一种电池组结构、电池系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电池组结构、电池系统及其控制方法，属于电池组控制领域；在串联的每个电池上并联旁路开关，当任一电池放电时的电压达到预设电压值时，并联的旁路开关闭合。本申请方案解决了常规无均衡电池组的电池容量利用率低的问题，同时解决有均衡但均衡效果一般而导致的容量利用率不高的问题；无需考虑电池的压差，而且使用时不会损失能量，放电完成后，电池组的一致性良好。电池组的一致性良好。电池组的一致性良好。

【技术实现步骤摘要】
一种电池组结构、电池系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电池组控制技术，特别地，涉及一种电池组结构、电池系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池以成组的方式工作，一般需要考察电池的一致性，并对电池组进行均衡处理。例如，锂离子电池在电动汽车、储能领域等需求大能量的场合，电池是以成组、模块化的方式进行应用。在这些应用场景，在电池成组时，一般要筛选电池的电压、容量、内阻、自放电率相近的电池。然而，在锂离子电池生产制造过程中，由于设备、工艺上的一致性和稳定性问题，制造出的电池在一致性上会有所差别，例如容量有高有低、内阻有大有小、自放电率不一致等。在成组时，偏差较大的电池不被成组，造成成组率低，引起成本升高。
[0003]在通常情况下，由于每个电池之间存在差异性，如果没有外部的均衡处理，在后期不断的使用过程中，会发生电池过充和过放的问题，影响电池系统的使用寿命，电池系统存在安全隐患。因此，在电池组进行工作时，一般会进行均衡处理。当前一般采用电池管理系统(BMS)来执行均衡处理，提高电池模组的一致性。均衡方法一般分为主动均衡和被动均衡，前者是通过电压高的电池给电压低的电池充电来获得均衡效果，后者是电压高者直接对内阻进行放电，这两种均衡方法都需要获取电池的压差，且前者在有众多均衡时电路复杂，甚至无法均衡，后者会损失部分能量，在有众多电池需均衡时也可能导致均衡失效。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种电池组结构、电池系统及其控制方法，以解决现有均衡方法都需要获取电池的压差并且都会损失部分能量的问题。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]第一方面，
[0007]一种电池组结构，包括至少两个电池；所有电池串联连接；
[0008]每个所述电池并联有旁路开关；
[0009]当任一电池放电时的电压达到预设电压值时，并联的旁路开关闭合。
[0010]进一步地，所述旁路开关采用以下任意一种形式：
[0011]直流接触器；
[0012]继电器；
[0013]金属氧化物半导体场效应晶体管；
[0014]金属氧化物半导体管；
[0015]绝缘栅型场效应管。
[0016]进一步地，所述预设电压值的取值范围为零到所述电池容量百分之五对应的电压。
[0017]第二方面，
[0018]一种电池系统，包括：至少一组如上述技术方案所述的电池组结构。
[0019]进一步地，所述电池组结构通过变流器连接负载。
[0020]进一步地，所述系统还包括升压器、变流器和负载，所述变流器连接负载；
[0021]当所述系统电压在所述预设工作电压范围时，所述电池组结构直接连接变流器；
[0022]当所述系统电压低于所述预设工作电压范围时，所述电池组结构通过连接升压器连接变流器。
[0023]进一步地，所述升压器为DC/DC整流器；所述变流器为DC/AC逆变器或DC/DC整流器。
[0024]进一步地，当所述电池组结构为多组时，多组电池组结构串联连接。
[0025]第三方面，
[0026]一种如上述技术方案中所述的电池系统的控制方法，包括以下步骤：
[0027]获取电池组结构中每个电池的当前电压和当前工作状态，所述工作状态包括：充电状态和放电状态；
[0028]根据所述当前电压和当前工作状态控制并联的旁路开关的闭合和断开。
[0029]进一步地，当所述工作状态为放电时：
[0030]判断所述当前电压与预设电压值的大小关系；
[0031]当所述当前电压不低于预设电压值时，保持所述旁路开关断开；当所述当前电压低于预设电压值时，控制所述旁路开关闭合。
[0032]进一步地，还包括：
[0033]获取电池系统的总电压；
[0034]当所述总电压低于预设工作电压范围时，控制所述电池组结构通过升压器连接变流器；当所述总电压在预设工作电压范围时，控制所述电池组结构直接连接所述变流器。
[0035]进一步地，当所述工作状态为充电时，控制所述旁路开关断开。
[0036]本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
[0037]本申请技术方案提供了一种电池组结构、电池系统及其控制方法，在串联的每个电池上并联旁路开关，当任一电池放电时的电压达到预设电压值时，并联的旁路开关闭合。本申请方案解决了常规无均衡电池组的电池容量利用率低的问题，同时解决有均衡但均衡效果一般而导致的容量利用率不高的问题；无需考虑电池的压差，而且使用时不会损失能量，放电完成后，电池组的一致性良好。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。
[0039]图1是本专利技术实施例提供的一种电池组结构示意图；
[0040]图2是本专利技术实施例提供的一种电池系统结构示意图；
[0041]图3是本专利技术实施例提供的一种电池系统控制方法流程图。
具体实施方式
[0042]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行详细的描述说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
[0043]参照图1，本专利技术实施例提供了一种电池组结构，包括至少两个电池；所有电池串联连接；
[0044]每个电池110并联有旁路开关120；
[0045]当任一电池放电时的电压达到预设电压值时，并联的旁路开关闭合。
[0046]作为本专利技术实施例一种可选的实现方式，旁路开关采用以下任意一种形式：直流接触器；继电器；金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)；金属氧化物半导体管(MOS管)；绝缘栅型场效应管(IGBT)。
[0047]一些可选实施例中，预设电压值的取值范围为零到电池容量百分之五对应的电压。示例性的，锂离子电池放电的下限电压，对三元锂电池为3V及以下，磷酸铁锂电池为2.5V及以下、钴酸锂电池为3.0V及以下，锰酸锂电池为3.0V及以下，钛酸锂电池为1.5V及以下，以上最低电压为0V。
[0048]本专利技术实施例提供的电池组结构，对成组的串联电池并联一个旁路开关，当该电池工作放电到下限电压即预设电压值后，旁路开关闭合，防止该电池发生过放现象，同时其他串联的电池继续工作。当电池工作放电到下限电压时，旁路开关闭合，电流从旁路流过，防止该电池继续放电，避免发生电池的过放。同时其他电池继续工作，原则上可使每个电池的放电均达到放电下限电压。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池组结构，其特征在于：包括至少两个电池；所有电池串联连接；每个所述电池并联有旁路开关；当任一电池放电时的电压达到预设电压值时，并联的旁路开关闭合。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述旁路开关采用以下任意一种形式：直流接触器；继电器；金属氧化物半导体场效应晶体管；金属氧化物半导体管；绝缘栅型场效应管。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述预设电压值的取值范围为零到所述电池容量百分之五对应的电压。4.一种电池系统，其特征在于，包括：至少一组如权利要求1
‑
3任一项所述的电池组结构。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述电池组结构通过变流器连接负载。6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述系统还包括升压器、变流器和负载，所述变流器连接负载；当所述系统电压在所述预设工作电压范围时，所述电池组结构直接连接变流器；当所述系统电压低于所述预设工作电压范围时，所述电池组结构通过连接升压器连接变流器。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述升压器为DC/DC整流器；所述变流器为DC/AC逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟宽，赖元华，刘霞，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：