电池管理系统的双包动态并联控制方法和系统技术方案

本申请涉及一种电池管理系统的双包动态并联控制方法和系统，属于电池管理技术领域，该方法包括：获取每个锂电池包的总电压；基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序；在两个锂电池包按照上电顺序并联工作后，确定各个锂电池包是否存在过流现象；在存在过流现象的情况下通过PI调节反馈调节出现过流的单个电池包的最大放电功率，以调节系统的最大放电功功率；可以通过电池管理系统实现对并联的多个锂电池包进行控制，不需要额外设置中控系统，可以减少中控系统占用的空间、降低电池制作成本。同时，还可以对锂电池的最大放电功率进行监控并通过PI调节出现过流的单个电池包，防止出现单电池过流放电的问题。放电的问题。放电的问题。

【技术实现步骤摘要】
电池管理系统的双包动态并联控制方法和系统


[0001]本申请涉及一种电池管理系统的双包动态并联控制方法和系统，属于电池管理


技术介绍

[0002]在智能电网、光伏发电、风能发电、电动汽车等新能源产业，这些领域基础共性的关键技术实质上就是电池组集成成组及控制系统的应用技术。其中，电池管理系统是这项应用技术上关键一环，它是一种能够对蓄电池进行监控和管理的电子装置，通过对电压、电流、温度以及能量等参数采集、计算，进而控制电池的充放电过程，对延长电池使用寿命、提高电池安全性、高效运行、降低全生命周期使用成本等具有重要意义。电池容量和输出功率作为锂电池组优劣的重要评估指标，已逐渐成为限制电动摩托车和电动乘用车蓬勃发展的关键要素。为了解决这两个问题，大部分的车企通过增加电池组内部电池并联个数来提高电池组的容量和输出功率。
[0003]但这个方法不仅成本大幅提高，而且容易导致其他车型容量和输出功率溢出，灵活性不高。同时，也有一部分厂商通过优化电路设计使用分布式系统将多组电池并联，但是该方法需要额外一个中控系统来控制多组电池组的充放电，同样成本过高，而且需要额外空间来安置中控系统。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种电池管理系统的双包动态并联控制方法和系统，可以通过电池管理系统实现对并联的多个锂电池包进行控制，不需要额外设置中控系统，可以减少中控系统占用的空间、降低电池制作成本。同时，还可以对锂电池的最大放电功率进行监控并通过PI调节出现过流的单个电池包，防止出现单电池过流放电的问题。本申请提供如下技术方案：
[0005]第一方面，提供一种电池管理系统的双包动态并联控制方法，所述电池管理系统用于管理并联在直流母线上的两个锂电池包，每个锂电池包均具有独立的充放电支路，所述方法包括：
[0006]获取每个锂电池包的总电压；
[0007]基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序；
[0008]在所述两个锂电池包按照所述上电顺序并联工作后，确定各个锂电池包是否存在过流现象；
[0009]在存在过流现象的情况下通过PI调节反馈调节出现过流的单个电池包的最大放电功率，以调节系统的最大放电功功率。
[0010]可选地，所述基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序，包括：
[0011]如果所述充放电状态是充电状态，则先对总电压较低的第一电池包进行充电；
[0012]在对所述第一电池包充电后获取所述第一电池包的静态电压；
[0013]如果所述静态电压与总电压较高的第二电池包的总电压的压差达到预设的压差范围，则对所述第一电池包和所述第二电池包进行并联充电。
[0014]可选地，所述基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序，包括：
[0015]如果所述充放电状态是放电状态，则先对总电压较高的第二电池包进行放电；
[0016]在对所述第二电池包放电后获取所述第二电池包的静态电压；
[0017]如果所述静态电压与总电压较低的第一电池包的总电压的压差达到预设的压差范围，则对所述第一电池包和所述第二电池包进行并联放电。
[0018]可选地，所述基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序，包括：
[0019]如果两个锂电池包的总电压的压差在预设的压差范围之内，则同时并联两个电池包一起工作。
[0020]可选地，所述静电电压是使用预先对锂电池包按照电池二阶RC等效电路模型建模后估算到的，根据等效电路模型当电池处于充放电状态时，存在以下的电路关系式：
[0021]U
K
＝U
OCVK
‑
U
R0K
‑
U
C1K
‑
U
C2K
，
ꢀꢀꢀ
式1
‑
1；
[0022]U
OCVK
＝g(SOC
K
)，
ꢀꢀꢀꢀ
式1
‑
2；
[0023][0024]U
p
＝U
C1K
+U
C2K
，
ꢀꢀꢀꢀ
式1
‑
4；
[0025]R
p
＝R1+R2，
ꢀꢀꢀꢀ
式1
‑
5；
[0026][0027]其中，OCV代表等效电路模型的锂电池的开路电压，R0为锂电池的欧姆内阻；R1、R2分别为锂电池充放电过程中的电化学极化和浓度差极化电阻；C1、C2分别为电池充放电过程中的暂态电容效应、电化学极化和浓度差极化电容；U为电池端电压；I为电池端电流；K表示当前估算时刻；
[0028]对式1
‑
6进行离散化，通过采样周期T变换成响应的离散系统状态方程∑(G，H)，离散系统的状态空间模型如下：
[0029]X(kT)＝G(T)x((k
‑
1)T)+H(T)I((k
‑
1)T)，
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
‑
7；
[0030]连续系统的状态方程求解公式如下：
[0031][0032]考虑在采样时刻t∈[k
‑
1,k)区间内的状态响应,对于式(1
‑
8),取t0＝(k
‑
1)T，t＝kT，在采样周期内保持不变，则有：
[0033][0034]做变量代换t＝kT
‑
τ，上式1
‑
9可记为：
[0035][0036]利用状态方程求解公式保证在采样时刻连续状态方程和离散化状态方程有相同的解来进行离散化，故有：
[0037][0038]采样周期T选为1s，则等效电路模型的离散化状态方程为：
[0039]X(k)＝Gx(k
‑
1)+HI(k
‑
1)，
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
‑
12；
[0040]将T＝1s代入式1
‑
11得到离散化后的锂离子电池模型的状态空间方程如下式1
‑
13：
[0041][0042]其中，τ1为时间常数，且τ1＝R1C1；τ2为时间常数，且τ2＝R2C2；C
cap
为锂电池的电池容量；
[0043]因此，
△
t后锂电池的电压变化估算的公式通过下式表示：
[0044][0045]其中，系统激励是锂电池的工作电流I1，观测变量是锂电池两端的工作电压U
K
，状态变量X
K
＝[UKC1 UKC2 SOCK]T；UKC1和UKC1代表等效的欧姆内阻两端的电压以及电容C1、C2的电压值；SOCK是估算出的锂电池的SOC值。
[0046]可选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池管理系统的双包动态并联控制方法，其特征在于，所述电池管理系统用于管理并联在直流母线上的两个锂电池包，每个锂电池包均具有独立的充放电支路，所述方法包括：获取每个锂电池包的总电压；基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序；在所述两个锂电池包按照所述上电顺序并联工作后，确定各个锂电池包是否存在过流现象；在存在过流现象的情况下通过PI调节反馈调节出现过流的单个电池包的最大放电功率，以调节系统的最大放电功功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序，包括：如果所述充放电状态是充电状态，则先对总电压较低的第一电池包进行充电；在对所述第一电池包充电后获取所述第一电池包的静态电压；如果所述静态电压与总电压较高的第二电池包的总电压的压差达到预设的压差范围，则对所述第一电池包和所述第二电池包进行并联充电。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序，包括：如果所述充放电状态是放电状态，则先对总电压较高的第二电池包进行放电；在对所述第二电池包放电后获取所述第二电池包的静态电压；如果所述静态电压与总电压较低的第一电池包的总电压的压差达到预设的压差范围，则对所述第一电池包和所述第二电池包进行并联放电。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于两个锂电池包的总电压以及充放电状态，确定各个锂电池包的上电顺序，包括：如果两个锂电池包的总电压的压差在预设的压差范围之内，则同时并联两个电池包一起工作。5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述静电电压是使用预先对锂电池包按照电池二阶RC等效电路模型建模后估算到的，根据等效电路模型当电池处于充放电状态时，存在以下的电路关系式：U
K
＝U
OCVK
‑
U
R0K
‑
U
C1K
‑
U
C2K
，式1
‑
1；U
OCVK
＝g(SOC
K
)，式1
‑
2；U
p
＝U
C1K
+U
C2K
，式1
‑
4；R
p
＝R1+R2，式1
‑
5；
其中，OCV代表等效电路模型的锂电池的开路电压，R0为锂电池的欧姆内阻；R1、R2分别为锂电池充放电过程中的电化学极化和浓度差极化电阻；C1、C2分别为电池充放电过程中的暂态电容效应、电化学极化和浓度差极化电容；U为电池端电压；I为电池端电流；K表示当前估算时刻；对式1
‑
6进行离散化，通过采样周期T变换成响应的离散系统状态方程∑(G，H)，离散系统的状态空间模型如下：X(kT)＝G(T)x((k
‑
1)T)+H(T)I((k
‑
1)T)，式1
‑
7；连续系统的状态方程求解公式如...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑洪涛，高鑫，谢锋，
申请(专利权)人：江苏纳通能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：