CN106300530B - 多类蓄电池混合使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及多类蓄电池混合使用方法，属于电池技术领域，其步骤包括：设定完全充电后蓄电池容量基准值；在蓄电池集合中选择容量符合的蓄电池，形成新的蓄电池集合，并形成多类型蓄电池集合；从蓄电池模块中选择蓄电池模块，组成集合；选择出来的蓄电池模块调整剩余容量后串联使用。本方法作为现有使用方式的补充，保证可以使不同类型的蓄电池在一起安全合理的串联使用，更加有效的利用锂离子蓄电池。

Description

多类蓄电池混合使用方法
技术领域
本发明涉及一种多类蓄电池混合管理系统及方法，属于电池技术领域，尤其涉及到不同类型锂离子蓄电池混合使用管理系统与方法。
背景技术
随着人类对自身生存环境的重视，对现代文明带来的巨大副作用危机的理解，对将来人类社会工业文明及物质文明的重新定义和认识的改变，人们深刻意识到发展经济必须遵循两大原则：环境保护和不可再生资源的合理使用。经过新能源技术与储能技术的大力发展，目前电动汽车、储能电站、后备电源系统等大量使用了蓄电池，其中包括了大量的锂离子蓄电池，锂离子蓄电池又包括了磷酸铁锂蓄电池、三元锂蓄电池、钛酸锂蓄电池等。
现有技术中对锂离子蓄电池的使用方式如下：首先，初次使用前需要对相同蓄电池厂家的同一型号的蓄电池经过一定的选配成组后；其次，对选配成组的多节蓄电池串联或并联使用；经过一段时候使用后，蓄电池寿命低于相应的使用标准后可进行梯次利用或者退役，梯次利用过程中也是对需要对相同蓄电池厂家的同一型号的蓄电池经过一定的选配成组后串联或并联使用。
由上可见，蓄电池使用的基本要求是在于相同蓄电池厂家同一型号，特别在后续的梯次利用过程中，由于有各种各样的锂离子蓄电池类型，若需要考虑上述的基本要求，灵活性太差，不利于快速利用。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种可对不同类型锂离子蓄电池混合使用的管理方法与系统。
为了达到目的，本发明提供的技术方案为：
本发明涉及的一种多类蓄电池混合使用方法，其包括以下步骤：
(1)现有多种类型的蓄电池集合N＝{N1,N2,...,Ni}，第i种类型的锂离子蓄电池集合Ni有Si个蓄电池模块，i≥1，i为整数；
(2)设定一个容量基准值C0；
(3)在各个蓄电池集合Ni中选择完全充满电后容量大于等于(C0-ΔC)并且小于等于(C0+ΔC)的锂离子蓄电池模块，0.001≤ΔC/C0≤0.1，进而构成蓄电池集合newNk，并形成多种类型的蓄电池集合newN＝{newN1,newN2,...,newNk}，1≤k≤i，k为整数；
(4)根据蓄电池模块需求,从各个蓄电池集合newNk选择出m个蓄电池模块，按类型组成集合为useN＝{useN1,useN2,...,useNo}，1≤o≤k，o为整数,第o种类型的锂离子蓄电池集合useNo有useSo个蓄电池模块，m＝∑useSo；
(5)对选择出来的蓄电池模块调整剩余容量SOC，使选择出来使用的蓄电池模块集合useN内电池模块最大SOC与最小SOC满足|MaxSOC-MinSOC|≤ΔS，0.001≤ΔS≤0.1，然后串联成电池组使用。
本发明所述的“满充容量”是指蓄电池完全充满电后蓄电池容量，单位为Ah。本发明所述的SOC指剩余容量与其完全充满电状态的容量的比值，常用百分数表示(0≤SOC≤1)。
优选地，当蓄电池模块集合useN中某个或多个蓄电池模块使用一段时间后损坏或满充容量下降而需要替换时，则从蓄电池集合newN中新选择一个蓄电池模块，调整其蓄电池模块的SOC，使其处于蓄电池模块集合useN去除需要替换蓄电池模块后的MaxSOC与MinSOC之间，然后替换进useN使用。
优选地，所述的蓄电池为锂离子蓄电池。
优选地，所述的多类蓄电池选自磷酸铁锂蓄电池、钛酸锂蓄电池、三元锂蓄电池、锰酸锂蓄电池、钴酸锂蓄电池中的两类或多类。
优选地，ΔC/C0＝0.05，ΔS＝0.05。
优选地，蓄电池集合useN中的每个蓄电池模块均采用蓄电池管理模块Mj进行管理，1≤j≤m，j为整数；整个串联电池组采用蓄电池组管理模块进行管理，蓄电池管理模块Mj均采用通讯单元与蓄电池组管理模块电连接。
优选地，所述的蓄电池管理模块Mj包括采集模块、均衡模块、控制模块和通讯单元，采集模块、均衡模块、通讯单元均与控制模块连接。
优选地，所述的蓄电池组管理模块包括组端采集模块、总控模块和通讯模块，总控模块分别与组端采集模块、通讯模块和蓄电池管理模块的控制模块连接。
优选地，所述的通讯单元为CAN通讯总线。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明提供的一种可对不同类型蓄电池混合使用的管理方法，作为现有使用方式的补充，可以使不同类型的蓄电池在一起安全合理的串联使用，更加有效的利用了锂离子蓄电池。
附图说明
图1是本发明多类锂电池混合使用方法的流程图；
图2是本发明电池管理模块与电池组管理模块的原理框图；
图3是本发明电池管理模块的原理框图；
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参照图1，一种多类蓄电池混合使用方法，其包括以下步骤：
(1)现有多种类型的蓄电池集合N＝{N1,N2,...,Ni}，第i种类型的锂离子蓄电池集合Ni有Si个蓄电池模块，i≥1，i为整数；
(2)设定一个容量基准值C0；
(3)在各个蓄电池集合Ni中选择完全充满电后容量大于等于(C0-ΔC)并且小于等于(C0+ΔC)的锂离子蓄电池模块，ΔC/C0＝0.05，进而构成蓄电池集合newNk，并形成多种类型的蓄电池集合newN＝{newN1,newN2,...,newNk}，1≤k≤i，k为整数；
(4)根据蓄电池模块需求,从各个蓄电池集合newNk选择出m个蓄电池模块，按类型组成集合为useN＝{useN1,useN2,...,useNo}，1≤o≤k，o为整数,第o种类型的锂离子蓄电池集合useNo有useSo个蓄电池模块，m＝∑useSo；
(5)对选择出来的蓄电池模块调整剩余容量SOC，使选择出来使用的蓄电池模块集合useN内电池模块最大SOC与最小SOC满足|MaxSOC-MinSOC|≤ΔS，ΔS＝0.05，然后串联成电池组使用。
参照图1，对于不同的电池容量基准值C0＝A或B，蓄电池集合N通过本发明的分类，最终生成不同的串联电池组进行使用。
比如现有三类蓄电池的集合，其中，磷酸铁锂蓄电池N1共3个蓄电池模块，钛酸锂蓄电池N2共4个蓄电池模块，三元锂蓄电池N3共5个蓄电池模块。设定某容量基准值C0，从该12个蓄电池模块选择|(C-C0)/C0|≤5％的蓄电池模块，结果是：磷酸铁锂蓄电池集合newN1共2个蓄电池模块，钛酸锂蓄电池集合newN2共3个蓄电池模块，三元锂蓄电池集合newN3共4个蓄电池模块满足要求，形成集合newN＝{newN1,newN2，newN3}。
然后根据电路要求(比如电压、电流或功率要求)，从集合newN中选择备用的蓄电池模块4个，其中newN2中选择2个钛酸锂蓄电池，newN3中选择2个三元锂蓄电池，构成集合useN＝{useN1,useN2}。最后，对useN中的4个蓄电池模块调整剩余容量SOC，使蓄电池模块最大SOC与最小SOC满足|MaxSOC-MinSOC|≤0.05，然后即可串联成电池组使用。调整容量基准值C0，即可生成不同的串联电池组。
参照图2-3，蓄电池集合useN中的每个蓄电池模块均采用蓄电池管理模块Mj进行管理，1≤j≤m，j为整数；整个串联电池组采用蓄电池组管理模块进行管理，蓄电池管理模块Mj均采用通讯单元与蓄电池组管理模块电连接。即蓄电池模块S1采用管理模块M1进行管理，蓄电池模块S2采用管理模块M2进行管理……。所述的通讯单元为CAN通讯总线。所述多个蓄电池管理模块Mj通过CAN通讯总线与蓄电池组管理模块相连,所述蓄电池组管理模块与多类锂离子蓄电池混合使用后的串联电池组组端相连。
所述蓄电池管理模块Mj包括包括采集模块、均衡模块、控制模块和通讯单元，采集模块、均衡模块、通讯单元均与控制模块连接。采集模块用于采集蓄电池模块的电压、电流、温度等数据，均衡模块用于对蓄电池模块充电或放电均衡，通讯单元用于将采集数据与命令上传至蓄电池组管理模块以及接收蓄电池组管理模块下发数据与命令，控制模块将命令下达给相应模块。
所述的蓄电池组管理模块包括组端采集模块、总控模块和通讯模块，总控模块分别与组端采集模块、通讯模块和蓄电池管理模块的控制模块连接。组端采集模块用于采集蓄电池组端电压、组电流、环境温度等数据，通讯模块用于将采集数据与命令下发至蓄电池管理模块以及接受蓄电池管理模块上传的数据与命令、并将相应的数据与命令向外部传输以及接受外部下发的数据与命令，总控模块将命令下达给相应模块。蓄电池组管理模块对蓄电池管理模块Mj上传的数据统一进行计算处理，计算相关数据，如SOC、SOH等数据，通过控制蓄电池管理模块Mj对各锂离子蓄电池进行均衡控制，以及形成相关告警信号。
需要说明的是，本发明所述的蓄电池模块通常由一个以上的蓄电池单体组成。
当蓄电池集合useN中某个钛酸锂蓄电池模块S1(或其内部的个别蓄电池单体)大于过压值如：2.7V或小于欠压值如：1.9V时，其对应的电池管理模块M1会上传告警信息，又如当蓄电池模块S1温度大于过温值如：55℃，其对应的电池管理模块M1会上传告警信息。当某个三元锂蓄电池模块S2(或其内部的个别蓄电池单体)大于过压值如：4.2V或小于欠压值如：2.5V时，其对应的电池管理模块M2会上传告警信息；又如当模块S2温度小于欠温值如：0℃，其对应的电池管理模块M2会上传告警信息。当该串联蓄电池组电流大于过流值如：3倍额定容量电流，蓄电池组管理模块输出告警信息，蓄电池组管理模块会根据相应的告警进行控制。
实施例2：
一种多类蓄电池混合使用方法，其包括以下步骤：
(1)现有多种类型的蓄电池集合N＝{N1,N2,...,Ni}，第i种类型的锂离子蓄电池集合Ni有Si个蓄电池模块，i≥1，i为整数；
(2)设定一个容量基准值C0；
(3)在各个蓄电池集合Ni中选择完全充满电后容量大于等于(C0-ΔC)并且小于等于(C0+ΔC)的锂离子蓄电池模块，ΔC/C0＝0.05，进而构成蓄电池集合newNk，并形成多种类型的蓄电池集合newN＝{newN1,newN2,...,newNk}，1≤k≤i，k为整数；
(4)根据蓄电池模块需求,从各个蓄电池集合newNk选择出m个蓄电池模块，按类型组成集合为useN＝{useN1,useN2,...,useNo}，1≤o≤k，o为整数,第o种类型的锂离子蓄电池集合useNo有useSo个蓄电池模块，m＝ΣuseSo；
(5)对选择出来的蓄电池模块调整剩余容量SOC，使选择出来使用的蓄电池模块集合useN内电池模块最大SOC与最小SOC满足|MaxSOC-MinSOC|≤ΔS，ΔS＝0.05，然后串联成电池组使用。
当蓄电池模块集合useN中某个或多个蓄电池模块使用一段时间后损坏或满充容量下降而需要替换时，则从各个蓄电池集合newNk中新选择一个蓄电池模块，调整其蓄电池模块的SOC，使其处于蓄电池模块集合useN去除需要替换蓄电池模块后的MaxSOC与MinSOC之间，然后替换进useN使用。
比如，实施例1中集合useN采用了两个钛酸锂蓄电池模块，newN2还剩下一个钛酸锂蓄电池模块未用。当集合useN其中一个钛酸锂蓄电池模块损坏时，则可以直接从newN2选择剩下的一个钛酸锂蓄电池模块进行替换。替换时，应调整其蓄电池模块的SOC，使其处于蓄电池模块集合useN去除需要替换蓄电池模块后的MaxSOC与MinSOC之间，然后再串联使用。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：其包括以下步骤：
(1)现有多种类型的蓄电池集合N＝{N1,N2,...,Ni}，第i种类型的锂离子蓄电池集合Ni有Si个蓄电池模块，i≥1，i为整数；
(2)设定一个容量基准值C0；
(3)在各个蓄电池集合Ni中选择完全充满电后容量大于等于(C0-ΔC)并且小于等于(C0+ΔC)的锂离子蓄电池模块，0.001≤ΔC/C0≤0.1，进而构成蓄电池集合newNk，并形成多种类型的蓄电池集合newN＝{newN1,newN2,...,newNk}，1≤k≤i，k为整数；
(4)根据蓄电池模块需求,从各个蓄电池集合newNk选择出m个蓄电池模块，按类型组成集合为useN＝{useN1,useN2,...,useNo}，1≤o≤k，o为整数,第o种类型的锂离子蓄电池集合useNo有useSo个蓄电池模块，m＝ΣuseSo；
(5)对选择出来的蓄电池模块调整剩余容量SOC，使选择出来使用的蓄电池模块集合useN内电池模块最大SOC与最小SOC满足|MaxSOC-MinSOC|≤ΔS，0.001≤ΔS≤0.1，然后串联成电池组使用。
2.根据权利要求1所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：当蓄电池模块集合useN中某个或多个蓄电池模块使用一段时间后损坏或满充容量下降而需要替换时，则从蓄电池集合newN中新选择一个蓄电池模块，调整其蓄电池模块的SOC，使其处于蓄电池模块集合useN去除需要替换蓄电池模块后的MaxSOC与MinSOC之间，然后替换进useN使用。
3.根据权利要求1所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：所述的蓄电池为锂离子蓄电池。
4.根据权利要求3所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：所述的多类蓄电池选自磷酸铁锂蓄电池、钛酸锂蓄电池、三元锂蓄电池、锰酸锂蓄电池、钴酸锂蓄电池中的两类或多类。
5.根据权利要求1所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：
ΔC/C0＝0.05，ΔS＝0.05。
6.根据权利要求1所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：蓄电池集合useN中的每个蓄电池模块均采用蓄电池管理模块Mj进行管理，1≤j≤m，j为整数；整个串联电池组采用蓄电池组管理模块进行管理，蓄电池管理模块Mj均采用通讯单元与蓄电池组管理模块电连接。
7.根据权利要求6所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：所述的蓄电池管理模块Ml包括采集模块、均衡模块、控制模块和通讯单元，采集模块、均衡模块、通讯单元均与控制模块连接。
8.根据权利要求7所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：所述的蓄电池组管理模块包括组端采集模块、总控模块和通讯模块，总控模块分别与组端采集模块、通讯模块和蓄电池管理模块的控制模块连接。
9.根据权利要求6所述的多类蓄电池混合使用方法，其特征在于：所述的通讯单元为CAN通讯总线。
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