一种电池单元及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种电池单元及其控制方法，其各个功率变换器的输入端分别连接相应的电源；而各个功率变换器的输出端分别与对应的电池串串联连接，构成一个相应的串联支路；进而可以通过各个功率变换器的输出，对各个串联支路的电压进行调整，降低运行过程中各个电池串间的不平衡程度，从而充分利用电池单元的容量。从而充分利用电池单元的容量。从而充分利用电池单元的容量。

【技术实现步骤摘要】
一种电池单元及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电力电子
，特别涉及一种电池单元及其控制方法。

技术介绍

[0002]传统电池簇，是由多个电芯串联或多个电池模组PACK串联组成的；以电芯为例，其结构如图1所示。
[0003]由于不同电芯的容量和SOC(StateofCharge，电池荷电状态，也称剩余电量)之间存在差异，且电芯的电压工作范围一般为固定范围，电池簇中的电芯为串联连接，所以在给电池簇充电的过程中，必然存在某个电芯提前到达电压上限，此时充电电流必须截止，停止给电池簇充电，则电池簇中必然存在未能充满电的电芯，容量未能得到充分利用。放电过程亦如此。
[0004]例如，磷酸铁锂电池的正常工作电压范围为2.7V至3.65V，在充电过程中，某个电芯的电压达到3.65V，则电流立即截止，电池簇中其他电芯无法充满电，电池簇容量未能得到充分利用。在放电时，电池簇中容量最少的电芯最早放电到2.7V，则电池簇放电电流截止，电池簇中的其他未达到2.7V的电芯中存储的电量无法放出，电池簇容量未能充分利用。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供一种电池单元及其控制方法，以充分利用电池簇容量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面提供了一种电池单元，包括：至少两个串联连接的串联支路；各所述串联支路中分别包括：至少一个电池串和/或至少一个功率变换器；其中：
[0008]至少一个所述串联支路中，所述功率变换器的输出端，串联连接于相应所述电池串内，或者，串联连接于相应所述电池串的正极或负极；
[0009]各所述功率变换器的输入端，分别连接相应的电源。
[0010]可选的，各所述串联支路中，分别包括：所述电池串，或者，所述功率变换器，又或者，所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器。
[0011]可选的，所述电池串包括：一个电池基本单元，或，至少两个串联连接的所述电池基本单元。
[0012]可选的，所述电池基本单元为：电芯或者电池模组。
[0013]可选的，所述功率变换器为DCDC变换器，所述电源为直流电源；或者，
[0014]所述功率变换器为ACDC变换器，所述电源为交流电源。
[0015]可选的，所述直流电源为以下任意一种：交流电的整流输出，蓄电池的输出，光伏系统的输出，至少一个所述电池串。
[0016]可选的，所述直流电源为一个所述电池串，且所述DCDC变换器的输入端和输出端，均与同一所述电池串或不同所述电池串，存在连接关系。
[0017]可选的，所述功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关。
[0018]可选的，所述功率变换器具备：正电压输出能力、负电压输出能力或者正负电压可调输出能力。
[0019]可选的，所述功率变换器的输出端，与相应所述电池串同向串联或反向串联。
[0020]可选的，各所述功率变换器均为隔离式功率变换器或者非隔离式功率变换器。
[0021]本专利技术第二方面提供了一种电池单元的控制方法，用于实现对于如上述第一方面任一段落所述电池单元中各电池串的均衡控制；所述电池单元中功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关，所述控制方法包括：
[0022]在所述电池单元运行时，实时或周期性获取各所述电池串的均衡参数；
[0023]判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件；
[0024]若存在至少一个所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制相应所述电控开关断开，并控制相应所述功率变换器运行，以减小各所述均衡参数之间的差值，直至满足预设停止条件。
[0025]可选的，在判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件之后，还包括：
[0026]若不存在所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制全部所述电控开关均闭合，并控制全部所述功率变换器的功率均为零。
[0027]可选的，所述预设开启条件为：相应所述均衡参数与各所述均衡参数的平均值之间的差值大于预设阈值。
[0028]可选的，被控断开的所述电控开关和被控运行的所述功率变换器，均与所述均衡参数满足所述预设开启条件的所述电池串处于同一所述串联支路内；
[0029]所述预设停止条件为：相应所述均衡参数不再满足所述预设开启条件。
[0030]可选的，各所述电控开关均被控断开，各所述功率变换器均被控运行；
[0031]所述预设停止条件为：各所述均衡参数均不满足所述预设开启条件。
[0032]可选的，所述预设开启条件为：相应所述均衡参数为各所述均衡参数中的最大值；
[0033]被控断开的所述电控开关和被控运行的所述功率变换器，均与所述均衡参数满足所述预设开启条件的所述电池串处于同一所述串联支路内；
[0034]所述预设停止条件为：相应所述均衡参数不再满足所述预设开启条件。
[0035]可选的，控制相应所述功率变换器运行，包括：
[0036]以扩大各所述串联支路的均衡参数之间的差异为目标，控制相应所述功率变换器按照各自的指令电压进行输出。
[0037]可选的，所述指令电压正比例于：相应所述串联支路中所述电池串的电压减去预设值之差。
[0038]可选的，各所述功率变换器均具备正负电压可调输出能力，或者，部分所述功率变换器具备正电压输出能力而部分所述功率变换器具备负电压输出能力，所述预设值为：各所述电池串的电压平均值。
[0039]可选的，至少一个所述串联支路中包括一个所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器，其他所述串联支路中分别包括一个电池串；两种所述串联支路中所述电池串的电池健康度SOH不同；
[0040]所述预设开启条件为：相应所述均衡参数与其他所述均衡参数不同；所述均衡参数为电压或剩余电量SOC；
[0041]控制相应所述功率变换器运行，包括：
[0042]以所述电池单元各串联支路的电压相同为目标，控制相应所述功率变换器输出补偿电压。
[0043]可选的，所述均衡参数为：电压、SOC、SOH或者平均温度。
[0044]本专利技术提供的电池单元，其各个功率变换器的输入端分别连接相应的电源；而各个功率变换器的输出端串联连接于相应电池串内，或者，串联连接于相应电池串的正极或负极，以与相应电池串构成一个相应的串联支路；进而可以通过各个功率变换器的输出，对各个串联支路的电压进行调整，降低运行过程中各个电池串间的不平衡程度，从而充分利用电池单元的容量。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0046]图1为现有技术提供的储能系统的结构示意图；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池单元，其特征在于，包括：至少两个串联连接的串联支路；各所述串联支路中分别包括：至少一个电池串和/或至少一个功率变换器；其中：至少一个所述串联支路中，所述功率变换器的输出端，串联连接于相应所述电池串内，或者，串联连接于相应所述电池串的正极或负极；各所述功率变换器的输入端，分别连接相应的电源。2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，各所述串联支路中，分别包括：所述电池串，或者，所述功率变换器，又或者，所述电池串及与其串联连接的对应所述功率变换器。3.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述电池串包括：一个电池基本单元，或，至少两个串联连接的所述电池基本单元。4.根据权利要求3所述的电池单元，其特征在于，所述电池基本单元为：电芯或者电池模组。5.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器为DCDC变换器，所述电源为直流电源；或者，所述功率变换器为ACDC变换器，所述电源为交流电源。6.根据权利要求5所述的电池单元，其特征在于，所述直流电源为以下任意一种：交流电的整流输出，蓄电池的输出，光伏系统的输出，至少一个所述电池串。7.根据权利要求5所述的电池单元，其特征在于，所述直流电源为一个所述电池串，且所述DCDC变换器的输入端和输出端，均与同一所述电池串或不同所述电池串，存在连接关系。8.根据权利要求1
‑
7任一项所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关。9.根据权利要求1
‑
7任一项所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器具备：正电压输出能力、负电压输出能力或者正负电压可调输出能力。10.根据权利要求1
‑
7任一项所述的电池单元，其特征在于，所述功率变换器的输出端，与相应所述电池串同向串联或反向串联。11.根据权利要求1
‑
7任一项所述的电池单元，其特征在于，各所述功率变换器均为隔离式功率变换器或者非隔离式功率变换器。12.一种电池单元的控制方法，其特征在于，用于实现对于如权利要求1
‑
11任一项所述电池单元中各电池串的均衡控制；所述电池单元中功率变换器的输出端正负极之间还设置有电控开关，所述控制方法包括：在所述电池单元运行时，实时或周期性获取各所述电池串的均衡参数；判断是否存在至少一个所述均衡参数满足预设开启条件；若存在至少一个所述均衡参数满足所述预设开启条件，则控制相应所述电控开关断开，并控制相应所述功率变换器运行，以减小各所述均衡参数之间的差值，直至满足预设停止条件。13.根据权利要求12所述的电池单元的控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹仁贤，方日，周俭节，曹伟，徐清清，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：