锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法及系统，其特征在于，所述方法包括：对锂离子电池充电；在随后的充电后静置阶段，对充电装置的输出电压进行控制；在随后的浮充阶段，对充电装置的输出电压进行控制；浮充阶段过后，对锂离子电池补充电。所述系统包括：控制装置、充电装置、锂电池电流传感器和锂电池模组串。本发明专利技术的有益效果在于：在充电后静置阶段，充电装置的输出电压等于锂离子电池的开路电压，锂离子电池不放电，维持满容量；在浮充阶段，充电装置的输出电压等于锂离子电池预期的补充电并静置后的开路电压，补充锂离子电池自放电导致的电量损失，并避免过充；通过补充电，避免长期浮充导致的锂离子电池电量不足。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法及系统
本专利技术涉及电力和通信领域，并且更具体地，涉及一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法及系统。
技术介绍
在电力和通信领域，直流电源系统内通常配备固定型阀控式铅酸蓄电池，但铅酸蓄电池存在环境污染，运行寿命短，内部开路难以发现，核容时间长，维护成本高等劣势，配备锂离子电池的直流电源系统开始逐渐增多。为了满足直流电源系统高可靠性的要求，锂离子电池沿用了铅酸电池的浮充运行方式，以及铅酸电池维护管理的定性思维，但锂离子电池通常采用“充电-放电-充电”的循环运行方式，而不是长期涓流充电的浮充运行方式。铅酸电池为全额抵消电池自放电造成的容量损失，追求恒定的浮充电流，通过内部的氧循环反应机理，将过充后的多余电量转化为热量。铅酸电池对浮充电压进行温度补偿时，采用负温度补偿系数，温度升高，自放电加大，浮充电压降低，浮充电流近乎不变。依据铅酸电池的运行经验，对锂离子电池的浮充电压确定得过分草率。若锂离子电池浮充电压偏高，将导致电池极板长期维持过高电位，持续的充电电流造成极板内晶格坍塌，减损电池寿命；若浮充电压偏低，锂离子电池完全充电后，端电压高于充电装置的输出电压，先行部分放电，锂离子电池的端电压才能降至浮充电压，降低了锂离子电池的储备电量。依据铅酸电池的运行经验，不对浮充电压进行时间补偿。长时间运行后，锂离子电池容量衰减，前期的浮充电压就显得过高，较高的电池极板间电压，造成锂离子电池容量加速衰减。因此，需要一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法及系统，消除锂离子电池沿用铅酸电池浮充运行控制方式的弊端。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法及系统，消除了锂离子电池沿用铅酸电池浮充运行控制方式的弊端，延长了锂离子电池的浮充运行寿命。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法，所述方法包括：对锂离子电池充电；在锂离子电池充电阶段结束后的充电后静置阶段ts至tf，对充电装置的输出电压进行控制；在锂离子电池的端电压稳定后，转入浮充阶段；在锂离子电池充电后静置阶段结束后的浮充阶段tf至tr，对充电装置的输出电压进行控制；浮充阶段结束后，对锂离子电池补充电。优选地，其中采用恒流恒压法对锂离子电池进行充电和补充电。优选地，其中在锂离子电池充电后静置阶段，充电装置的输出电压Uc为：其中，Uli为锂离子电池组的充电限制电压，Uop为锂离子电池组的开路电压，在充电阶段结束、充电后静置阶段开始的时刻点ts，充电装置的输出电压Uc等于Uli，在充电后静置阶段期间，充电装置的输出电压Uc等于Uop。优选地，其中通过下述方法，控制充电装置的输出电压Uc等于锂离子电池组的开路电压Uop：通过控制锂离子电池组的充电电流Ic为0，对锂离子电池充电后静置阶段的充电装置的输出电压Uc进行控制。优选地，其中通过下述方法，控制锂离子电池组的充电电流Ic为0：若充电电流Ic大于0，所述充电装置的输出电压Uc的控制方式为：Uc＝Uc′-Δ1(Δt＝tic)若充电电流Ic小于0，所述充电装置的输出电压Uc的控制方式为：Uc＝Uc′+Δ2(Δt＝tic)若充电电流Ic等于0，所述充电装置的输出电压Uc的控制方式为：Uc＝Uc′(Δt＝tic)其中，Uc′为前一控制时点的充电装置的输出电压，Δ1为Ic>0时的Uc的调整步长，Δ2为Ic＜0时的Uc的调整步长，Δ1与Δ2满足以下关系：Δ1≥Δ2，Δt为Uc控制时点的时间间隔，tic为Uc的调整延时。优选地，其中所述方法还包括：通过下述方法，判断锂离子电池充电后静置阶段是否结束，可否进入浮充阶段：若Uc″-Uc≤1V(Ic＝0，t＝tf)，则锂离子电池进入浮充阶段；否则，未进入浮充阶段，继续对锂离子电池充电后静置阶段的充电装置的输出电压Uc进行控制，其中，Uc″为前1小时的充电装置的输出电压，tf为充电后静置阶段结束、浮充阶段开始的时刻点。优选地，其中在锂离子电池浮充阶段，充电装置的输出电压Uc为：其中，Uop为锂离子电池组的开路电压，Uf为锂离子电池组的浮充初始电压，Uoe为锂离子电池组预期的补充电并静置后的开路电压，在充电后静置阶段结束、浮充阶段开始的时刻点tf，充电装置的输出电压Uc等于Uop，此时的Uop等于Uf，在浮充阶段期间，充电装置的输出电压Uc等于Uoe。优选地，其中通过下述方法，控制充电装置的输出电压Uc等于锂离子电池组预期的补充电并静置后的开路电压Uoe：通过时间补偿系数αti和温度补偿系数αte，对锂离子电池组的浮充初始电压Uf进行修正，从而对锂离子电池浮充阶段的充电装置的输出电压Uc进行控制：Uc＝Uoe＝Uf-αti(t-tf)+αte(T-Ts)其中，t为当前时间，tf为充电后静置阶段结束、浮充阶段开始的时刻点，T为当前环境温度，Ts为温度补偿的基准环境温度。优选地，其中通过下述方法，确定时间补偿系数αti：αti＝(Uopc-Uopr)/(tct-trt)其中，Uopc为锂离子电池组在基准环境温度下，某次充电并静置后的开路电压，Uopr为锂离子电池组在基准环境温度下，某次补充电并静置后的开路电压，tct为锂离子电池充电后结束静置的时刻点，trt为锂离子电池补充电后结束静置的时刻点。优选地，其中通过下述方法，确定温度补偿系数αte：αte＝(Uopt-Uops)/(Ttl-Ts)其中，Uopt为锂离子电池组充电并静置后，处于极限温度的开路电压，Uops为为锂离子电池组充电并静置后，处于温度补偿基准环境温度的开路电压，Ttl为锂离子电池运行的极限环境温度，Ts为温度补偿的基准环境温度。优选地，其中所述方法还包括：通过下述方法，判断锂离子电池浮充阶段是否结束，可否进入补充电阶段：若Cf≤Cm(t＝tr)，则锂离子电池浮充阶段结束，进入补充电阶段；否则，未进入补充电阶段，继续对锂离子电池浮充阶段的充电装置的输出电压Uc进行控制，其中，Cf为锂离子电池浮充后预估的剩余容量，Cm为事故全停状态下锂离子电池持续放电所需的必备容量，tr为浮充阶段结束、补充电阶段开始的时刻点。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的系统，其特征在于，所述系统包括：控制装置、充电装置、锂电池电流传感器和锂电池模组串；锂电池模组串由n个锂电池模组串联组成，n可以为1至任意整数；锂电池模组串与锂电池电流传感器串联后，再与充电装置并联；控制装置通过CAN总线与锂电池模组、锂电池电流传感器和充电装置相连。优选地，其中锂电池模组内包含锂电池单体电芯阵列和电池管理系统；锂电池单体电芯阵列由j×k(行×列)个完全相同的锂电池单体电芯组成，j和k可以为1至任意整数，j个锂电池单体电芯先串联组成锂电池单体电芯串，k个相同的锂电池单体电芯串并联组成锂电池单体电芯阵列。优选地，其中锂电池模组的数量n为2或4，锂电池模组内锂电池单体电芯的行数j为17。优选地，其中控制装置内包含充电装置输出电压控制单元和通信单元；控制装置内通信单元与锂电池模组内电池管理系统相通信；控制装置内充电装置输出电压控制单元与充电装置和锂电池电流传感器相通信；控制装置内充电装置输出电压控制单元与通信单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法，其特征在于，所述方法包括：对锂离子电池充电；在锂离子电池充电阶段结束后的充电后静置阶段ts至tf，对充电装置的输出电压进行控制；在锂离子电池的端电压稳定后，转入浮充阶段；在锂离子电池充电后静置阶段结束后的浮充阶段tf至tr，对充电装置的输出电压进行控制；浮充阶段结束后，对锂离子电池补充电。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池直流电源系统浮充运行控制的方法，其特征在于，所述方法包括：对锂离子电池充电；在锂离子电池充电阶段结束后的充电后静置阶段ts至tf，对充电装置的输出电压进行控制；在锂离子电池的端电压稳定后，转入浮充阶段；在锂离子电池充电后静置阶段结束后的浮充阶段tf至tr，对充电装置的输出电压进行控制；浮充阶段结束后，对锂离子电池补充电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用恒流恒压法对锂离子电池进行充电和补充电。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在锂离子电池充电后静置阶段，充电装置的输出电压Uc为：其中，Uli为锂离子电池组的充电限制电压，Uop为锂离子电池组的开路电压，在充电阶段结束、充电后静置阶段开始的时刻点ts，充电装置的输出电压Uc等于Uli，在充电后静置阶段期间，充电装置的输出电压Uc等于Uop。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过下述方法，控制充电装置的输出电压Uc等于锂离子电池组的开路电压Uop：通过控制锂离子电池组的充电电流Ic为0，对锂离子电池充电后静置阶段的充电装置的输出电压Uc进行控制。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过下述方法，控制锂离子电池组的充电电流Ic为0：若充电电流Ic大于0，所述充电装置的输出电压Uc的控制方式为：Uc＝Uc′-Δ1(Δt＝tic)若充电电流Ic小于0，所述充电装置的输出电压Uc的控制方式为：Uc＝Uc′+Δ2(Δt＝tic)若充电电流Ic等于0，所述充电装置的输出电压Uc的控制方式为：Uc＝Uc′(Δt＝tic)其中，Uc′为前一控制时点的充电装置的输出电压，Δ1为Ic>0时的Uc的调整步长，Δ2为Ic＜0时的Uc的调整步长，Δ1与Δ2满足以下关系：Δ1≥Δ2，Δt为Uc控制时点的时间间隔，tic为Uc的调整延时。6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过下述方法，判断锂离子电池充电后静置阶段是否结束，可否进入浮充阶段：若Uc″-Uc≤1V(Ic＝0，t＝tf)，则锂离子电池进入浮充阶段；否则，未进入浮充阶段，继续对锂离子电池充电后静置阶段的充电装置的输出电压Uc进行控制，其中，Uc″为前1小时的充电装置的输出电压，tf为充电后静置阶段结束、浮充阶段开始的时刻点。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在锂离子电池浮充阶段，充电装置的输出电压Uc为：其中，Uop为锂离子电池组的开路电压，Uf为锂离子电池组的浮充初始电压，Uoe为锂离子电池组预期的补充电并静置后的开路电压，在充电后静置阶段结束、浮充阶段开始的时刻点tf，充电装置的输出电压Uc等于Uop，此时的Uop等于Uf，在浮充阶段期间，充电装置的输出电压Uc等于Uoe。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过下述方法，控制充电装...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵梦欣，李鹏，余伟成，张振乾，冯亮，田孝华，郭媛媛，劳斯佳，马丽，杨志超，刘洋，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11