测单元、电压计算单元、电池电压排序单元及可控开关控制单元;电池检测单元分别与若干个电池簇支路中的每个电池包连接,获取电池包的实时电压值;电压计算单元与电池检测单元电连接,获取每个电池包的实时电压值,并计算每个电池簇支路的电压值;电池电压排序单元与电压计算单元电连接,分别获取若干个电池簇支路的电压值,并计算所有电池簇支路的电压平均值,将每个电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较,如电池簇支路的电压值大于电压平均值,则将电池簇支路归类于第一类别支路,如电池簇支路的电压值小于或等于电压平均值,则将电池簇支路归类于第二类别支路;可控开关控制单元与电池电压排序单元电连接,获取每个电池簇支路的类别信息,并依据充、放电控制指令分别控制第一类别支路的若干个电池簇支路进行放电及控制第二类别支路所属的若干个电池簇支路进行充电。
具体的,数据采集和控制模块的示意图如附图2所示,包括电池检测单元、电压计算单元、电池电压排序单元及可控开关控制单元四个部分,其中电池检测单元对储能***电池组中各电池的状态,电池侧设备进行监控和管理,重点是获取每一个电池包的直流电压。电压计算单元负责计算该电池簇支路的总电压,电池电压排序单元分别对各个电池簇支路的电压进行分析,获得电压平均值以及各电池簇支路的电压值,可控开关控制单元负责根据电压状态、电池***的充放电状态对各个电池簇支路中的可控开关进行打开或闭合控制。通过上述的控制环节,可保障各电池串的电压基本均衡,最大程度的限制环流电流的产生。
进一步地,电池电压排序单元将每个电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较,如电池簇支路的电压值大于电压平均值与电压判定死区值的和,则将电池簇支路归类于第一类别支路,如电池簇支路的电压值小于或等于电压平均值与电压判定死区值的差,则将电池簇支路归类于第二类别支路。
进一步地,电压判定死区值ΔVB为:
ΔVB=IC×2R+IS×L;
其中,IC为所述电池簇支路中允许的环流电流的最大值,R为所述电池簇支路中的环流抑制电阻值,IS为所述电池簇支路中的实时电流值,L为所述环流抑制电感值。
进一步地,数据采集和控制模块还包括:分别设置于电池簇支路的若干个温度检测单元,温度检测单元获取电池簇支路的实时温度值。
电池电压排序单元接收温度检测单元获取的每个电池簇支路的实时温度值,计算电池簇支路中环流抑制电感的温度校准系数,结合温度校准系数计算电压判定死区值ΔVB;
ΔVB=IC×2R+IS×L×ki;
其中,ki为温度校准系数,i为n个电池簇支路的序号。
具体的,温度校准系数ki的计算公式为:
其中,ti1为第i个电池簇支路内部的实时环境温度值,ti2为第i个电池簇支路中的环流抑制电感的实时温度值,t0为环流抑制电感运行时的标准温度值。
具体的,环流抑制电感依据其材料的种类不同,电感值随温度变化而变化的规律也略有不同;如采用较为常见的绕线电感,在储能电池***常见的工作场景的温度区间(例如-20℃~60℃)这一范围内。因此,上述温度校准系数也与电感的环境温度相对应,当电池簇使用环境中的温度升高时,电感内部的电阻性能会增加,同时相应增加电感元件内部的导体发热损耗,导致其电感值相对于标称电感值降低,此时,在计算电压判定死区的过程中需要对电感的具体数值进行校准,以提高电压判定死区的计算准确度,进而提高电池簇支路中的电压计算精度,并基于上述计算精度提高对电池簇各支路进行分类的准确性,以实现对电池簇环流的抑制。
相应地,请参照图4,本发明实施例的第二方面提供了一种电池簇环流控制方法,用于控制上述任一电池簇环流控制***,包括如下步骤:
步骤S100,基于数据采集和控制模块获取若干个电池簇支路中的每个电池包的实时电压值。
步骤S200,计算每个电池簇支路的电压值和各个支路的电压平均值。
VBm=V1m+V2m+...+Vnm;
其中,m为电池簇支路的数量,n为电池簇支路中的电池包的数量,VBm为电池簇支路的电压值,VBa为若干个电池簇支路的电压平均值。
步骤S300,将每个电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较。
步骤S400,如电池簇支路的电压值大于电压平均值,则将该电池簇支路归类于第一类别支路。
步骤S500,如电池簇支路的电压值小于或等于电压平均值,则将该电池簇支路归类于第二类别支路。
步骤S600,接收充、放电控制指令,依据放电控制指令控制第一类别支路所属的若干个电池簇支路进行放电,依据充电控制指令控制第二类别支路所属的若干个电池簇支路进行充电。
在本发明的一个具体实施方式中,为了提高检测精度,将电压判定死区值引入电压平均值的判断过程,将每个电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较,进一步包括:
步骤S310,将每个电池簇支路的电压值与电压平均值及电压判定死区值进行比较。
其中,VFi为i支路的电压标志位,即大于平均电压的支路标记为1,小于平均电压的支路标记为0,ΔVB为电压判定死区,其值可采用如下方法计算:
ΔVB=IC×2R+IS×L
其中,IC为所述电池簇支路中允许的环流电流的最大值,R为所述电池簇支路中的环流抑制电阻值,IS为所述电池簇支路中的实时电流值,L为所述环流抑制电感值。
本发明中通过在电池簇支路串联增加环流抑制电阻和环流抑制电感来实现环流抑制,而因为储能电池的使用环境多为环境恶劣的地区,温度变化即日温差较大,为了保证环流抑制的精度,需要依据环境温度的变化区间对电感值进行校准。
具体的,温度对于电感材料的物理性质有显著影响,随温度的升高,材料会发生热胀冷缩的现象,导致尺寸发生变化;电感中的电阻率和电感量变化也会随温度变化。而在超过特定温度值时,电感量反而会降低。此外,温度的巨大变化也会对电感的线圈和磁芯产生较大影响,导致线圈的阻抗值发生较大变化,以及导致磁芯的磁滞回线及电感量发生变化。上述变化均会导致电感值的变化影响电池簇环流抑制效果。
进一步地,计算每个电池簇支路的电压值和各个支路的电压平均值之后,还包括:
步骤S321,获取每个电池簇支路内部的实时温度值。
步骤S322,依据实时温度值,获取每个环流抑制电感的温度校准系数;依据温度校准系数,计算电压判定死区值ΔVB:
ΔVB=IC×2R+IS×L×ki;
其中,ki为温度校准系数,i为n个所述电池簇支路的序号。
进一步地,温度校准系数ki的计算公式为:
其中,ti1为第i个电池簇支路内部的实时环境温度值,ti2为第i个环流抑制电感的实时温度值,t0为环流抑制电感运行时的标准温度值。
在充放电过程中,为了实现各电池簇支路的动态调整,依据电池簇支路的实时电压调整该电池簇的分类,将电感电压值纳入电压判定死区值的考虑范围,并进一步通过环境温度的数值区间,确定电感的环境温度系数值。
步骤S410,如电池簇支路的电压值大于电压平均值与电压判定死区值的和,则将电池簇支路归类于第一类别支路。
步骤S510,如电池簇支路的电压值小于或等于电压平均值与电压判定死区值的差,则将电池簇支路归类于第二类别支路。
然后在步骤S600中,将电压标志位传递给可控开关触发控制装置。同时读取来自于能量管理***的电池***充放电控制指令。若此时为充电控制指令,则标记为VF=1的支路控制开关打开,电压超出平均值以上的单元暂停充电,标记为VF=0的支路控制开关闭合,电压低于平均值的单元继续充电。若此时为放电,则标记为VF=0的支路控制开关打开,电压低于平均值以下的单位暂停放电,标记为VF=1的支路控制开关打开,电压低于平均值的单元继续放电。采用上述方式,控制电压超出允许的范围的单元自主的充放电,从而保持电压平衡。
本发明实施例旨在保护一种电池簇环流控制***及控制方法,电池簇包括若干个并联连接的电池簇支路,每个电池簇支路均串联连接有第一预设数量个电池包,电池簇环流控制***包括:环流抑制模块与数据采集和控制模块;环流抑制模块包括若干个分别设置于电池簇支路中的环流抑制单元,环流抑制单元与电池簇支路中的若干个电池包串联连接,环流抑制单元设有可控开关,数据采集和控制模块与可控开关连接并控制其打开或闭合;数据采集和控制模块分别获取若干个电池簇支路中的每个电池包的实时电压值,计算每个电池簇支路的电压值和各支路的电压平均值,依据电压值比较结果对若干个电池簇进行分类,依据充、放电控制指令按类进行充放电。上述技术方案具备如下效果:
通过在每个电池支路中增加了电抗、电阻及可控开关,解决电池簇之间的环流问题,实现电池簇之间的环流抑制;同时,不影响电池***的总体响应速度,保障电池***响应的快速性,解决了在充放电过程中的电流环流抑制问题;此外,还通过增加电容器支路,用于限制各支路电压的基本平衡。
应当理解的是,本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理,而不构成对本发明的限制。因此,在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (3)
1.一种电池簇环流控制***,其特征在于,电池簇包括若干个并联连接的电池簇支路,每个所述电池簇支路均串联连接有第一预设数量个电池包,所述电池簇环流控制***包括:环流抑制模块与数据采集和控制模块;
所述环流抑制模块包括若干个分别设置于所述电池簇支路中的环流抑制单元,所述环流抑制单元与所述电池簇支路中的若干个电池包串联连接,所述环流抑制单元设有可控开关,所述数据采集和控制模块与所述可控开关连接并控制其打开或闭合;
所述数据采集和控制模块分别获取所述若干个电池簇支路中的每个所述电池包的实时电压值,计算每个所述电池簇支路的电压值和各支路的电压平均值,依据电压值比较结果对所述若干个电池簇进行分类,依据充、放电控制指令按类进行充放电;
所述环流抑制单元包括:串联连接的可控开关和电抗子单元;
所述可控开关与所述数据采集和控制模块电连接,依据所述数据采集和控制模块的控制信号打开或闭合;
所述电抗子单元包括:串联连接的环流抑制电阻和环流抑制电感;
所述数据采集和控制模块包括:电池检测单元、电压计算单元、电池电压排序单元及可控开关控制单元;
所述电池检测单元分别与所述若干个电池簇支路中的每个所述电池包连接,获取所述电池包的实时电压值;
所述电压计算单元与所述电池检测单元电连接,获取每个所述电池包的实时电压值,并计算每个所述电池簇支路的电压值;
所述电池电压排序单元与所述电压计算单元电连接,分别获取若干个所述电池簇支路的电压值,并计算所有所述电池簇支路的电压平均值,将每个电池簇支路的电压值与所述电压平均值进行比较,如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值,则将所述电池簇支路归类于第一类别支路,如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值,则将所述电池簇支路归类于第二类别支路;
所述可控开关控制单元与所述电池电压排序单元电连接,获取每个所述电池簇支路的类别信息,并依据所述充、放电控制指令分别控制所述第一类别支路所述的若干个所述电池簇支路进行放电及控制所述第二类别支路所属的若干个所述电池簇支路进行充电;
所述电池电压排序单元将每个电池簇支路的电压值与所述电压平均值进行比较,如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值与电压判定死区值的和,则将所述电池簇支路归类于第一类别支路,如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值与所述电压判定死区值的差,则将所述电池簇支路归类于第二类别支路;
所述电压判定死区值ΔVB为:
ΔVB=IC×2R+IS×L;
其中,IC为所述电池簇支路中允许的环流电流的最大值,R为所述电池簇支路中的环流抑制电阻值,IS为所述电池簇支路中的实时电流值,L为所述环流抑制电感值;
所述数据采集和控制模块还包括:分别设置于所述电池簇支路的若干个温度检测单元,所述温度检测单元获取所述电池簇支路的实时温度值;
所述电池电压排序单元接收所述温度检测单元获取的每个电池簇支路的实时温度值,计算所述电池簇支路中所述环流抑制电感的温度校准系数,结合所述温度校准系数计算所述电压判定死区值ΔVB;
ΔVB=IC×2R+IS×L×ki;
其中,ki为所述温度校准系数,i为n个所述电池簇支路的序号;
所述温度校准系数ki的计算公式为:
其中,ti1为第i个所述电池簇支路内部的实时环境温度值,ti2为第i个所述环流抑制电感的实时温度值,t0为所述环流抑制电感运行时的标准温度值。
2.根据权利要求1所述的电池簇环流控制***,其特征在于,还包括:
电容支路,所述电容支路与所述若干个电池簇支路并联连接。
3.一种电池簇环流控制方法,其特征在于,用于控制如权利要求1或2所述的电池簇环流控制***,包括如下步骤:
基于数据采集和控制模块获取若干个电池簇支路中的每个电池包的实时电压值;
计算每个所述电池簇支路的电压值和各个支路的电压平均值;
将每个所述电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较;
如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值,则将该电池簇支路归类于第一类别支路;
如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值,则将该电池簇支路归类于第二类别支路;
接收充、放电控制指令,依据放电控制指令控制所述第一类别支路所属的若干个所述电池簇支路进行放电,依据充电控制指令控制所述第二类别支路所属的若干个所述电池簇支路进行充电;
所述将每个所述电池簇支路的电压值与电压平均值进行比较,进一步包括:
将每个所述电池簇支路的电压值与所述电压平均值及电压判定死区值进行比较;
如所述电池簇支路的电压值大于所述电压平均值与电压判定死区值的和,则将所述电池簇支路归类于第一类别支路;
如所述电池簇支路的电压值小于或等于所述电压平均值与所述电压判定死区值的差,则将所述电池簇支路归类于第二类别支路;
所述电压判定死区值ΔVB为:
ΔVB=IC×2R+IS×L;
其中,IC为所述电池簇支路中允许的环流电流的最大值,R为所述电池簇支路中的环流抑制电阻值,IS为所述电池簇支路中的实时电流值,L为所述环流抑制电感值;
所述计算每个所述电池簇支路的电压值和各个支路的电压平均值之后,还包括:
获取每个所述电池簇支路内部的实时温度值;
依据所述实时温度值,获取每个所述环流抑制电感的温度校准系数;
依据所述温度校准系数,计算所述电压判定死区值ΔVB:
ΔVB=IC×2R+IS×L×ki;
其中,ki为所述温度校准系数,i为n个所述电池簇支路的序号;
所述温度校准系数ki的计算公式为:
其中,ti1为第i个所述电池簇支路内部的实时环境温度值,ti2为第i个所述环流抑制电感的实时温度值,t0为所述环流抑制电感运行时的标准温度值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311451814.2A CN117477721B (zh) | 2023-11-02 | 2023-11-02 | 一种电池簇环流控制***及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311451814.2A CN117477721B (zh) | 2023-11-02 | 2023-11-02 | 一种电池簇环流控制***及控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117477721A CN117477721A (zh) | 2024-01-30 |
CN117477721B true CN117477721B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=89627059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311451814.2A Active CN117477721B (zh) | 2023-11-02 | 2023-11-02 | 一种电池簇环流控制***及控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117477721B (zh) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110654268A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-07 | 中车资阳机车有限公司 | 一种机车用超大功率电池均衡充电电路及控制管理方法 |
CN112636415A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-09 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 一种单充电装置多电池组并联充电控制方法 |
CN115378102A (zh) * | 2022-10-25 | 2022-11-22 | 佛山和储能源科技有限公司 | 一种储能***荷电状态全电流均衡方法 |
CN116154888A (zh) * | 2022-09-28 | 2023-05-23 | 湖北亿纬动力有限公司 | 簇间环流抑制***及方法 |
CN116436133A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-14 | 苏州精控能源科技有限公司 | 应用于大型储能***的环流控制方法、设备及存储介质 |
CN116470603A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-07-21 | 上海奥米嘉能源科技有限公司 | 一种电池簇并联防环流的方法 |
WO2023179732A1 (zh) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑 |
-
2023
- 2023-11-02 CN CN202311451814.2A patent/CN117477721B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110654268A (zh) * | 2019-10-12 | 2020-01-07 | 中车资阳机车有限公司 | 一种机车用超大功率电池均衡充电电路及控制管理方法 |
CN112636415A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-09 | 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) | 一种单充电装置多电池组并联充电控制方法 |
WO2023179732A1 (zh) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 一种集成环流抑制和荷电状态均衡电路的并联电池簇拓扑 |
CN116154888A (zh) * | 2022-09-28 | 2023-05-23 | 湖北亿纬动力有限公司 | 簇间环流抑制***及方法 |
CN115378102A (zh) * | 2022-10-25 | 2022-11-22 | 佛山和储能源科技有限公司 | 一种储能***荷电状态全电流均衡方法 |
CN116470603A (zh) * | 2023-03-20 | 2023-07-21 | 上海奥米嘉能源科技有限公司 | 一种电池簇并联防环流的方法 |
CN116436133A (zh) * | 2023-06-14 | 2023-07-14 | 苏州精控能源科技有限公司 | 应用于大型储能***的环流控制方法、设备及存储介质 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117477721A (zh) | 2024-01-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109256834B (zh) | 基于电池健康状态和荷电状态的电池组主动均衡方法 | |
CN110048487B (zh) | 一种电池充放电的控制方法及其*** | |
CN1316710C (zh) | 蓄电池或超级电容的充放电均衡方法与装置 | |
CN106356927A (zh) | 一种锂电池组soc均衡***及方法 | |
CN111668894B (zh) | 基于充电与均衡组合优化的锂电池组快速充电控制方法 | |
US20160181837A1 (en) | Hybrid battery balancing system | |
CN112217243B (zh) | 基于双向主动均衡的模组间均衡方法、装置及设备 | |
CN111355282A (zh) | 一种串联电池组充放电保护方法和*** | |
CN112217253A (zh) | 一种电池组双层拓扑结构均衡电路及方法 | |
CN114977423A (zh) | 一种基于融合指标的串联锂离子电池组旁路均衡方法 | |
CN117477721B (zh) | 一种电池簇环流控制***及控制方法 | |
Ekanayake et al. | Active and passive based hybrid cell balancing approach to series connected lithium-ion battery pack | |
Cheng et al. | Fuzzy controlled fast charging system for lithium-ion batteries | |
CN112886666B (zh) | 一种适于级联锂电池组的分散式主动均衡方法 | |
CN113964916A (zh) | 一种并联电池簇均衡电路的拓扑、控制及均衡方法 | |
KR102274812B1 (ko) | 병렬 연결된 배터리 셀들의 가용 용량 최적화를 위한 동적 저항 배터리 셀 균등화 장치 | |
CN112152286A (zh) | 一种串联锂离子电容器***的主动均衡装置及方法 | |
CN107623343A (zh) | 一种锂离子电池的主动均衡方法及装置 | |
CN110707788A (zh) | 一种分布式储能电站中储能电池阵列快速均衡***及方法 | |
Li et al. | Design of an active battery equalization circuit with DC-DC converter | |
EP3665758A1 (en) | System and method for balancing state of charge of battery | |
CN111725876B (zh) | 一种基于下垂控制的soc均衡控制方法 | |
CN115208026A (zh) | 一种电池组间源荷分离的主动能量均衡方法 | |
Yan et al. | Development status of balanced technology of battery management system of electric vehicle | |
CN113910983B (zh) | 一种光伏供能的可重构电池均衡***及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |