一种电池模块的SOC均衡控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电池模块的SOC均衡控制装置，其技术方案要点是包括有：电池模块选择器、升压转换器、再生开关、模式选择器以及充电备用开关；电池模块选择器与升压转换器连接；电池模块选择器包括有多组电池组，再生开关分别与电池模块选择器和升压转换器连接，用于使升压转换器对电池组进行反向充电；充电备用开关与升压转换器连接，用于充当升压转换器的备用电源；模式选择器分别与充电备用开关、升压转换器、电池模块选择器连接，用于切换供电模式。该均衡控制装置能够允许电池在为负载充电的同时进行电池SOC均衡，均衡速度和均衡效率均得到了极大提高。

【技术实现步骤摘要】
一种电池模块的SOC均衡控制装置及方法
本专利技术涉及电池储能领域，更具体地说，它涉及一种电池模块的SOC均衡控制装置及方法。
技术介绍
作为提升电力系统对规模化新能源发电消纳能力的一种有效措施，电池储能技术一直是研究热点。随着新能源发电在电网的渗透率逐步提高，储能系统的容量也逐渐从过去的kW级发展到近年来的百MW级。锂离子电池由于其自放电率低、电池电压高、充电效率高、没有记忆效应、能量密度高等优点在电动车中被广泛使用。为了达到较高的输出电压和较大的容量，需要将许多电池组串并联。然而，生产制造过程导致电池组间容量及电阻存在差异，这种差异在电池充放电循环使用过程中会加剧，造成电池间不一致的现象。当电池组存在不均衡时，某些电池容量会有所下降，从而由于“短板效应”而影响整个电池组的使用特性，降低其工作寿命。SOC(StateofCharge，电池荷电状态)是描述电池当前状态的重要参数，定义为电池当前的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值。由于制造过程及使用过程的限制，串联的电池组之间往往存在不一致性，从而导致电池组使用过程中各单体放电电流倍率及温度不一致，反过来作为正反馈加剧单体间SOC和内阻的不一致。这种差异会使个别电池组因过充或过放而损坏，使得储能系统容量得不到充分利用，影响电池组的整体性能和使用寿命，严重时甚至会引起爆炸。因此，电池SOC均衡控制是延长电池寿命和提高储能系统利用率的重要措施，是储能系统的核心必备功能。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电池模块的SOC均衡控制装置及方法，该均衡控制装置能够允许电池在为负载充电的同时进行电池SOC均衡，均衡速度和均衡效率均得到了极大提高。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种电池模块的SOC均衡控制装置，包括有：电池模块选择器、升压转换器、再生开关、模式选择器、充电备用开关、数据采集模块、状态计算模块、以及开关动作控制模块；所述电池模块选择器与升压转换器连接；所述电池模块选择器包括有多组依次串联设置的电池组，所述电池组负极端均串联有进口开关，所述电池组的正极端均串联有出口开关，多组所述进口开关相互并联设置，多组所述出口开关也相互并联设置；所述升压转换器包括有电感L、开关Sb、负载电阻、电容C、二极管D3以及二极管D2；所述出口开关远离电池组的一端均与电感L的第一端连接，所述电感L的第二端分别与二极管D2的正极端以及开关Sb的第一端连接；所述二极管D2的负极端分别与电容C和负载电阻的第一端连接；所述开关Sb的第二端分别与电容C的第二端、负载电阻的第二端、二极管D3的正极端、以及进口开关远离电池组的一端连接；所述二极管D3的负极端串联于若干电池组的末尾端；所述再生开关分别与电池模块选择器和升压转换器连接，用于使升压转换器对电池组进行反向充电；所述充电备用开关与升压转换器连接，用于充当升压转换器的备用电源；所述模式选择器分别与充电备用开关、升压转换器、电池模块选择器连接，用于切换供电模式；所述数据采集模块与电池模块选择器连接，用于采集各电池组的参数；所述状态计算模块与数据采集模块连接，用于接收数据采集模块采集的各电池组参数，并做出实时状态判定；所述开关动作控制模块分别与电池模块选择器、升压转换器、再生开关、模式选择器、充电备用开关以及状态计算模块连接，用于根据状态计算模块做出的状态判定，确定输出的控制信息。本专利技术进一步设置为：所述再生开关包括有开关Sre，所述开关Sre的第一端与二极管D2的负极端连接，所述开关Sre的第二端与二极管D3的负极端连接。本专利技术进一步设置为：所述模式选择器包括有切换开关，所述切换开关的一端与二极管D2的负极端连接，所述切换开关的第二端与开关Sre的第一端连接，所述切换开关的第三端与开关Sre的第二端连接。本专利技术进一步设置为：所述充电备用开关包括有外接电源和开关Sch，所述外接电源的负极端与电池组的开头端连接，所述外接电源的负极端与开关Sch的第一端连接，所述开关Sch的第二端与电感L连接。本专利技术进一步设置为：当所述电池组设置有三组时，所述电池模块选择器包括有电池组b1、电池组b2、电池组b3、进口开关S1、进口开关S2、进口开关S3、出口开关S4、出口开关S5、出口开关S6、以及二极管D1；所述电池组b1、电池组b2、电池组b3依次串联设置，所述电池组b1的负极端与进口开关S1的一端、二极管D1的正极端、外接电源的负极端连接；所述电池组b2的负极端与电池组b1的正极端、进口开关S2的一端、出口开关S4的一端连接；所述电池组b3的负极端与电池组b2的正极端、进口开关S3的一端、出口开关S5的一端连接；所述电池组b3的正极端与二极管D3的负极端、出口开关S6的一端、开关Sre的第二端、切换开关的第三端连接；所述进口开关S1、进口开关S2、进口开关S3的另一端均与二极管D3的正极端连接；所述出口开关S4、出口开关S5、出口开关S6的另一端均与二极管D1的负极端、电感L的一端连接。一种电池模块的SOC均衡控制方法，S1，获取储能系统各电池组的SOC值；S2，将所述各电池组SOC值做差进行比较；S3，判断所述各电池组SOC的差值是否小于等于阈值；S4，当所述电池组间SOC差值小于等于阈值，则判定所述电池组之间不需要SOC均衡；S5，当所述电池组间SOC的差值大于阈值，则判定所述电池组之间需要进行SOC均衡操作。本专利技术进一步设置为：所述均衡操作具体包括有：S51，获取各电池组的SOC值；S52，判断个电池组SOC值的大小关系；S53，SOC值高的电池组接入，为负载提供能量的同时向其他SOC值低的电池组充电；S54，SOC值高的电池组与SOC值次高的电池组电量均衡时，SOC值次高的电池组停止充电；S55，SOC值高的电池组和SOC次高的电池组一并向其他SOC值低的电池组充电；S56，直至所有电池组均衡时，完成SOC值的动态均衡。本专利技术进一步设置为：还包括有步骤S6，记录各电池组的供能时长；S7，记录各电池组的供能速率；S8，生成各电池组的均衡报单。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实施例提供的基于可重构变换器电池储能系统的SOC均衡控制装置，其有益效果在于：获取储能系统的实际运行工况，并根据实际运行工况进行电池SOC均衡控制。本专利技术能够以SOC为依据动态控制各电池充放电状态，使得负载始终有能量供给，并且加快了SOC均衡速度，均衡效果得了有效改善。附图说明图1为电池SOC均衡系统拓扑图；图2为电池SOC均衡过程一拓扑图；图3为电池SOC均衡过程二拓扑图；图4为电池SOC均衡过程三拓扑图；图5为运用单电池均衡方法仿真得到的各电池SOC变化曲线图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池模块的SOC均衡控制装置，其特征是包括有：电池模块选择器(1)、升压转换器(2)、再生开关(3)、模式选择器(4)、充电备用开关(5)、数据采集模块、状态计算模块、以及开关动作控制模块；/n所述电池模块选择器(1)与升压转换器(2)连接；/n所述电池模块选择器(1)包括有多组依次串联设置的电池组，所述电池组负极端均串联有进口开关，所述电池组的正极端均串联有出口开关，多组所述进口开关相互并联设置，多组所述出口开关也相互并联设置；/n所述升压转换器(2)包括有电感L、开关Sb、负载电阻、电容C、二极管D3以及二极管D2；/n所述出口开关远离电池组的一端均与电感L的第一端连接，所述电感L的第二端分别与二极管D2的正极端以及开关Sb的第一端连接；/n所述二极管D2的负极端分别与电容C和负载电阻的第一端连接；/n所述开关Sb的第二端分别与电容C的第二端、负载电阻的第二端、二极管D3的正极端、以及进口开关远离电池组的一端连接；/n所述二极管D3的负极端串联于若干电池组的末尾端；/n所述再生开关(3)分别与电池模块选择器(1)和升压转换器(2)连接，用于使升压转换器(2)对电池组进行反向充电；/n所述充电备用开关(5)与升压转换器(2)连接，用于充当升压转换器(2)的备用电源；/n所述模式选择器(4)分别与充电备用开关(5)、升压转换器(2)、电池模块选择器(1)连接，用于切换供电模式；/n所述数据采集模块与电池模块选择器(1)连接，用于采集各电池组的参数；/n所述状态计算模块与数据采集模块连接，用于接收数据采集模块采集的各电池组参数，并做出实时状态判定；/n所述开关动作控制模块分别与电池模块选择器(1)、升压转换器(2)、再生开关(3)、模式选择器(4)、充电备用开关(5)以及状态计算模块连接，用于根据状态计算模块做出的状态判定，确定输出的控制信息。/n...

【技术特征摘要】
1.一种电池模块的SOC均衡控制装置，其特征是包括有：电池模块选择器(1)、升压转换器(2)、再生开关(3)、模式选择器(4)、充电备用开关(5)、数据采集模块、状态计算模块、以及开关动作控制模块；
所述电池模块选择器(1)与升压转换器(2)连接；
所述电池模块选择器(1)包括有多组依次串联设置的电池组，所述电池组负极端均串联有进口开关，所述电池组的正极端均串联有出口开关，多组所述进口开关相互并联设置，多组所述出口开关也相互并联设置；
所述升压转换器(2)包括有电感L、开关Sb、负载电阻、电容C、二极管D3以及二极管D2；
所述出口开关远离电池组的一端均与电感L的第一端连接，所述电感L的第二端分别与二极管D2的正极端以及开关Sb的第一端连接；
所述二极管D2的负极端分别与电容C和负载电阻的第一端连接；
所述开关Sb的第二端分别与电容C的第二端、负载电阻的第二端、二极管D3的正极端、以及进口开关远离电池组的一端连接；
所述二极管D3的负极端串联于若干电池组的末尾端；
所述再生开关(3)分别与电池模块选择器(1)和升压转换器(2)连接，用于使升压转换器(2)对电池组进行反向充电；
所述充电备用开关(5)与升压转换器(2)连接，用于充当升压转换器(2)的备用电源；
所述模式选择器(4)分别与充电备用开关(5)、升压转换器(2)、电池模块选择器(1)连接，用于切换供电模式；
所述数据采集模块与电池模块选择器(1)连接，用于采集各电池组的参数；
所述状态计算模块与数据采集模块连接，用于接收数据采集模块采集的各电池组参数，并做出实时状态判定；
所述开关动作控制模块分别与电池模块选择器(1)、升压转换器(2)、再生开关(3)、模式选择器(4)、充电备用开关(5)以及状态计算模块连接，用于根据状态计算模块做出的状态判定，确定输出的控制信息。


2.根据权利要求1所述的一种电池模块的SOC均衡控制装置，其特征是：所述再生开关(3)包括有开关Sre，所述开关Sre的第一端与二极管D2的负极端连接，所述开关Sre的第二端与二极管D3的负极端连接。


3.根据权利要求2所述的一种电池模块的SOC均衡控制装置，其特征是：所述模式选择器(4)包括有切换开关，所述切换开关的一端与二极管D2的负极端连接，所述切换开关的第二端与开关Sre的第一端连接，所述切换开关的第三端与开关Sre的第二端连接。


4.根据权利要求3所述的一种电池模块的SOC均衡控制装置，其特征是：所述充电备用开关(5)包括有外接电源和开...

【专利技术属性】
技术研发人员：高强，胡文飞，赵江武，王宁，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33