一种用于串联电池组的主动均衡方法、介质及系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于串联电池组的主动均衡方法、介质及系统，包括：采集串联电池组中的每一电池的电能参数；根据电池的电能参数进行电池故障的判断，将故障电池隔离出串联电池组；将串联电池组中未故障的电池按照电能参数从大到小进行排序，将排序在前的预设数量个电能参数对应的电池划分为高电能参数电池组，剩余的电池划分为低电能参数电池组；控制开关阵列动作使高电能参数电池组串联，并控制高电能参数电池组对能量存储器件充电；控制开关阵列动作使低电能参数电池组串联，并控制能量存储器件对低电能参数电池组充电；重复上述所有的步骤，直到串联电池组中未故障的电池的电能参数相等。本发明专利技术可隔离故障电池，具有较好灵活性，提高均衡速度。提高均衡速度。提高均衡速度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于串联电池组的主动均衡方法、介质及系统


[0001]本专利技术涉及电池均衡
，尤其涉及一种用于串联电池组的主动均衡方法、介质及系统。

技术介绍

[0002]受限于材料和生产工艺水平，电池初始性能存在一致性问题。加之使用环境工况差异，导致电池组内电芯不一致性问题更加严重。随着电池系统的大型化和规模化，电池不一致问题尤为突出。不一致的电芯成组使用容易导致部分单体过充过放，降低电池组整体水平，甚至威胁到系统的安全性。均衡技术是缓解电池组不一致性的重要手段，对保障系统安全可靠运行具有重要意义。
[0003]目前，已有的均衡方案可以归纳为被动均衡和主动均衡两类。
[0004](1)被动均衡：
[0005]该方案采用功率电阻作为均衡器件，将功率电阻并联在高能量电池单体两端，对多域能量进行耗散，实现电池组能量一致性均衡管理。但是这是一种非节能均衡方案，造成大量能量浪费。
[0006](2)主动均衡：
[0007]该方案采用电感、电容、变压器等能量存储器件实现电池间的能量转移，通过逻辑控制将高电芯多余能量转移到低电芯上，达到电池组能量均衡目的。然而，现有的主动均衡方案大多是面向固定拓扑电池系统的，即电池组结构是固定不变的，需要大量的外围均衡驱动电路实现电池系统均衡控制，导致系统设计成本变得很高昂，同时也增加了控制算法复杂度。
[0008]另外，上述的均衡方案实施的前提是电池组不能含有故障电芯。固定的电池组结构，导致故障电芯无法隔离，进而影响均衡功能。

技术实现思路
<br/>[0009]本专利技术实施例提供一种用于串联电池组的主动均衡方法、介质及系统，以解决现有技术面向固定拓扑电池系统导致故障电池无法隔离，进而影响均衡功能的问题。
[0010]第一方面，提供一种用于串联电池组的主动均衡方法，包括：
[0011]采集串联电池组中的每一电池的电能参数；
[0012]根据所述电池的电能参数进行电池故障的判断，将故障电池隔离出所述串联电池组；
[0013]将所述串联电池组中未故障的电池按照电能参数从大到小进行排序，将排序在前的预设数量个电能参数对应的电池划分为高电能参数电池组，剩余的电池划分为低电能参数电池组；
[0014]控制开关阵列动作使高电能参数电池组串联，并控制所述高电能参数电池组对能量存储器件充电；
[0015]控制开关阵列动作使低电能参数电池组串联，并控制所述能量存储器件对所述低电能参数电池组充电；
[0016]重复上述所有的步骤，直到所述串联电池组中未故障的电池的电能参数相等。
[0017]第二方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；所述计算机程序指令被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的用于串联电池组的主动均衡方法。
[0018]第三方面，提供一种用于串联电池组的主动均衡系统，包括：如上述第二方面实施例所述的计算机可读存储介质。
[0019]这样，本专利技术实施例，采用柔性重组技术进行电池串联，增大串联电池组均衡压差，有利于提高串联电池组均衡速度；采用开关阵列实现电池串联柔性组合，实现任意数量电池串联，并且可以隔离故障电池，具有较好的灵活性；只需要单个能量存储器件，硬件电路简单，有利于系统设计和降低设计成本。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例的用于串联电池组的主动均衡方法的流程图；
[0022]图2是本专利技术实施例的用于串联电池组的主动均衡系统的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例的高电能参数电池组对能量存储器件充电的示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例的能量存储器件对低电能参数电池组充电的示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例的电压均衡结果图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术实施例公开了一种用于串联电池组的主动均衡方法。如图1所示，本专利技术实施例的方法包括如下的步骤：
[0028]步骤S101：采集串联电池组中的每一电池的电能参数。
[0029]如图1所示，串联电池组由多个电池串联组成。
[0030]电能参数可以包括：电压、电池荷电状态(SOC)或其他能量状态，具体可根据用户需求自行指定。
[0031]电能参数具体可通过相应的现有方法进行采集，例如，电能参数为电压，则可通过差分ADC采样方法对每个电池的电压进行采集。
[0032]步骤S102：根据电池的电能参数进行电池故障的判断，将故障电池隔离出串联电池组。
[0033]具体的，该步骤包括如下的过程：
[0034]1、对于预设时间窗内的每一采样时间，计算得到该采样时间对应的串联电池组中的所有电池的平均电能参数。
[0035]具体应用时，可采用预设时间窗内的每一采样时间采集的串联电池组中的每一电池的电能参数建立电能参数矩阵。其中，矩阵的行号表示采样时间的序号，矩阵的列号表示电池的序号。然后对于电能参数矩阵中的每列元素，计算该列元素的平均值，即得到该采样时间对应的串联电池组中的所有电池的平均电能参数。
[0036]电能参数矩阵U可记为：
[0037][0038]其中，u
k
(i)表示第i个采样时间采集的第k个电池的电能参数。m表示采样时间的总数量，n表示电池的总数量，i＝1，2，
……
，m，k＝1，2，
……
，n。
[0039]第i个采样时间对应的串联电池组中的所有电池的平均电能参数u0(i)的计算式如下：
[0040][0041]可将u0(i)记为序列U0：U0＝[u0(1) u0(2)
ꢀ…ꢀ
u0(m)]。
[0042]2、基于每一采样时间对应的串联电池组中的所有电池的平均电能参数和每一采样时间采集的每一电池的电能参数，计算每一电池的相似度。
[0043]具体的，电池的相似度的计算式为：
[0044][0045]其中，η(k)表示第k个电池的相似度，ρ表示预设分辨率系数，可根据经验设置，例如，ρ＝0.5。
[0046]电池的相似度序列Θ可记为：Θ＝[η(1) η(2)
ꢀ…ꢀ
η(n)]。
[0047]3、若一电池的相似度满足3sigma准则，则确定该电池故障，将该电池隔离出串联电池组。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于串联电池组的主动均衡方法，其特征在于，包括：采集串联电池组中的每一电池的电能参数；根据所述电池的电能参数进行电池故障的判断，将故障电池隔离出所述串联电池组；将所述串联电池组中未故障的电池按照电能参数从大到小进行排序，将排序在前的预设数量个电能参数对应的电池划分为高电能参数电池组，剩余的电池划分为低电能参数电池组；控制开关阵列动作使高电能参数电池组串联，并控制所述高电能参数电池组对能量存储器件充电；控制开关阵列动作使低电能参数电池组串联，并控制所述能量存储器件对所述低电能参数电池组充电；重复上述所有的步骤，直到所述串联电池组中未故障的电池的电能参数相等。2.根据权利要求1所述的用于串联电池组的主动均衡方法，其特征在于，所述根据所述电池的电能参数进行电池故障的判断的步骤，包括：对于预设时间窗内的每一采样时间，计算得到该采样时间对应的所述串联电池组中的所有电池的平均电能参数；基于每一采样时间对应的所述串联电池组中的所有电池的平均电能参数和每一采样时间采集的每一所述电池的电能参数，计算每一电池的相似度；若一电池的相似度满足3sigma准则，则确定该电池故障，将该电池隔离出所述串联电池组。3.根据权利要求2所述的用于串联电池组的主动均衡方法，其特征在于，所述电池的相似度的计算式为：其中，η(k)表示第k个电池的相似度，u0(i)表示第i个采样时间对应的所述串联电池组中的所有电池的平均电能参数，u
k
(i)表示第i个采样时间采集的第k个电池的电能参数，ρ表示预设分辨率系数，m表示采样时间的总数量，n表示电池的总数量，i＝1，2，
……
，m，k＝1，2，
……
，n；其中，4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆平，田佳强，高博，李晓龙，罗海荣，马瑞，潘天红，郝金鹏，霍耀佳，
申请(专利权)人：安徽大学国网宁夏电力有限公司，
类型：发明
国别省市：