CN111900778A - 一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法与系统 - Google Patents

一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法与系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法，包括充电控制策略，该充电控制策略包括：101）单台可满足充电的输入功率；将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最小值，且系统无保护状态，则闭合充电开关，如果不是最小值，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合充电。本发明还提供了一种铅酸模式下的锂电池并机控制系统。本发明的有益效果是：避免了因充放电过程中不同从机的压差过大而导致的充放电过流问题，增强了系统的充放电的安全系数，降低了电池系统满负荷或者超负荷运行概率，延长了电池寿命，提高了品牌信誉度，降低了售后成本。

Description

一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法与系统
技术领域
本发明涉及锂电池，尤其涉及一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法与系统。
背景技术
近年来，随着锂电池的发展，锂电池已经广泛的被消费者接受和认可，在新产品设计中,原来的铅酸电池也慢慢的被锂电所替代，或者直接将旧产品的铅酸电池替代，进而在锂电池产品中形成一个产品分支叫“铅酸替代产品”。原来的铅酸电池与UPS或者逆变器配套使用时，相互之间是没有通信的，UPS或者逆变器只是检测铅酸电池有没有电压输出和电流输出，如果没有检测到电压，则系统判定电池已经处于保护状态或者损坏；逆变器或者UPS给铅酸电池进行充电时，只是给一个浮充电压进行充电，铅酸电池检测到自己充满时则断开充电回路，放电回路是常开，当市电突然断电时，或者需要电池放电时，则从电池取电，知道铅酸电池检测到自己需要执行放电保护时，则断开放电回路，充电回路在达到恢复条件时候则进行打开充电回路，以便在UPS或则逆变器下一次给铅酸电池充电时，可以随时充电。
但是，在铅酸模式下，对锂电池进行充放电，由于没有数据交互，就不能执行充放电的降流控制策略。所谓的降流控制策略就是，多个锂电池模块并机后，有一个主机实时收集其他从机的实时系统信息，主机根据从机和自身的系统实时状态信息进行判断，通过一定算法得出整个电池系统的最大充电电流和最大放电电流，告知逆变器后，逆变器会根据电池系统发送来的电流值进行实时降低输入或者输出功率的大小。没有数据交互，则充电时候是按照最大充电功率进行充电和放电，假如，电池系统中的某个模块因为温度或者其他原因提前保护，而其他模块可以继续放电或者充电，则这个已经保护的模块就会跟其他电池模块的总压的压差越来越大，如果在放电结束后立马开始充电，或者在充电结束后立马开始进行放电，则由于存在压差的原因，总压最低的那个模块会吸收大部分逆变器给的充电电流，同时也会吸收其他电池模块反灌的电流（因为有压差），则很有可能总压低的这个模块会因为输入的电流过大导致过流保护，则这个模块充不了电，到需要放电时则就没有电量可以放出。长久如此，其他模块都在高负荷运转，降低了使用年限，增加了售后维护频率和成本。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法与系统。
本发明提供了一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法，包括充电控制策略和放电控制策略，其中，所述充电控制策略包括：
101）单台可满足充电的输入功率；
将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最小值，且系统无保护状态，则闭合充电开关，如果不是最小值，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合充电；放电开关保持常开状态；
断开条件：当出现单体过压或过温或充电过流或总压过压的情况，则断开充电开关；
恢复条件：当单体电压下降到恢复电压值或温度恢复到过温恢复值或总压下降到总压过压恢复值或达到充电过流保护状态消失的条件， 则再次闭合充电开关。
作为本发明的进一步改进，在充电控制策略101）中，将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最小值，且系统无保护状态，该保护状态不包含总压过放和单体过放，则闭合充电开关，如果不是总压的最小值，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合充电开关的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合充电开关；放电开关保持常开状态。
作为本发明的进一步改进，所述充电控制策略还包括：
102）至少需要N台才能满足充电输入功率；
需要最小并机数 N =总充电功率P/单台最大充电功率 ；
先检测系统的无保护状态的并机数是否≥N台，
如果小于N，则断开自身充电开关；
如果大于或者等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是倒数的1～N当中的，且自身无保护状态，则闭合充电开关，如果自身总压不是倒数1～N，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合充电开关；
所有无保护状态的从机的放电开关保持常开状态；
断开条件：当无保护状态的并机数小于N，或者当自身出现单体过压或者过温或者充电过流或者总压过压的情况，则断开充电开关；
恢复条件：当单体电压下降到恢复电压值或者温度恢复到过温恢复值或者总压下降到总压过压恢复值或者达到充电过流保护状态消失的条件， 并且，当无保护状态的并机数大于N，则再次闭合充电开关。
作为本发明的进一步改进，在充电控制策略102）中，如果大于或等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是倒数的1～N当中的，且自身无保护状态，该保护状态不包含总压过放和单体过放，则闭合充电开关，如果自身总压不是倒数1～N，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合充电MOS的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合充电开关。
作为本发明的进一步改进，所述放电控制策略包括：
201）单台可满足放电的输出功率；
将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最大值，且系统无保护状态，则闭合放电开关，如果不是总压的最大值，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阀值，则闭合放电开关；
所有无保护状态的从机的放电开关保持常开状态；
断开条件：当出现单体欠压或者过温或者放电过流或者总压过压的情况，则断开放电开关；
恢复条件：当单体电压上升到单体恢复电压值或者温度恢复到过温恢复值或者总压上升到总压欠压恢复值或者达到放电过流保护状态消失的条件， 则再次闭合充电开关。
作为本发明的进一步改进，在放电控制策略201中，将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最大值，且系统无保护状态，该保护状态不包含总压过充和单体过充，则闭合放电开关，如果不是总压的最大值，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合放电MOS的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合放电开关。
作为本发明的进一步改进，所述放电控制策略还包括：
202）至少需要N台才能满足放电输出功率；
需要最小并机数 N =总充电功率P/单台最大放电功率 ；
先检测系统的无保护状态的并机数是否≥N台，
如果小于N，则断开自身放电开关；
如果大于或者等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是最大的1～N当中的，且自身无保护状态，则闭合放电开关，如果自身总压不是最大的1～N，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合放电开关；
所有无保护状态的从机的充电开关保持常开状态；
断开条件：当无保护状态的并机数小于N或者当自身出现单体过放或者过温或者放电过流或者总压欠压的情况，则断开放电开关；
恢复条件：当单体电压上升到恢复电压值或者温度恢复到过温恢复值或者总压上升到总压欠压恢复值或者达到放电过流保护状态消失的条件， 并且，当无保护状态的并机数大于N，则再次闭合放电开关。
作为本发明的进一步改进，在放电控制策略202）中，如果大于或等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是最大的1～N当中的，且自身无保护状态，该保护状态不包含总压过充和单体过充，则闭合放电开关，如果自身总压不是最大的1～N，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合放电MOS的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合放电开关。
本发明还提供了一种铅酸模式下的锂电池并机控制系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述中任一项所述的方法。
本发明的有益效果是：通过上述方案，避免了因充放电过程中不同从机的压差过大而导致的充放电过流问题，增强了系统的充放电的安全系数，降低了电池系统满负荷或者超负荷运行概率，延长了电池寿命，降低了售后成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法，计算无保护状态的从机的平均总压，自身总压跟平均总压做比较，小于等于±1V的，可以闭合充放电MOS或者继电器。
前提：主机与从机之间是带通信的，否则就是纯硬件保护板独立控制。
一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法，具体包括以下内容：
充电控制策略：
101）单台可满足充电的输入功率；
自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最小值，且系统无保护状态（不包含总压过放和单体过放），则闭合充电MOS，如果不是总压的最小值，则与并机的母线总压（也就是已经闭合充电MOS的从机的总压的平均值）做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则可以闭合充电MOS；放电MOS保持常开状态；
断开条件：当出现单体过压、过温、充电过流、总压过压的情况，则断开充电MOS；
恢复条件：当单体电压下降到恢复电压值、温度恢复到过温恢复值、总压下降到总压过压恢复值，以及达到充电过流保护状态消失的条件， 则再次闭合充电MOS；
达到的预期效果： 总压最低的从机先充电，充电过程中总压会上升，其他从机会依据总压的平均值，自动闭合充电MOS，避免因充电过程中不同从机的压差过大而导致的充电过流问题。
102）至少需要N台才能满足充电输入功率；
需要最小并机数 N = P（总充电功率）/单台最大充电功率 ；
先检测系统的无保护状态的并机数是否≥N台，
如果小于N，则断开自身MOS；
如果大于或者等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是倒数的1～N当中的，且自身无保护状态（不包含总压过放和单体过放），则闭合充电MOS，如果自身总压不是倒数1～N，则与并机的母线总压（也就是已经闭合充电MOS的从机的总压的平均值）做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则可以闭合充电MOS；
所有无保护状态的从机的放电MOS保持常开状态；
断开条件：当无保护状态（不包含总压过放和单体过放）的并机数小于N，或者当自身出现单体过压、过温、充电过流、总压过压的情况，则断开充电MOS；
恢复条件：当单体电压下降到恢复电压值、温度恢复到过温恢复值、总压下降到总压过压恢复值，以及达到充电过流保护状态消失的条件， 且当无保护状态的并机数大于N，则再次闭合充电MOS；
达到的预期效果： 最低的N台先充电，充电过程中总压会上升，其他从机会依据总压的平均值，自动闭合充电MOS，避免因充电过程中不同从机的压差过大而导致的充电过流问题。
放电控制策略：
201）单台可满足放电的输出功率；
自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最大值，且系统无保护状态（不包含总压过充和单体过充），则闭合放电MOS，如果不是总压的最大值，则与并机的母线总压（也就是已经闭合放电MOS的从机的总压的平均值）做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则可以闭合放电MOS；
所有无保护状态的从机的放电MOS保持常开状态；
断开条件：当出现单体欠压、过温、放电过流、总压过压的情况，则断开放电MOS；
恢复条件：当单体电压上升到单体恢复电压值、温度恢复到过温恢复值、总压上升到总压欠压恢复值，以及达到放电过流保护状态消失的条件， 则再次闭合充电MOS；
达到的预期效果： 总压最高的从机先放电，放电过程中总压会下降，其他从机会依据总压的平均值，自动闭合放电MOS，避免因放电过程中不同从机的压差过大而导致的放电过流问题。
202）至少需要N台才能满足放电输出功率；
需要最小并机数 N = P（总充电功率）/单台最大放电功率 ；
先检测系统的无保护状态的并机数是否≥N台，
如果小于N，则断开自身MOS；
如果大于或等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是最大的1～N当中的，且自身无保护状态（不包含总压过充和单体过充），则闭合放电MOS，如果自身总压不是最大的1～N，则与并机的母线总压（也就是已经闭合放电MOS的从机的总压的平均值）做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则可以闭合放电MOS；
所有无保护状态的从机的充电MOS保持常开状态；
断开条件：当无保护状态（不包含总压过充和单体过充）的并机数小于N，或者当自身出现单体过放、过温、放电过流、总压欠压的情况，则断开放电MOS；
恢复条件：当单体电压上升到恢复电压值、温度恢复到过温恢复值、总压上升到总压欠压恢复值，以及达到放电过流保护状态消失的条件， 且当无保护状态的并机数大于N，则再次闭合放电MOS；
达到的预期效果： 总压最高的N台先放电，放电过程中总压会下降，其他从机会依据总压的平均值，自动闭合放电MOS，避免因放电过程中不同从机的压差过大而导致的放电过流问题。
本发明还提供了一种铅酸模式下的锂电池并机控制系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述中任一项所述的方法。
本发明提供的一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法与系统，避免了因充放电过程中不同从机的压差过大而导致的充放电过流问题，增强了系统的充放电的安全系数，降低了电池系统满负荷或者超负荷运行概率，延长了电池寿命，提高了品牌信誉度，降低了售后成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：包括充电控制策略和放电控制策略，其中，所述充电控制策略包括：
101）单台可满足充电的输入功率；
将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最小值，且系统无保护状态，则闭合充电开关，如果不是最小值，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合充电；放电开关保持常开状态；
断开条件：当出现单体过压或过温或充电过流或总压过压的情况，则断开充电开关；
恢复条件：当单体电压下降到恢复电压值或温度恢复到过温恢复值或总压下降到总压过压恢复值或达到充电过流保护状态消失的条件， 则再次闭合充电开关。
2.根据权利要求1所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：在充电控制策略101）中，将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最小值，且系统无保护状态，该保护状态不包含总压过放和单体过放，则闭合充电开关，如果不是总压的最小值，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合充电开关的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合充电开关；放电开关保持常开状态。
3.根据权利要求1所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：所述充电控制策略还包括：
102）至少需要N台才能满足充电输入功率；
需要最小并机数 N =总充电功率P/单台最大充电功率 ；
先检测系统的无保护状态的并机数是否≥N台，
如果小于N，则断开自身充电开关；
如果大于或者等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是倒数的1～N当中的，且自身无保护状态，则闭合充电开关，如果自身总压不是倒数1～N，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合充电开关；
所有无保护状态的从机的放电开关保持常开状态；
断开条件：当无保护状态的并机数小于N，或者当自身出现单体过压或者过温或者充电过流或者总压过压的情况，则断开充电开关；
恢复条件：当单体电压下降到恢复电压值或者温度恢复到过温恢复值或者总压下降到总压过压恢复值或者达到充电过流保护状态消失的条件， 并且，当无保护状态的并机数大于N，则再次闭合充电开关。
4.根据权利要求3所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：在充电控制策略102）中，如果大于或等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是倒数的1～N当中的，且自身无保护状态，该保护状态不包含总压过放和单体过放，则闭合充电开关，如果自身总压不是倒数1～N，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合充电MOS的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合充电开关。
5.根据权利要求1所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：所述放电控制策略包括：
201）单台可满足放电的输出功率；
将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最大值，且系统无保护状态，则闭合放电开关，如果不是总压的最大值，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阀值，则闭合放电开关；
所有无保护状态的从机的放电开关保持常开状态；
断开条件：当出现单体欠压或者过温或者放电过流或者总压过压的情况，则断开放电开关；
恢复条件：当单体电压上升到单体恢复电压值或者温度恢复到过温恢复值或者总压上升到总压欠压恢复值或者达到放电过流保护状态消失的条件， 则再次闭合充电开关。
6.根据权利要求5所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：在放电控制策略201中，将自身总压与其他并机从机的总压分别做排序和比较，如果自身总压值是最大值，且系统无保护状态，该保护状态不包含总压过充和单体过充，则闭合放电开关，如果不是总压的最大值，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合放电MOS的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合放电开关。
7.根据权利要求5所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：所述放电控制策略还包括：
202）至少需要N台才能满足放电输出功率；
需要最小并机数 N =总充电功率P/单台最大放电功率 ；
先检测系统的无保护状态的并机数是否≥N台，
如果小于N，则断开自身放电开关；
如果大于或者等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是最大的1～N当中的，且自身无保护状态，则闭合放电开关，如果自身总压不是最大的1～N，则与并机的母线总压做比较，当自身的总压与并机的母线总压的压差小于或者等于设定阈值，则闭合放电开关；
所有无保护状态的从机的充电开关保持常开状态；
断开条件：当无保护状态的并机数小于N或者当自身出现单体过放或者过温或者放电过流或者总压欠压的情况，则断开放电开关；
恢复条件：当单体电压上升到恢复电压值或者温度恢复到过温恢复值或者总压上升到总压欠压恢复值或者达到放电过流保护状态消失的条件， 并且，当无保护状态的并机数大于N，则再次闭合放电开关。
8.根据权利要求7所述的铅酸模式下的锂电池并机控制方法，其特征在于：在放电控制策略202）中，如果大于或等于N，则将自身总压与其他并机的从机的总压做排列，如果自身总压值是最大的1～N当中的，且自身无保护状态，该保护状态不包含总压过充和单体过充，则闭合放电开关，如果自身总压不是最大的1～N，则与并机的母线总压做比较，该母线总压为已经闭合放电MOS的从机的总压的平均值，当自身的总压与并机的母线总压的压差≤1V，则闭合放电开关。
9.一种铅酸模式下的锂电池并机控制系统，其特征在于：包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1至8中任一项所述的方法。
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