CN108336780A - 一种梯次利用电池包控制方法及系统 - Google Patents

一种梯次利用电池包控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种梯次利用电池包控制方法及系统，方法为，一：采集电池包组电性数据；二：根据电性数据判断进入放电或者充电模式，进入放电模式则进入下一步；三：比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，如第一电池包组电压大于第二电池包组，则第一电池包组进行放电，反之，则第二电池包组进行放电；四：再次比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，当第一电池包组与第二电池包组电压相同时，则将第一电池包组和第二电池包组并联放电；五：检测到第一电池包组和第二电池包组中一组低于放电阀值时，则终止该一组放电，直到检测到另一组电池包也低于放电阀值，电池包放电结束。系统设置有两个电池包组，每组电池包组间进行并联。

Description

一种梯次利用电池包控制方法及系统
技术领域
本发明涉动力电池再利用技术领域..，具体涉及一种梯次利用电池包控制方法及系统。
背景技术
随着新能源汽车的大规模推行，退役的动力电池包逐渐发展成为不可忽视的一个问题。如果对退役电池包不进行妥善的处理，会对环境造成大规模污染，不利于新能源汽车的可持续发展。
当前对退役电池包的处理，基本上都是直接拆解，回收内部贵金属元素。实际上退役的电池包有些还有80％左右的能量，虽然不满足电动汽车使用，但是可以应用在其他符合要求的产品上，发挥剩余能量价值，等剩余能量无法满足二次使用要求时，再进行拆解。
目前对符合梯次利用要求的电池包，直接整包应用到储能站或者移动充电车等大容量产品上，需要多个电池包并联使用，以满足容量要求。普遍采用的做法是将检测合格的退役电池包直接串并联接入到功率单元上进行充放电。这样做带来的问题是，随着使用时间增加，退役电池包的不一致性会很快的显现出来，由于直接采用串并联的方式进行充放电，进一步导致不同电池包间的不一致性增加，无法充分发挥梯次电池包的实际性能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种可便捷实现电池包组间的串并联，控制电池包的放电顺序和充电顺序，能有效的调整不同电池包间的一致性，最大限度的利用回收电池包，具体技术方案如下：一种梯次利用电池包控制方法，采用的步骤为：
一种梯次利用电池包控制方法，采用的步骤为：
步骤一：采集电池包组电性数据；
步骤二：根据电性数据判断进入放电或者充电模式，进入放电模式则进入下一步；
步骤三：比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，如第一电池包组电压大于第二电池包组，则第一电池包组进行放电，反之，则第二电池包组进行放电；
步骤四：再次比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，当第一电池包组与第二电池包组电压相同时，则将第一电池包组和第二电池包组并联放电；
步骤五：检测到第一电池包组和第二电池包组中一组低于放电阀值时，则终止该一组放电，直到检测到另一组电池包也低于放电阀值，电池包放电结束。
作为优化，所述充电模式具体为，
所述充电模式具体为，
2.1检测第一电池包组和第二电池包组内部电池包之间电性参数是否均衡，均衡则进入步骤2.2，不均衡则进入步骤2.3；
2.2分别对第一电池包组和第二电池包组进行充电；
2.3检测到第一电池包组中电池包充电参数不平衡时，则分别对第一电池包组中的电池包单独进行充电，进行电池包不一致性进行调整；
2.4检测到第二电池包组中电池包充电参数不平衡时，则分别对第二电池包组中的电池包单独进行充电，进行电池包不一致性进行调整。
作为优化，在所述步骤三和步骤四中，还实时监测第一电池包组和第二电池包组的故障信息，如检测到故障信息，则发出报警信息，切断对应故障信息所在电池包组的放电，并将故障信息提供给电池管理系统。
一种梯次利用电池包控制方法的系统，设置有至少两个电池包组，每组电池包组间进行并联；
其中第一电池包组设置有第一电池包和第二电池包，所述第一电池包的正端与二极管V1的正极连接，该二极管V1的负极与系统输出正端连接，在所述二极管V1的两端跨接有开关控制模块K1的常开开关，所述第一电池包的负端与所述第二电池包的正端连接，所述第二电池包的负端与系统负端连接；
所述第二电池包的正端还串接开关控制模块K2的常开开关后与系统输出正端连接；
所述第二电池包的正端还串接开关控制模块K3的常开开关后与系统输出负端连接；
其中第二电池包组设置有第三电池包和第四电池包，所述第三电池包的正端与二极管V2的正极连接，该二极管V2的负极与系统输出正端连接，在所述二极管V2的两端跨接有开关控制模块K4的常开开关，所述第三电池包的负端与所述第四电池包的正端连接，该第四电池包的负端与系统负端连接；
所述第四电池包的正端还串接开关控制模块K5的常开开关后与系统输出正端连接；
所述第四电池包的正端还串接开关控制模块K6的常开开关后与系统输出负端连接；
所述开关控制模块K1、开关控制模块K2、开关控制模块K3、开关控制模块K4、开关控制模块K5和开关控制模块K6的控制端分别与控制模块的控制端连接；
在所述第一电池包、第二电池包、第三电池包和第四电池包中均设置有通讯接口，通过该通讯接口分别与所述控制模块进行通讯。
作为优化，在所述系统输出正端设置有电流检测传感器，该电流检测传感器的输出端与所述控制模块的检测端连接。
作为优化，所述开关控制模块K1、开关控制模块K2、开关控制模块K3、开关控制模块K4、开关控制模块K5和开关控制模块K6均为接触器。
本发明的有益效果为：1、将退役电池进行灵活的串并联使用，满足储能系统对电压和电流的使用，并且通过调节接触器K1到K6的开关状态，实现了对电压高的电池包组先行放电，在各个电池包组电压一致时，再并联放电，避免退役电池初次接入系统因电压不一致导致大电流充放电；2、退役电池会存在不均衡现象，通过控制接触器K1到K6的开关状态，可实现对电池包组中的电池单独进行充电，最大限度的对退役电池进行安全高效利用。3、通过本方法，可以降低梯次电池包匹配要求，有利于提高梯次电池包利用率；可以充分发挥梯次电池剩余能量，确保每个电池包都能发挥最大效能，提高产品经济性；可以提高整个系统的可靠性，当单个电池包出现故障时，整个系统可正常运行，系统稳定性高；通过本方法，可以更好的发挥梯次电池包的价值，有利于推动梯次利用产业化，实现动力电池的循环经济。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示：一种梯次利用电池包控制方法，采用的步骤为：
步骤一：采集电池包组电压、温度、容量、功率等电性数据；
步骤二：根据电性数据和功率转换单元的需求，判断进入放电或者充电模式，进入放电模式则进入下一步；
步骤三：比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，如第一电池包组电压大于第二电池包组，则第一电池包组进行放电，反之，则第二电池包组进行放电，同时还实时监测第一电池包组和第二电池包组的故障信息，如检测到故障信息后，则发出报警信息，切断对应故障信息所在电池包组的放电，并将放电信息提供给电池管理系统；
步骤四：再次比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，当第一电池包组与第二电池包组电压相同时，则将第一电池包组和第二电池包组并联放电，同时还实时监测第一电池包组和第二电池包组的故障信息，如检测到故障信息后，则发出报警信息，切断对应故障信息所在电池包组的放电，并将放电信息提供给电池管理系统；
步骤五：检测到第一电池包组和第二电池包组中一组低于放电阀值时，则终止该一组放电，直到检测到另一组电池包也低于放电阀值，电池包放电结束；
所述步骤二中，充电模式具体为，
2.1检测第一电池包组和第二电池包组内部电池包之间电性参数是否均衡，均衡则进入步骤2.2，不均衡则进入步骤2.3；
2.2分别对第一电池包组和第二电池包组进行充电；
2.3检测到第一电池包组中电池包充电参数不平衡时，则分别对第一电池包组中的电池包单独进行充电，进行电池包不一致性进行调整；
2.4检测到第二电池包组中电池包充电参数不平衡时，则分别对第二电池包组中的电池包单独进行充电，进行电池包不一致性进行调整。
如图2所示：一种梯次利用电池包控制方法的系统，设置有两个电池包组，每组电池包组间进行并联；
其中第一电池包组设置有第一电池包和第二电池包，所述第一电池包的正端与二极管V1的正极连接，该二极管V1的负极与系统输出正端连接，在所述二极管V1的两端跨接有开关控制模块K1的常开开关，所述第一电池包的负端与所述第二电池包的正端连接，所述第二电池包的负端与系统负端连接；
所述第二电池包的正端还串接开关控制模块K2的常开开关后与系统输出正端连接；
所述第二电池包的正端还串接开关控制模块K3的常开开关后与系统输出负端连接；
其中第二电池包组设置有第三电池包和第四电池包，所述第三电池包的正端与二极管V2的正极连接，该二极管V2的负极与系统输出正端连接，在所述二极管V2的两端跨接有开关控制模块K4的常开开关，所述第三电池包的负端与所述第四电池包的正端连接，该第四电池包的负端与系统负端连接；
所述第四电池包的正端还串接开关控制模块K5的常开开关后与系统输出正端连接；
所述第四电池包的正端还串接开关控制模块K6的常开开关后与系统输出负端连接；
所述开关控制模块K1、开关控制模块K2、开关控制模块K3、开关控制模块K4、开关控制模块K5和开关控制模块K6的控制端分别与控制模块的控制端连接；
其中所述开关控制模块K1、开关控制模块K2、开关控制模块K3、开关控制模块K4、开关控制模块K5和开关控制模块K6均为接触器；
在所述第一电池包、第二电池包、第三电池包和第四电池包中均设置有通讯接口，通过该通讯接口分别与所述控制模块进行通讯。
在所述系统输出正端设置有电流检测传感器，该电流检测传感器的输出端与所述控制模块的检测端连接，该电流检测传感器为霍尔传感器。
本发明的具体工作原理为，在正常使用条件下，第一电池包与第二电池包串联组成第一支路，第三电池包与第四电池包串联组成第二支路，第一支路与第二支路进行并联，组成储能系统供电单元。退役电池初次接入系统时，接触器K1-K6全部处于断开状态，第一支路与第二支路通过二极管V1与V2对外供电，放电情况由第一支路与第二支路总电压决定，总电压高的支路先进行放电，当第一支路与第二支路达到同一电压值时，接触器K1与K4开关闭合，避免退役电池初次接入系统因电压不一致导致大电流充放电；
当第一支路中第一电池包与第二电池包出现不均衡现象，则切断第二支路中接触器K4、K5和K6的开关，通过控制第一支路中接触器实现对电池包单独充电。
如需对第二电池包单独充电，则切断第一电池包内部接触器，同时切断接触器K1、k3开关，闭合K2开关，实现对第二电池包单独充电。
同理当需对第一电池包单独充电时，则切断第二电池包内部接触器，同时切断接触器K1和K2开关，闭合K3开关，实现对第一电池包单独充电。
当第二支路中第三电池包与第四电池包出现不均衡现象，则切断第一支路中接触器K1，K2，K3开关，通过控制第二支路中接触器开关，实现对电池包单独充电。
如需对第四电池包单独充电，则切断第三电池包内部接触器，同时切断接触器K4和k6，闭合K5开关，实现对第四电池包单独充电。
同理当需对第三电池包单独充电时，则切断第四电池包内部接触器，同时切断接触器K4和K5开关，闭合K6开关，实现对第三电池包单独充电。

Claims (6)

1.一种梯次利用电池包控制方法，其特征在于，采用的步骤为：
步骤一：采集电池包组电性数据；
步骤二：根据电性数据判断进入放电或者充电模式，进入放电模式则进入下一步；
步骤三：比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，如第一电池包组电压大于第二电池包组，则第一电池包组进行放电，反之，则第二电池包组进行放电；
步骤四：再次比对第一电池包组与第二电池包组的电压大小，当第一电池包组与第二电池包组电压相同时，则将第一电池包组和第二电池包组并联放电；
步骤五：检测到第一电池包组和第二电池包组中一组低于放电阀值时，则终止该一组放电，直到检测到另一组电池包也低于放电阀值，电池包放电结束。
2.根据权利要求1所述梯次利用电池包控制方法，其特征在于：所述充电模式具体为，
2.1检测第一电池包组和第二电池包组内部电池包之间电性参数是否均衡，均衡则进入步骤2.2，不均衡则进入步骤2.3；
2.2分别对第一电池包组和第二电池包组进行充电；
2.3检测到第一电池包组中电池包充电参数不平衡时，则分别对第一电池包组中的电池包单独进行充电，进行电池包不一致性进行调整；
2.4检测到第二电池包组中电池包充电参数不平衡时，则分别对第二电池包组中的电池包单独进行充电，进行电池包不一致性进行调整。
3.根据权利要求1所述梯次利用电池包控制方法，其特征在于：在所述步骤三和步骤四中，还实时监测第一电池包组和第二电池包组的故障信息，如检测到故障信息，则发出报警信息，切断对应故障信息所在电池包组的放电，并将故障信息提供给电池管理系统。
4.权利要求1至3任意一项权利要求所述梯次利用电池包控制方法的系统，其特征在于：设置有至少两个电池包组，每组电池包组间进行并联；
其中第一电池包组设置有第一电池包和第二电池包，所述第一电池包的正端与二极管V1的正极连接，该二极管V1的负极与系统输出正端连接，在所述二极管V1的两端跨接有开关控制模块K1的常开开关，所述第一电池包的负端与所述第二电池包的正端连接，所述第二电池包的负端与系统负端连接；
所述第二电池包的正端还串接开关控制模块K2的常开开关后与系统输出正端连接；
所述第二电池包的正端还串接开关控制模块K3的常开开关后与系统输出负端连接；
其中第二电池包组设置有第三电池包和第四电池包，所述第三电池包的正端与二极管V2的正极连接，该二极管V2的负极与系统输出正端连接，在所述二极管V2的两端跨接有开关控制模块K4的常开开关，所述第三电池包的负端与所述第四电池包的正端连接，该第四电池包的负端与系统负端连接；
所述第四电池包的正端还串接开关控制模块K5的常开开关后与系统输出正端连接；
所述第四电池包的正端还串接开关控制模块K6的常开开关后与系统输出负端连接；
所述开关控制模块K1、开关控制模块K2、开关控制模块K3、开关控制模块K4、开关控制模块K5和开关控制模块K6的控制端分别与控制模块的控制端连接；
在所述第一电池包、第二电池包、第三电池包和第四电池包中均设置有通讯接口，通过该通讯接口分别与所述控制模块进行通讯。
5.根据权利要求4所述梯次电池储能系统电路，其特征在于：在所述系统输出正端设置有电流检测传感器，该电流检测传感器的输出端与所述控制模块的检测端连接。
6.根据权利要求1所述梯次电池储能系统电路，其特征在于：所述开关控制模块K1、开关控制模块K2、开关控制模块K3、开关控制模块K4、开关控制模块K5和开关控制模块K6均为接触器。
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