一种大容量电池的均衡系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种大容量电池的均衡系统及其控制方法，该均衡系统包括电池管理系统、功率转换系统及线路转换模块，所述线路转换开关的输入端与配电箱的输出端连接，线路转换模块的输出端与电芯的正负极连接，线路转换模块的控制端与电池管理系统输出端连接，通过电池管理系统控制线路转换模块实现对电芯充放电的切换；所述电池管理系统的输入端与功率转换系统的信号输出端连接，实现系统运行信息的交互；所述功率转换系统的输入端与配电箱的输出端连接。本发明专利技术通过线路切换方式，将达到充放电终止条件的电芯切出充放电序列，无需借助辅助线路，方法简单有效，解决了大容量电芯无法均衡的问题。

An equalization system and its control method for large capacity battery

The invention relates to an equalizing system and a control method of a large capacity battery, the equalizing system includes a battery management system, a power conversion system and a line conversion module, wherein the input end of the line conversion switch is connected with the output end of the distribution box, the output end of the line conversion module is connected with the positive and negative poles of the electric core, and the control end of the line conversion module is connected with the output end of the battery management system Connect, through the battery management system control circuit conversion module to realize the switch of battery charging and discharging; the input end of the battery management system is connected with the signal output end of the power conversion system to realize the interaction of system operation information; the input end of the power conversion system is connected with the output end of the distribution box. The invention cuts out the charge and discharge sequence of the electric core which reaches the charge and discharge termination condition through the circuit switching mode, without the aid of auxiliary circuit, the method is simple and effective, and solves the problem that the large capacity electric core cannot be balanced.

【技术实现步骤摘要】
一种大容量电池的均衡系统及其控制方法
本专利技术涉及电池均衡
，具体涉及一种大容量电池的均衡系统及其控制方法。
技术介绍
储能系统中电芯一致性问题一直是困扰电芯串并联成组使用的技术难题，虽然能够在电芯成组之前会进行一致性匹配，但电芯性能会随着充放电的持续进行而产生差异并不断增大，最终体现为电池系统的一致性变差，电池系统的充放电性能恶化，电池系统可用容量大幅减少等问题。为尽可能减小不一致性对电池系统的影响，需通过电池均衡系统对电池进行一致性管理，缓解电池因过充、过放导致的系统性能恶化问题。电池均衡控制系统使锂离子电池单体电压或电池组电压偏差保持在预期的范围内，从而保证每个单体电池在正常的使用时保持相同状态，以避免过充、过放的发生。目前电池均衡技术主要采用电阻均衡及充放电均衡两种方式，电阻均衡主要通过每节电芯并联电阻分流的方式实现，因其是被动耗能式，故能耗及发热量较大，不利于系统的能量及热管理；充放电均衡为每节电芯均连接有均衡控制线路，通过电芯与均衡电池的互充互放来达到电池均衡的目的，此种方式虽能耗低，但现有技术只支持小电流状态下的均衡措施，而储能系统目前大容量电池应用越来越广泛，工作电流能达到百安培级，上述两种均衡方式均不能满足大容量电池储能系统的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大容量电池的均衡系统及其控制方法，通过线路切换方式，将达到充放电终止条件的电芯切出充放电序列，无需借助辅助线路，方法简单有效，解决了大容量电芯无法均衡的问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种大容量电池的均衡系统，其特征在于：包括电池管理系统、功率转换系统及线路转换模块，所述线路转换开关的输入端与配电箱的输出端连接，线路转换模块的输出端与电芯的正负极连接，线路转换模块的控制端与电池管理系统输出端连接，通过电池管理系统控制线路转换模块实现对电芯充放电的切换；所述电池管理系统的输入端与功率转换系统的信号输出端连接，实现系统运行信息的交互；所述功率转换系统的输入端与配电箱的输出端连接。作为上述技术方案的进一步改进：所述线路转换模块采用转换开关，所述转换开关的进线端与配电箱的出线端连接，转换开关的出线端分别与电芯的正负极连接，转换开关的控制端与电池管理系统连接。还包括第一接触器，所述第一接触器的开关的一端与电芯的负极连接，第一接触器的开关另一端与配电箱连接，第一接触器的线圈与电池管理系统的控制端连接。还包括第二接触器和第三接触器，所述第二接触器及第三接触器的线圈均与电池管理系统的控制端连接，第二接触器、第三接触器的开关一端分别与电池的负极、正极连接，第二接触器与第三接触器的开关另一端分别与均衡电源的正、负极连接。一种大容量电池的均衡控制方法，包括以下步骤：充电时，电池充电至电芯充电截止电压后，通过线路转换模块将电芯切出充电序列，切出既定时间后，当电芯电压回落至充电均衡电压阙值时，所述电芯被切入充电序列，电池管理系统判定并执行循环操作，直至在静置既定时间内电芯电压大于充电均衡电压阙值后，充电结束。作为上述技术方案的进一步改进：电池放电至电芯放电截止电压后，通过线路转换模块将电芯切出放电序列，切出既定时间后，当电芯电压回升至放电均衡电压阙值时，所述电芯被切入放电序列，电池管理系统自动判定并执行循环操作，直至在静置既定时间内电芯电压小于放电均衡电压阙值后，放电结束。所述线路转换模块采用转换开关。所述充电时，电池管理系统根据转换模块的触点所接触位置对充电序列中电芯数量进行判定，当充电电芯总数量大于等于设定值时，系统以当前恒流模式I1充电；当充电电芯总数量小于设定值时，系统转换恒流电流I2充电模式，其中I1＞I2。由上述技术方案可知，本专利技术通过线路切换方式，将达到充放电终止条件的电芯切出充放电序列，无需借助辅助线路，方法简单有效，解决了大容量电芯无法均衡的问题。本专利技术采用分段式充放电方式，通过电池管理系统的逻辑判断及控制，使电芯在达到充放电截止条件后继续进行脉冲式充放电循环，增加了电芯的充放电深度，提高了系统能量效率。针对电芯一致性较差，在放电过程中出现单体电芯之间电量或电压差异过大问题，增加动态均衡辅助电路，对切出放电序列单体电芯进行辅助充电，保证系统放电功率稳定性。附图说明图1是本专利技术第一种实施方式的系统意图；图2是本专利技术第二种实施方式的系统图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1所示，本实施例的大容量电池的均衡系统，包括电池管理系统2、功率转换系统1、第一接触器3及线路转换模块5，本实施例的线路转换模块5采用转换开关，转换开关的进线端与配电箱6的出线端连接，转换开关的两路出线端分别与电芯5的正极、负极连接，转换开关的控制端与电池管理系统2连接，通过电池管理系统2控制转换开关对电芯4充放电的切换。在实际应用时，可同时对多个电芯进行控制，每个电芯4的连接方式相同。功率转换系统1的输入端与配电箱6的输出端连接。第一接触器3的开关的一端与电芯4的负极连接，第一接触器3的开关另一端与配电箱6连接，第一接触器3的线圈与电池管理系统2的控制端连接，通过电池管理系统2实现对第一接触器3的控制。以恒流分段式充电为例，初始充电时系统先以恒流电流I1充电，所有电芯对应转换开关触点均在触点Ⅰ位置。当单体电芯4的电压V大于等于充电截止电压V1时，由电池管理系统2控制电芯4对应的转换开关从触点Ⅰ转换为触点Ⅱ，电芯4切出充电序列。静置时间t1后，电池管理系统2进行电压值判定，如电芯电压大于等于充电均衡电压V2，则此电芯4充电结束；如电芯4电压小于充电均衡电压V2，则电池管理系统2控制该电芯4对应的转换开关从触点Ⅱ转换为触点Ⅰ，电芯4切入充电序列。电池管理系统2根据触点接触位置对充电序列中电芯4数量进行判定，当充电电芯4的总数量大于等于m1时，系统仍以恒流模式I1充电；当充电电芯4总数量小于m2时，系统转为恒流电流I2充电，其中I1＞I2。当系统转为恒流电流I2充电后，单体电芯4电压V大于等于充电截止电压V1时，由电池管理系统2控制电芯4对应的转换开关从触点Ⅰ转换为触点Ⅱ，电芯4切出充电序列。静置时间t1后电池管理系统2进行电压值判定，如单体电芯4电压V大于等于充电均衡电压V2，则此电芯4充电结束；如单体电芯4电压V小于充电均衡电压V2，则电池管理系统2控制该电芯4对应的转换开关从触点Ⅱ转换为触点Ⅰ，电芯4切入充电序列，进行恒流电流I2充电循环。当充电功率小于P3时，电池管理系统2控制接触器3切断主电路或转换为放电模式，系统结束充电。以恒功率分段式放电为例，初始放电时系统先以恒功率P1放电，所有电芯4对应转换开关触点均在触点Ⅰ位置。当单体电芯4电压小于等于放电截止电压V3时，由电池管理系统2控制电芯4对应的转换开关从触点Ⅰ转换为触点Ⅱ，电芯切出放电序列。静置时间t2后电池管理系统2进行电压值判定，如单体电芯4电压V小于等于放电均衡电压V4，则此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大容量电池的均衡系统，其特征在于：包括电池管理系统、功率转换系统及线路转换模块，所述线路转换开关的输入端与配电箱的输出端连接，线路转换模块的输出端与电芯的正负极连接，线路转换模块的控制端与电池管理系统输出端连接，通过电池管理系统控制线路转换模块实现对电芯充放电的切换；所述电池管理系统的输入端与功率转换系统的信号输出端连接，实现系统运行信息的交互；所述功率转换系统的输入端与配电箱的输出端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种大容量电池的均衡系统，其特征在于：包括电池管理系统、功率转换系统及线路转换模块，所述线路转换开关的输入端与配电箱的输出端连接，线路转换模块的输出端与电芯的正负极连接，线路转换模块的控制端与电池管理系统输出端连接，通过电池管理系统控制线路转换模块实现对电芯充放电的切换；所述电池管理系统的输入端与功率转换系统的信号输出端连接，实现系统运行信息的交互；所述功率转换系统的输入端与配电箱的输出端连接。


2.根据权利要求1所述的大容量电池的均衡系统，其特征在于：所述线路转换模块采用转换开关，所述转换开关的进线端与配电箱的出线端连接，转换开关的出线端分别与电芯的正负极连接，转换开关的控制端与电池管理系统连接。


3.根据权利要求1所述的大容量电池的均衡系统，其特征在于：还包括第一接触器，所述第一接触器的开关的一端与电芯的负极连接，第一接触器的开关另一端与配电箱连接，第一接触器的线圈与电池管理系统的控制端连接。


4.根据权利要求1所述的大容量电池的均衡系统，其特征在于：还包括第二接触器和第三接触器，所述第二接触器及第三接触器的线圈均与电池管理系统的控制端连接，第二接触器、第三接触器的开关一端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：于前锋，王昆，黄国强，杨超，
申请(专利权)人：宿州市艾尔新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34