【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能系统控制，具体涉及一种模块化电池簇拓扑结构及其均衡方法。
技术介绍
1、电池储能作为一种储能方式，发展迅速。实际应用中，电芯经过串并联连接，并结合电池管理系统，经过封装成为电池包。
2、在此基础上，电池包进行串联形成电池串，可以提高储能的端电压和容量。然而在电池包串联层面缺少相应的均衡控制。在电池包串联使用过程中，如果不经均衡控制，电池生产带来的差异会导致电池包之间的荷电状态(soc)和健康状态(soh)差异逐渐放大，影响电池串的可使用容量，甚至会引发个别电池包过冲过放引发严重的安全事故。因此电池包的串联均衡成为一个急需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种模块化电池簇拓扑结构及其均衡方法，用于解决串联电池包间soc和soh不平衡的技术问题。
2、本专利技术采用以下技术方案：
3、一种模块化电池簇拓扑结构，包括n个电池模块，n个电池模块串联构成电池串，电池串连接dc\dc变换器，dc\dc变换器用于将电池串的端电压变换为电池簇的目标端电压。
4、优选地，电池模块包括电池包，电池包并联连接一个半桥电路。
5、更优选地，当半桥电路中的k1闭合，k2断开时，电池包接入串联回路，即工作状态；
6、当半桥电路中的k1断开，k2闭合时，电池包脱离串联回路，即旁路状态。
7、本专利技术的另一技术方案是，一种模块化电池簇均衡方法，基于所述
8、s1、设置电池簇的均衡周期；
9、s2、如果电池簇的功率指令pref发生变化，执行步骤s4，否则执行步骤s3；
10、s3、当为均衡周期开始时刻时，执行步骤s4；
11、s4、根据功率指令计算电池簇中的工作模块数目n；
12、s5、读取所有电池包的soc和soh状态；
13、s6、根据电池簇中的工作模块数n和功率指令选择相应的工作模块；
14、s7、当为均衡周期结束时刻，执行步骤s8；
15、s8、按照步骤s6得到的工作模块选择结果，对工作模块进行投切操作；
16、s9、当不停止运行时，返回步骤s2。
17、优选地，步骤s1中，均衡周期为步骤s2至步骤s9的执行周期，周期以电池串接入回路开始工作为计时起点。
18、更优选地，工作模块的开关管在一个均衡周期内动作一次。
19、优选地，步骤s4中，数目n为：
20、
21、其中，pref为电池簇的功率指令，pbat为电池包的额定功率，δn为裕量。
22、优选地，步骤s6中，当功率指令小于0时，电池簇充电时，根据模块中电池包的(1-soc)·soh状态对模块进行升序排列，选择(1-soc)·soh最大的n个模块处于工作状态。
23、优选地，步骤s6中，当功率指令大于0时，电池簇放电时，根据模块中电池包的soc·soh状态对模块进行升序排列，选择soc·soh最大的n个模块处于工作状态。
24、优选地，步骤s7中，当不为均衡周期结束时刻时，继续等待。
25、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
26、一种模块化电池簇拓扑结构，dc/dc模块实现了电池簇电压的稳定，不受电池模块工作数目影响。
27、进一步的，电池包并联连接一个半桥电路实现了对电池的充放电控制，实现了电池使用的本征安全，并且拓扑简单。
28、进一步的，电池包通过在两种状态间的切换改变了电池的充放电的库伦数，实现了电池包的均衡。
29、一种模块化电池簇均衡方法，整个均衡方法采用周期触发均衡的策略，可以降低对运算速度的要求，同时符合电池soc和soh估算需要时间的特性。
30、进一步的，均衡周期越小均衡效果越好，功率指令追踪性能越好。但过于小的均衡周期会提高相应的开关损耗，同时需要提升soc和soh检测速度。
31、进一步的，根据电池包的额定功率和功率指令确定工作模块数目，并选择相应的裕量，可以避免电池包工作数目不足引发的电池包超负荷工作。
32、进一步的，当功率指令小于0时电池处于放电状态，此时的模块选择应该选择剩余可放电容量更多的电池包。
33、进一步的，当功率指令大于0时电池处于充电状态，此时的模块选择应该选择可充电容量更多的电池包。
34、综上所述，本专利技术拓扑结构简单，均衡计算量低，开关动作频率低，开关损耗小。在本专利技术控制策略下，电池簇根据功率指令输出相应的功率，并且在工作过程中实现各个模块间的soc和soh均衡。
35、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种模块化电池簇拓扑结构，其特征在于，包括N个电池模块，N个电池模块串联构成电池串，电池串连接DC\DC变换器，DC\DC变换器用于将电池串的端电压变换为电池簇的目标端电压。
2.根据权利要求1所述的模块化电池簇拓扑结构，其特征在于，电池模块包括电池包，电池包并联连接一个半桥电路。
3.根据权利要求2所述的模块化电池簇拓扑结构，其特征在于，当半桥电路中的K1闭合，K2断开时，电池包接入串联回路，即工作状态；
4.一种模块化电池簇均衡方法，其特征在于，基于权利要求1或2或3所述的模块化电池簇拓扑结构，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的模块化电池簇均衡方法，其特征在于，步骤S1中，均衡周期为步骤S2至步骤S9的执行周期，周期以电池串接入回路开始工作为计时起点。
6.根据权利要求5所述的模块化电池簇均衡方法，其特征在于，工作模块的开关管在一个均衡周期内动作一次。
7.根据权利要求4所述的模块化电池簇均衡方法，其特征在于，步骤S4中，数目n为：
8.根据权利要求4所述的模块化电池簇均衡方法，其特
9.根据权利要求4所述的模块化电池簇均衡方法，其特征在于，步骤S6中，当功率指令大于0时，电池簇放电时，根据模块中电池包的SoC·SoH状态对模块进行升序排列，选择SoC·SoH最大的n个模块处于工作状态。
10.根据权利要求4所述的模块化电池簇均衡方法，其特征在于，步骤S7中，当不为均衡周期结束时刻时，继续等待。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化电池簇拓扑结构，其特征在于，包括n个电池模块，n个电池模块串联构成电池串，电池串连接dc\dc变换器，dc\dc变换器用于将电池串的端电压变换为电池簇的目标端电压。
2.根据权利要求1所述的模块化电池簇拓扑结构，其特征在于，电池模块包括电池包，电池包并联连接一个半桥电路。
3.根据权利要求2所述的模块化电池簇拓扑结构，其特征在于，当半桥电路中的k1闭合，k2断开时，电池包接入串联回路，即工作状态；
4.一种模块化电池簇均衡方法，其特征在于，基于权利要求1或2或3所述的模块化电池簇拓扑结构，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的模块化电池簇均衡方法，其特征在于，步骤s1中，均衡周期为步骤s2至步骤s9的执行周期，周期以电池串接入回路开始工作为计时起点。
6.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振雄，李其儒，刘博，易皓，赵亮亮，翟灏，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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