一种并联电池簇状态控制系统及其环流抑制方法、荷电状态均衡方法技术方案

本发明专利技术公开一种并联电池簇状态控制系统及其环流抑制方法、荷电状态均衡方法，该状态控制系统包括多个与电池簇一一对应的母线电容、旁路开关和控制电路，以及一个公共母线电容；各电池簇与母线电容串联作为一个整体；控制电路的输入端与对应的母线电容相连；控制电路的输出端与公共母线电容相连；控制电路可以控制对应的所述母线电容的电压的正负，进而调节对应的所述电池簇的电流。本发明专利技术的状态控制系统包括母线电容、控制电路和公共母线电容，可以实现了并联电池簇的环流抑制和荷电状态的均衡控制，并提供该并联电池簇状态控制系统的一种环流抑制方法和荷电状态均衡方法。的一种环流抑制方法和荷电状态均衡方法。的一种环流抑制方法和荷电状态均衡方法。

A parallel battery cluster state control system and its circulating current suppression method and state of charge equalization method

【技术实现步骤摘要】
一种并联电池簇状态控制系统及其环流抑制方法、荷电状态均衡方法


[0001]本专利技术涉及汽车动力电池、储能电站和电池梯次利用等电池管理系统领域，尤其是一种并联电池簇状态控制系统及其环流抑制方法、荷电状态均衡方法。

技术介绍

[0002]由于电池在生产制造、工作环境、老化程度上的不一致性，各个电池芯的开路电压和等效串联电阻均有不同程度的差异，导致在电池储能系统运行时，并联电池簇的荷电状态不一致。对于并联的电池簇，在充电过程中，会存在某一电池簇已充满，而其他电池簇未充满的情况，为了避免对该电池簇的过充电，其余电池簇将无法进一步充满；同样，在放电过程中，会存在某一电池簇已达到最小容许荷电状态，而其余电池簇仍可进一步放电的情况，为避免该电池簇过放电导致的损坏，所有并联串联的电池芯都将停止继续放电。由此可见，并联电池簇可用容量只能达到最弱电池簇的容量，导致严重的并联失配问题，使其他并联电池簇容量无法被充分使用，系统可用容量降低。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种并联电池簇状态控制系统，通过引入母线电容、控制电路和公共母线电容实现电池簇的环流抑制和荷电状态均衡，采用串联变换器的架构，仅通过极小部分功率的控制电路就可以实现电池簇全功率的均衡，电路简洁，效率高，并提供该并联电池簇状态控制系统的一种环流抑制方法和一种荷电状态均衡方法。
[0004]根据本专利技术的第一方面，提供一种并联电池簇状态控制系统，其特征在于，包括：多个与电池簇一一对应的母线电容、旁路开关和控制电路，以及一个公共母线电容；
[0005]所述电池簇的正端相互连接，作为并联电池簇的正端；
[0006]所述母线电容的正端与对应的电池簇的负端相连；
[0007]所述母线电容的负端相互连接，作为并联电池簇的负端；
[0008]所述旁路开关的正端与对应的母线电容的正端相连，所述旁路开关的负端与对应的母线电容的负端相连；
[0009]所述控制电路的输入正端与对应的母线电容的正端相连，所述控制电路的输入负端与对应的母线电容的负端相连；
[0010]所述控制电路的输出正端相互连接，并与公共母线电容的正端相连；
[0011]所述控制电路的输出负端相互连接，并与公共母线电容的负端相连；
[0012]所述控制电路可以控制对应的所述母线电容的电压的正负，进而调节对应的所述电池簇的电流。
[0013]较佳地，所述多个控制电路可以受控对所述公共母线电容的电压大小进行调节；
[0014]所述母线电容的电压为正时，对应的所述控制电路可以受控对母线电容的正向电
压的大小进行调节；
[0015]所述母线电容的电压为负时，对应的所述控制电路可以受控对母线电容的负向电压的大小进行调节。
[0016]较佳地，每个所述控制电路可以在旁路模式和接入模式之间切换；
[0017]所述旁路开关被连通时，对应的所述控制电路运行于旁路模式；
[0018]所述旁路开关被断开时，对应的所述控制电路运行于接入模式。
[0019]较佳地，每个所述控制电路为双向全桥变换电路，包括：全桥电路、第一电感和第二电感；
[0020]所述第一电感的一端作为所述控制电路的输入正端；
[0021]所述第一电感的另一端与所述全桥电路的一中点相连；
[0022]所述第二电感的一端与所述控制电路的输入负端相连；
[0023]所述第二电感的另一端与所述全桥电路的另一中点相连；
[0024]所述全桥电路的直流端的正端作为所述控制电路的输出正端；
[0025]所述全桥电路的直流端的负端作为所述控制电路的输出负端。
[0026]较佳地，每个所述控制电路通过控制所述全桥电路的开关管，对所述公共母线电容的电压大小和所述母线电容的电压正负和大小进行调节。
[0027]根据本专利技术的第二方面，提供所述并联电池簇状态控制系统的一种环流抑制方法，包括：
[0028]S101：通过采样元件采集各个电池簇的电池电流、对应的母线电容电压和公共母线电压；
[0029]S102：根据所述各个电池簇的电池电流、对应的母线电容电压，确定对应的控制电路的运行模式，并得到各个电池簇对应的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值；
[0030]S103：根据各个控制电路的运行模式、各个电池簇的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值分别对各个电池簇的电池状态进行控制。
[0031]较佳地，所述S102中根据所述各个电池簇的电池电流、对应的母线电容电压，确定对应的控制电路的运行模式，并得到各个电池簇对应的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值，具体包括：
[0032]对所有采集到的各个电池簇的电池电流取平均，得到电池电流平均值；
[0033]若电池簇电池电流与电池电流平均值之差小于一差值，对应的控制电路的运行模式确定为旁路模式，其余控制电路的运行模式确定为接入模式；
[0034]各个电池簇的电池电流给定值确定为电池电流平均值；
[0035]对所有电池簇对应的母线电容电压的绝对值进行排序或比较，公共母线电压的电压给定值确定为母线电容电压的绝对值的最高值。
[0036]较佳地，所述S103中根据各个控制电路的运行模式、各个电池簇的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值分别对各个电池簇的电池状态进行控制，具体包括：
[0037]若所述控制电路的运行模式为旁路模式，对应的旁路开关被连通，所述控制电路的全桥电路的所有开关管被断开；
[0038]若所述控制电路的运行模式为接入模式，所述旁路开关被断开，所述控制电路通过控制全桥电路的开关管调节对应电池簇的电池电流为电池电流给定值，并联电池簇状态
控制系统调节公共母线电压为电压给定值。
[0039]较佳地，所述S103中控制电路通过控制全桥电路的开关管调节对应电池簇的电池电流为电池电流给定值，并联电池簇状态控制系统调节公共母线电压为电压给定值，具体包括：
[0040]将公共母线电容电压给定值与采集的公共母线电容的电压进行比较，所得结果经由比例积分调节器后得到公共电流参考值；
[0041]将公共电流参考值除以运行模式为接入模式的控制电路数量，并与电池电流给定值相加，作为电池电流实际给定值；
[0042]将电池电流实际给定值与采集的电池簇的电池电流进行比较，所得结果经由比例积分调节器后得到占空比，并控制全桥电路的开关管的切换。
[0043]根据本专利技术的第三方面，提供所述并联电池簇状态控制系统的一种荷电状态均衡方法，包括：
[0044]S201：通过采样元件采集各个电池簇的电池电流、荷电状态、对应的母线电容电压和公共母线电压；
[0045]S202：根据所述各个电池簇的电池电流、荷电状态、对应的母线电容电压，确定对应的控制电路的运行模式，并得到各个电池簇对应的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种并联电池簇状态控制系统，其特征在于，包括：多个与电池簇一一对应的母线电容、旁路开关和控制电路，以及一个公共母线电容；所述电池簇的正端相互连接，作为并联电池簇的正端；所述母线电容的正端与对应的电池簇的负端相连；所述母线电容的负端相互连接，作为并联电池簇的负端；所述旁路开关的正端与对应的母线电容的正端相连，所述旁路开关的负端与对应的母线电容的负端相连；所述控制电路的输入正端与对应的母线电容的正端相连，所述控制电路的输入负端与对应的母线电容的负端相连；所述控制电路的输出正端相互连接，并与公共母线电容的正端相连；所述控制电路的输出负端相互连接，并与公共母线电容的负端相连；所述控制电路可以控制对应的所述母线电容的电压的正负，进而调节对应的所述电池簇的电流。2.根据权利要求1所述的一种并联电池簇状态控制系统，其特征在于：所述多个控制电路可以受控对所述公共母线电容的电压大小进行调节；所述母线电容的电压为正时，对应的所述控制电路可以受控对母线电容的正向电压的大小进行调节；所述母线电容的电压为负时，对应的所述控制电路可以受控对母线电容的负向电压的大小进行调节。3.根据权利要求1所述的一种并联电池簇状态控制系统，其特征在于，每个所述控制电路可以在旁路模式和接入模式之间切换；所述旁路开关被连通时，对应的所述控制电路运行于旁路模式；所述旁路开关被断开时，对应的所述控制电路运行于接入模式。4.根据权利要求1所述的一种并联电池簇状态控制系统，其特征在于：每个所述控制电路为双向全桥变换电路，包括：全桥电路、第一电感和第二电感；所述第一电感的一端作为所述控制电路的输入正端；所述第一电感的另一端与所述全桥电路的一中点相连；所述第二电感的一端与所述控制电路的输入负端相连；所述第二电感的另一端与所述全桥电路的另一中点相连；所述全桥电路的直流端的正端作为所述控制电路的输出正端；所述全桥电路的直流端的负端作为所述控制电路的输出负端。5.根据权利要求1所述的一种并联电池簇状态控制系统，其特征在于：每个所述控制电路通过控制所述全桥电路的开关管，对所述公共母线电容的电压大小和所述母线电容的电压正负和大小进行调节。6.一种如权利要求1
‑
5任一项所述并联电池簇状态控制系统的环流抑制方法，包括：S101：通过采样元件采集各个电池簇的电池电流、对应的母线电容电压和公共母线电压；S102：根据所述各个电池簇的电池电流、对应的母线电容电压，确定对应的控制电路的运行模式，并得到各个电池簇对应的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值；
S103：根据各个控制电路的运行模式、各个电池簇的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值分别对各个电池簇的电池状态进行控制。7.根据权利要求6所述的一种并联电池簇状态控制系统的环流抑制方法，其特征在于，所述S102中根据所述各个电池簇的电池电流、对应的母线电容电压，确定对应的控制电路的运行模式，并得到各个电池簇对应的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值，具体包括：对所有采集到的各个电池簇的电池电流取平均，得到电池电流平均值；若电池簇电池电流与电池电流平均值之差小于一差值，对应的控制电路的运行模式确定为旁路模式，其余控制电路的运行模式确定为接入模式；各个电池簇的电池电流给定值确定为电池电流平均值；对所有电池簇对应的母线电容电压的绝对值进行排序或比较，公共母线电压的电压给定值确定为母线电容电压的绝对值的最高值。8.根据权利要求6所述的一种并联电池簇状态控制系统的环流抑制方法，其特征在于，所述S103中根据各个控制电路的运行模式、各个电池簇的电池电流给定值和公共母线电压的电压给定值分别对各个电池簇的电池状态进行控制，具体包括：若所述控制电路的运行模式为旁路模式，对应的旁路开关被连通，所述控制电路的全桥电路的所有开关管被断开；若所述控制电路的运行模式为接入模式，所述旁路开关被断开，所述控制电路通过控制全桥电路的开关管调节对应电池簇的电池电流为电池电流给定值，并联电池簇...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨佳涛，彭程，李睿，
申请(专利权)人：东莞鸿盈能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：