CN110086220B - 一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法，属于蓄能电池均衡领域。该方法为：将圆心转动电机和电压监测模块分别与控制处理器连接起来；圆心转动电机控制均衡模块连组控制臂的转向角度，控制均衡模块连组控制臂的末端与均衡模块连组连接；蓄能电池极柱连接线圆环呈圆周排布，分别与均衡模块连组和蓄能电池连接；蓄能电池极柱连接线圆环上的触点连接着对应的蓄能电池正极和负极极柱；控制处理器计算每个子电池组中电压的最大标准差，并选定该子电池组作为均衡的对象；将均衡模块连组旋转到第二步中确定的局部蓄能电池区域，然后开始均衡。本发明使用尽可能少的蓄能电池均衡模块，来完成尽可能多的串联蓄能电池的整体均衡工作。
Description
技术领域
本发明属于蓄能电池均衡领域，涉及一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法。
背景技术
蓄能电池均衡技术分为主动均衡和被动均衡。主动均衡由于没有能量损失，是业界的发展方向，但是主动均衡的实现方法有很多，从理念上可以再分成削峰填谷型和并联均衡型两大类。通常被质疑主动均衡影响蓄能电池寿命的，特指削峰填谷这类主动均衡。
削峰填谷，就是把已经电压高的电芯的能量转移一部分出来，给电压低的电芯，从而推迟最低单体电压触及放电。截止阈值和最高单体电压触及充电终止阈值的时间，获得系统提升充入电量和放出电量的效果。
但是在这个过程中，高电压单体和低电压单体都额外的进行了充放。蓄能电池的寿命被称为“循环寿命”，仅仅就这颗电芯来说，额外的充放负担会带来寿命的消耗是一个确定的事，但对蓄能电池包系统而言，总体上是延长了系统寿命还是降低了系统寿命，目前还没有看到明确的实验数据予以证明。
削峰填谷的均衡，包括电容式均衡、电感式均衡和变压器式均衡，此三种均衡方式包括充电过程中的均衡以及静置过程的均衡。另外还有一种主动均衡，叫做并联式均衡，它只在充电过程中发挥作用。
如图1所示，现有的蓄能电池均衡模块采用的均衡方案是：每个模块分散并联安装在每节蓄能电池上，实现长期在线动态均衡，利用开关电源技术，以能量转移方式将高电压蓄能电池的电量转移到低电压蓄能电池，电量转移是双向并行进行，即任何一节高电压蓄能电池的电量，都可以同时并行转移到任何一节低电压蓄能电池，从而达到蓄能电池电压均衡。
现有的均衡技术在均衡效率上是不错的，而且可在全工况(蓄能电池组充电、放电、静止、浮冲)下都能进行工作。但是这个技术必须要求每个串联蓄能电池组中的每个单体蓄能电池都要并联一个均衡模块，存在以下不足之处：
不足点1：全时工作，本身能耗高；
不足点2：在实际应用中的实际成本很高，有多少蓄能电池就需要多少均衡模块；
不足点3：实际应用中，整组蓄能电池电压的标准差往往由个别蓄能电池或局部多个蓄能电池造成，进行全组无差别均衡，会使得均衡系统产生冗余。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法，该方法包括以下步骤：
S1：将圆心转动电机和电压监测模块分别与控制处理器连接起来；所述圆心转动电机控制均衡模块连组控制臂的转向角度，所述控制均衡模块连组控制臂的末端与均衡模块连组连接；蓄能电池极柱连接线圆环呈圆周排布，一端与均衡模块连组连接，另一端与蓄能电池连接；蓄能电池极柱连接线圆环上分布着触点，每个触点连接着对应的蓄能电池正极极柱或负极极柱；
S2：设整体串联蓄能电池组的蓄能电池数量为m，均衡模块连组中的均衡模块数量为n个，待均衡区域的首个蓄能电池在整体蓄能电池组中的序号为i，待均衡区域的最后一个蓄能电池在整体蓄能电池组中的序号为j；
电压监测模块采集整个串联蓄能电池组的电压，并将结果告知控制处理器；
记录整个串联蓄能电池组的全部电压值，并储存m个数组，每个数组中的数值个数为n个，每个数组中的首个数为整组串联蓄能电池组的第i个蓄能电池的电压值，1≤i<m，j≤m+n-1；
每个数组如下阵列所示：
S3：控制处理器计算每个数组中最大的标准差，并选定标准差最大的那个数组作为均衡的对象，即将所述数组作为均衡的局部蓄能电池区域；
S4：将均衡模块连组旋转到第三步中确定的局部蓄能电池区域，然后开始均衡。
本发明的有益效果在于：
本发明使用尽可能少的蓄能电池均衡模块，来完成尽可能多的串联蓄能电池的整体均衡工作，降低成本；添加单体电压监测功能，使得整组串联蓄能电池动态分配成不同的局部串联子电池组别，有针对性的对局部串联蓄能子电池组进行均衡，在减少均衡模块数量的同时，配合监测及控制电路，将整组蓄能电池反复分组反复均衡，进而大幅度提升均衡系统的整体经济性。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为现有技术削峰填谷电池均衡接线示意图；
图2为本发明剖解图；
图3为本发明中蓄能电池与蓄能电池极柱柱连接线圆环连接示意图；
图4为本发明中均衡模块连组示意图。
附图标记：1-圆心转动电机，2-电压监测模块，3-控制处理器，4-均衡模块连组控制臂，5-均衡模块连组，6-蓄能电池极柱柱连接线圆环，7-蓄能电池，8-触点，9-正极极柱，10-负极极柱，11-均衡模块单体，12-均衡模块单体触点。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图2～图4，为一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法，该方法包括以下步骤：
S1：将圆心转动电机1和电压监测模块2分别与控制处理器3连接起来；所述圆心转动电机控制均衡模块连组控制臂4的转向角度，所述控制均衡模块连组控制臂的末端与均衡模块连组5连接；蓄能电池极柱连接线圆环6呈圆周排布，一端与均衡模块连组连接，另一端与蓄能电7池连接；蓄能电池极柱连接线圆环上分布着触点8，每个触点连接着对应的蓄能电池正极极柱9和负极极柱10；均衡模块连组5上设置有均衡模块单体11和均衡模块单体触点12。每个均衡模块单体11上设置有1对均衡模块单体触点12。均衡模块单体触点12与触点8一一对应。
S2：设整体串联蓄能电池组的蓄能电池数量为m，均衡模块连组中的均衡模块数量为n个，待均衡区域的首个蓄能电池在整体蓄能电池组中的序号为i，待均衡区域的最后一个蓄能电池在整体蓄能电池组中的序号为j；
电压监测模块采集整个串联蓄能电池组的电压，并将结果告知控制处理器；
记录整个串联蓄能电池组的全部电压值，并储存m个数组，每个数组中的数值个数为n个，每个数组中的首个数为整组串联蓄能电池组的第i个蓄能电池的电压值，1≤i<m，j≤m+n-1；
每个数组如下阵列所示：
S3：控制处理器计算每个数组中最大的标准差，并选定标准差最大的那个数组作为均衡的对象，即将所述数组作为均衡的局部蓄能电池区域；
S4：将均衡模块连组旋转到S2中确定的局部蓄能电池区域，然后开始均衡。
1)技术问题1：蓄能电池组内部标准差最大的局部区域的确定；
2)技术问题2：如何从蓄能电池组中不同的待均衡区域之间进行切换；
本发明解决的最主要问题是在实现了局部串联蓄能电池区域的均衡后，怎样切换到下一个需要均衡的局部区域。本方案采取的策略是：将整组蓄能电池想象成为一个首尾相连的圆周，圆周上均匀分布着蓄能电池，且按顺时针方向升序排列；将均衡模块想象成为该圆环上的一部分圆弧，该圆弧的长庋是固定的，该圆孤可以在圆周上自由行走，行走到某区域后进行一定时长的均衡工作，在进行完这一区域的均衡工作后，继续行走到下一个需要均衡的区域，两个区域之间可能有交叉的部分。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种蓄能电池组单体电池电压周期化均衡方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S1：将圆心转动电机和电压监测模块分别与控制处理器连接起来；所述圆心转动电机控制均衡模块连组控制臂的转向角度，所述控制均衡模块连组控制臂的末端与均衡模块连组连接；蓄能电池极柱连接线圆环呈圆周排布，一端与均衡模块连组连接，另一端与蓄能电池连接；蓄能电池极柱连接线圆环上分布着触点，每个触点连接着对应的蓄能电池正极极柱或负极极柱；
S2：设整体串联蓄能电池组的蓄能电池数量为m，均衡模块连组中的均衡模块数量为n个，待均衡区域的首个蓄能电池在整体蓄能电池组中的序号为i，待均衡区域的最后一个蓄能电池在整体蓄能电池组中的序号为j；
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