CN113394852A - 一种均衡控制方法及储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种均衡控制方法及储能系统,在新增电池模组后,控制装置根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。即本发明中,由于采用了上述包括双向DC/DC装置、控制装置以及多个电池模组以及相应连接关系的储能系统,能够在新增电池模组时,自动对SOC不均衡的电池模组进行SOC调整,最终实现所有的电池模组的SOC均衡,进而提高了储能系统运行的可靠性。

Description

一种均衡控制方法及储能系统
技术领域
本发明涉及储能系统领域,更具体的说,涉及一种均衡控制方法及储能系统。
背景技术
随着用电量需求的不断增加,储能系统,如户用储能系统的应用越来越广泛。
部分储能系统在满足正常运行要求的情况下,还支持电池容量的扩容,即支持储能系统中的电池模组数量的新增。
在储能系统新增电池模组时,若新增的电池模组的SOC(state of charge,荷电状态)与储能系统中原有的电池模组的SOC不一致,此时会导致各个电池模组之间的SOC不均衡,使得储能系统运行可靠性降低。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种均衡控制方法及储能系统,以解决在储能系统新增的电池模组的SOC与储能系统中原有的电池模组的SOC不一致时,储能系统运行可靠性降低的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用了如下技术方案:
一种均衡控制方法,应用于储能系统中的控制装置,所述储能系统包括:双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接;
所述均衡控制方法包括:
根据获取的各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组;
控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
可选地,根据获取的各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,包括:
在所述储能系统新增电池模组或达到预设SOC调整时刻的情况下,判断各个所述电池模组的实时的SOC平均值是否不小于预设SOC平均阈值、以及判断所有的所述电池模组的总电压值是否不小于预设总电压值;
在各个所述电池模组的实时的SOC平均值不小于预设SOC平均阈值、且所有的所述电池模组的总电压值不小于预设总电压值的情况下,获取各个所述电池模组的电压值;
计算各个所述电池模组的电压值之和;
判断所述电压值之和与所述总电压值的差值是否在预设差值范围内;
若是,则根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组。
可选地,根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,包括:
获取各个所述电池模组的SOC值,以及各个所述电池模组的实时的SOC平均值;
确定出与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的SOC值,并将确定出的SOC值对应的电池模组,按照与所述实时的SOC平均值的差值由大到小的顺序依次作为目标电池模组。
可选地,控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止,包括:
控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并调整所述目标电池模组的电流流向,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
可选地,控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并调整所述目标电池模组的电流流向,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止,包括:
获取所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的大小比较结果;
控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并控制所述目标电池模组的电流流向为与所述大小比较结果对应的电流流向;
在按照所述电流流向进行所述目标电池模组的SOC调整的过程中,实时判断所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的差值是否小于指定阈值;
若小于,则重新确定出与实时的SOC平均值的差值大于所述预设阈值、且与实时的SOC平均值的差值最大的目标电池模组,并返回获取所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的大小比较结果这一步骤,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
可选地,控制所述目标电池模组的电流流向为与所述大小比较结果对应的电流流向,包括:
在所述大小比较结果为SOC值大于实时的SOC平均值的情况下,控制所述目标电池模组的电流流向为放电电流流向;所述放电电流流向为电流从所述目标电池模组流向所述双向DC/DC装置的第二侧的电流流向;
在所述大小比较结果为SOC值小于实时的SOC平均值的情况下,控制所述目标电池模组的电流流向为与所述放电电流流向相反的充电电流流向。
可选地,在判断出所述电压值之和与所述总电压值的差值不在预设差值范围内的情况下,还包括:
控制各个所述电池模组关机。
可选地,在所述储能系统包括AC/DC装置的情况下,在判断出各个所述电池模组的实时的SOC平均值小于预设SOC平均阈值、或所有的所述电池模组的总电压值小于预设总电压值的情况下,还包括:
在根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电、且所述AC/DC装置的输入端外接电源的情况下,对需要充电的电池模组进行充电控制操作。
可选地,根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电,包括:
获取各个所述电池模组的SOC值;
将最大SOC值之外的其他SOC值对应的电池模组依次作为需要充电的电池模组。
可选地,对需要充电的电池模组进行充电控制操作,包括:
控制所述需要充电的电池模组对应的开关闭合,并控制所述需要充电的电池模组的电流流向为预设电流流向,以对所述需要充电的电池模组进行充电操作,直至所述需要充电的电池模组的SOC值与所述最大SOC值相同时停止;所述预设电流流向为电流从所述AC/DC装置流向所述双向DC/DC装置的第一侧的电流流向;
在所有的所述电池模组的SOC值均为所述最大SOC值的情况下,控制所述多个电池模组使用通过所述电池模组和所述AC/DC装置构建得到的串联回路进行充电操作,直至各个所述电池模组的SOC值均大于预设SOC阈值时停止。
可选地,在不存在SOC值与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的电池模组的情况下,还包括:
将获取的电池模组的数量记录在开关盒控制装置中的预设位置处。
一种储能系统,包括:
双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接;
所述控制装置用于,根据获取的各个所述电池模组的荷电状态SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
可选地,所述储能系统还包括:
AC/DC装置;
所述AC/DC装置的输入端用于与外接电源连接;所述AC/DC装置的输出端与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;所述AC/DC装置的控制端与所述控制装置连接;
所述控制装置还用于,在根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电、且所述AC/DC装置的输入端外接电源的情况下,对需要充电的电池模组进行充电控制操作。
可选地,所述AC/DC装置包括整流电路和稳压电路;
所述整流电路的输入端用于与外接电源连接,所述整流电路的输出端与所述稳压电路的输入端连接,所述稳压电路的输出端与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;所述整流电路的控制端和所述稳压电路的控制端分别与所述控制装置连接。
可选地,所述控制装置还通过多个所述电池模组与所述储能系统的开关盒控制装置连接。
相较于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种均衡控制方法及储能系统,本发明中的储能系统包括:双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;且各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接。在新增电池模组后,控制装置根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。即本发明中,由于采用了上述包括双向DC/DC装置、控制装置以及多个电池模组以及相应连接关系的储能系统,能够在新增电池模组时,自动对SOC不均衡的电池模组进行SOC调整,最终实现所有的电池模组的SOC均衡,进而提高了储能系统运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种电池模组连接的场景示意图;
图2为本发明实施例提供的一种储能系统的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的另一种储能系统的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的再一种储能系统的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种均衡控制方法的方法流程图;
图6为本发明实施例提供的另一种均衡控制方法的方法流程图;
图7为本发明实施例提供的再一种均衡控制方法的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
随着用电量需求的不断增加,储能系统,如户用储能系统的应用越来越广泛。
部分储能系统在满足正常运行要求的情况下,还支持电池容量的扩容或减配,即支持储能系统中的电池模组数量的新增和减少。
在减少电池模组时,不会造成各电池模组间的容量及模组间的电压的不均衡。但是在增加电池模组时,可能会造成各电池模组间的容量及模组间的电压的不均衡,具体的,在储能系统新增电池模组时,若新增的电池模组的SOC(state of charge,荷电状态)与储能系统中原有的电池模组的SOC不一致,此时会导致各个电池模组之间的SOC不均衡,使得储能系统运行可靠性降低。
为了解决SOC不均衡的问题,可以人工手动对新增的电池模组进行维护,将其SOC调整至与储能系统中的原有的SOC一致,然后将新增的电池模组配置到储能系统中,并投切使用。在使用过程中,还需人工定期维护。
参照图1,图1中的左侧图中包括电池模组PACK1、PACK2……PACKn(n为正整数),新增的电池模组可以是PACKn+1,人工将PACKn+1的SOC调整后,投入系统使用,其中,各个电池模组串联,且是PACKn+1-PACK1由上到下放置,且由控制盒SG控制。
上述这种SOC调整方式费事费力,人工维护成本较高,而且人工调整准确度较低。
为此,发明人经过研发发现,设置了一种能够在储能系统新增电池模组时,自动且准确地调整各个电池模组的SOC均衡的系统和方法。
具体的,本发明实施例中的储能系统,包括:双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;且各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接。在新增电池模组后,控制装置根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。即本发明中,由于采用了上述包括双向DC/DC装置、控制装置以及多个电池模组以及相应连接关系的储能系统,能够在新增电池模组时,自动对SOC不均衡的电池模组进行SOC调整,最终实现所有的电池模组的SOC均衡,进而提高了储能系统运行的可靠性。
在上述内容的基础上,本发明实施例提供了一种储能系统,参照图2,可以包括:
双向DC/DC装置12、控制装置11、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置11分别与各个所述电池模组、所述双向DC/DC装置12、以及所述开关连接;参照图2,图2中的电池模组仅是示意所示,给出了四个电池模组(PACK)131、132、133和134。其中,电池模组131可以是新增的电池模组。需要说明的是,在实际应用中,电池模组的数量可以根据实际应用场景而定,具体不做要求。另外,电池模组的电压值一般在50-80V。
本实施例中的采用双向DC/DC装置12,是由于电池模组既可以充电,也可以放电,充放电的电流流向不同,所以采用双向DC/DC装置12,以实现不同的电流流向,进而能够实现电池模组的充电和放电操作。
本实施例中的控制装置11可以是控制板,控制板和上述的双向DC/DC装置12可以放置在均衡控制盒中。
控制装置11分别与各个所述电池模组连接,实现了与电池模组的通信以及控制。通信内容可以是各个电池模组上报所在的电池模组的SOC值、电压值、电池容量、电芯温度等信息。控制信息可以是控制装置11控制电池模组中的开关的关断和导通信息,以及电流流向等。
所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置12的第一侧,如图2中的高压侧连接;各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置12的第二侧,如图2中的低压侧连接。
参照图2,多个电池模组通过连接线011、012串联,并且串联后的输出端与双向DC/DC装置12的高压侧两个端口连接。
此外,在上述多个电池模组串联的基础上,多个电池模组还通过开关与连接线021和022连接。
电池模组的输出端会连接两个开关,具体可以是,电池模组的正极通过一开关与双向DC/DC装置12的低压侧的一个端口连接。电池模组的负极通过另一开关与双向DC/DC装置12的低压端的另一个端口连接,以通过开关导通至少一个电池模组。
本实施例中的开关可以是电子可控开关,受控于上述的控制装置11,本实施例中,对具体开关类型不做要求。
需要说明的是,本实施例中的电池模组在串联关系的基础上,还通过对应的开关与所述双向DC/DC装置12的第二侧,如图2中的低压侧连接,相比与现有技术中的串联方式,电路连接结构复杂,通过该复杂的连接结构,可以实现独立的电池模组的充放电,从而调整各个电池模组的SOC均衡。
另外,本实施例中设置开关,是为了在一个电池模组的SOC值较高或较低时,通过闭合该电池模组的开关,使得该电池模组进行充放电操作。在实际应用中,正常情况下,开关是关断状态的,若是需要对该电池模组进行充放电操作,则控制装置11控制该电池模组的开关导通。
一般情况下,在控制开关导通时,同一时刻仅控制一个开关导通,即同一时刻仅对一个电池模组进行充放电操作。此外,若是多个连续的电池模组的SOC均高或均低,此时可以控制SOC均高或均低的连续的电池模组的开关导通,实现多个电池模组同时进行充放电操作。举例来说,假设电池模组131和电池模组132的SOC均高,则控制电池模组131的上边的开关导通,控制电池模组132的下边的开关导通,实现电池模组131和电池模组132同时放电。
本实施例中的,所述控制装置11用于,根据获取的各个所述电池模组的荷电状态SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置12所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
在上述内容的基础上,本发明的另一实施例中,若是数量较少的电池模组的SOC较低,可以通过内部电能循环的方式实现,但是在实际应用中,若是所有的电池模组的SOC均较低(实时的SOC平均值小于预设SOC平均阈值)或所有的所述电池模组的总电压值小于预设总电压值,则说明电池模组整体电量不足,此时,可以外接电源以为电池模组充电。则参照图3,所述储能系统还包括:
AC/DC装置14;
所述AC/DC装置14的输入端(L和N)用于与外接电源连接,外接电源可以是市电等。
所述AC/DC装置14的输出端与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置12的第一侧连接;所述AC/DC装置14的控制端与所述控制装置11连接,实现控制装置11对AC/DC装置14的控制与检测。
所述控制装置11还用于,在根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电、且所述AC/DC装置14的输入端外接电源的情况下,对需要充电的电池模组进行充电控制操作。
更具体的,所述AC/DC装置14包括整流电路141和稳压电路142;
所述整流电路141的输入端用于与外接电源连接,所述整流电路141的输出端与所述稳压电路142的输入端连接,所述稳压电路142的输出端与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置12的第一侧连接;所述整流电路141的控制端和所述稳压电路142的控制端分别与所述控制装置11连接。
其中,所述稳压电路142的输出端在与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置12的第一侧连接时,设置了二极管,二极管用于实现防止电流回流。
整流电路141的具体实现方式参照图3,由多个二极管连接而成。两条并联支路,每一并联支路有两个同方向的二极管,两个并联支路中的两个二极管的连接点与L或N连接。并联支路的输出端即为整流电路141的输出端。
本发明的另一实现方式中,参照图4,所述控制装置11还通过多个所述电池模组与所述储能系统的开关盒控制装置15连接。
具体的,参照图4,控制装置11设置有Vcc端口、GnD端口和CTL端口,电池模组内部设置有电池管理单元BMU,BMU设置有端口V-G,在与外接连接时,通过端口V-G连接。
控制装置11的Vcc端口与连接线031连接,GnD端口与连接线032连接,最终通过多个电池模组与开关盒控制装置15的24v电源连接,用于提供电源。
控制装置11的CTL端口连接连接线04,并通过多个电池模组与开关盒控制装置15的CTL端口连接,此线路主要用于实现DCDC控制,即控制双向DC/DC装置12的电流流向是从第二侧往第一侧,还是从第一侧往第二侧。
控制装置11通过连接线051和052与开关盒控制装置15的RS485端口连接,该线路主要用于实现通信,如各个电池模组上报所在的电池模组的SOC值、电压值、电池容量、电芯温度等信息。
此外,各个电池模组通过菊花链061、062通信,并且连接至开关盒控制装置15的菊花链端口。
开关盒控制装置15的总压端口与串联的电池模组的两端通过连接线071、072连接,用于检测所有的电池模组的总电压。
各个电池模组和开关盒控制装置15设置在底座上,底座用于实现固定功能。
本实施例中,储能系统包括:双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;且各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接。在新增电池模组后,控制装置根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。即本发明中,由于采用了上述包括双向DC/DC装置、控制装置以及多个电池模组以及相应连接关系的储能系统,能够在新增电池模组时,自动对SOC不均衡的电池模组进行SOC调整,最终实现所有的电池模组的SOC均衡,进而提高了储能系统运行的可靠性。
在上述内容的基础上,本发明的另一实施例提供了一种均衡控制方法,应用于上述的储能系统中的控制装置,参照图5,所述均衡控制方法包括:
S11、根据获取的各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组。
本实施例中,确定出的目标电池模组是与其他的电池模组的SOC值相差较大的电池模组,具体的,评价SOC相差是否较大,可以通过将SOC值与所有的电池模组的实时的SOC平均值进行比对,筛选出与SOC平均值相差最大的SOC值,该SOC值对应的电池模组即为最先需要调整的电池模组。
此外,还可以筛选出与实时的SOC平均值相差大于预设阈值的SOC值,筛选出的SOC值对应的电池模组均可以作为目标电池模组,在进行SOC调整时,优先按照与实时的SOC平均值的差值大小,由大到小的顺序进行排序,并依次作为目标电池模组,在进行SOC值调整时,按照与实时的SOC平均值的差值大小,由大到小的顺序进行调整。
需要说明的是,在新增电池模组时,若是新增的电池模组与实时的SOC平均值相差大于预设阈值,则可以作为被调整的对象。
本发明的另一实现方式中,给出了步骤S11的具体实现过程,参照图6,可以包括:
S21、判断储能系统是否新增电池模组或是否达到预设SOC调整时刻;若储能系统新增电池模组或达到预设SOC调整时刻,则执行步骤S22。
具体的,可以在储能系统新增电池模组时,对储能系统中的电池模组的SOC进行均衡操作。此外,还可以是定期对电池模组的SOC进行均衡操作。如每隔5天进行一次电池模组SOC检测,并对不均衡的电池模组进行SOC均衡操作。
此外,本发明实施例中还指出删减电池模组,此时只需要把电池模组摘除即可。
S22、判断各个所述电池模组的实时的SOC平均值是否不小于预设SOC平均阈值、以及判断所有的所述电池模组的总电压值是否不小于预设总电压值;若是则执行步骤S23。
在所述储能系统新增电池模组或达到预设SOC调整时刻的情况下,判断各个所述电池模组的实时的SOC平均值是否不小于预设SOC平均阈值、以及判断所有的所述电池模组的总电压值是否不小于预设总电压值。
若是各个所述电池模组的实时的SOC平均值不小于预设SOC平均阈值、以及所有的所述电池模组的总电压值不小于预设总电压值,说明目前电池模组的整体电量还未过低,可以通过内部循环方式进行SOC均衡。
若是各个所述电池模组的实时的SOC平均值小于预设SOC平均阈值、或所有的所述电池模组的总电压值小于预设总电压值,说明目前电池模组的整体电量过低,不能通过内部循环方式进行SOC均衡,只能是通过外接电源方式进行SOC均衡以及整体电池模组的充电。
其中,预设SOC平均阈值以及预设总电压值是技术人员根据实际应用场景设定。
S23、获取各个所述电池模组的电压值。
具体的,在各个所述电池模组的实时的SOC平均值不小于预设SOC平均阈值、且所有的所述电池模组的总电压值不小于预设总电压值的情况下,获取各个所述电池模组的电压值。
此时,控制装置可以通过图4中的RS485端口获取各个电池模组上报的所在的电池模组的SOC值、电压值、电池容量、电芯温度等信息。
S24、计算各个所述电池模组的电压值之和。
具体的,对获取的所有的电压值进行求和,求和结果即可作为电压值之和。
本实施例中,计算各个所述电池模组的电压值之和,是为了判断独立采集的各个电池模组的电压值是否和开关盒控制模块采集的整体的总电压值是否一致。
S25、判断所述电压值之和与所述总电压值的差值是否在预设差值范围内;若是,则执行步骤S26。
具体的,若是一致,则说明储能系统的电压正常,可以进行SOC均衡操作。
若是不一致,则说明储能系统的电压不正常,此时控制装置控制各个所述电池模组关机。具体的,可以输出关机信号至各个电池模组的BMU,以使BMU控制电池模组关机。
S26、根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组。
具体的,可以获取各个所述电池模组的SOC值,以及各个所述电池模组的实时的SOC平均值。其中,实时的SOC平均值是所有的电池模组的SOC值的平均值。
然后,确定出与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的SOC值,并将确定出的SOC值对应的电池模组,按照与所述实时的SOC平均值的差值由大到小的顺序依次作为目标电池模组。
具体的,计算出实时的SOC平均值之后,计算各个SOC值与实时的SOC平均值的差值,按照差值由大到小的顺序,确定出与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的SOC值,并依次将确定出的SOC值对应的电池模组作为目标电池模组。
举例说明,有5个电池模组,对应的SOC值分别为10、15、20、25、50。则其SOC平均值为24。则根据与SOC平均值的差值的排序结果为50、10、15、20,设定预设阈值是5,则与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的SOC值为50、10、15,这三个SOC对应的电池模组作为目标电池模组,且依次作为电池模组的顺序是SOC为50对应的电池模组、SOC为10对应的电池模组和SOC为15对应的电池模组。
此外,在不存在SOC值与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的电池模组的情况下,可以将获取的电池模组的数量记录在开关盒控制装置中的预设位置处。
具体的,控制器可以将检测到的BMU的数量、各个所述电池模组的电压值之和、以及电池模组的总电压值存储到开关盒控制装置的闪存flash中。
S12、控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
在实际应用中,控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并调整所述目标电池模组的电流流向,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
具体的,参照图7,“控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并调整所述目标电池模组的电流流向,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止”可以包括:
S31、获取所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的大小比较结果。
本实施例中,比较目标电池模组的SOC值是大于还是小于实时的SOC平均值,得到大小比较结果。
大小比较结果包括SOC值大于实时的SOC平均值和SOC值小于实时的SOC平均值两种情况。
S32、控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并控制所述目标电池模组的电流流向为与所述大小比较结果对应的电流流向。
具体的,本实施例中,同一时刻选择的目标电池模组的数量优选为一个。假设选取的目标电池模组为图1中的电池模组131,则发送开关导通指令至电池模组131中的BMU,使得BMU控制开关导通。
然后,控制装置通过连接线04实现DCDC控制,即控制电流流向。具体的:
在所述大小比较结果为SOC值大于实时的SOC平均值的情况下,说明电池模组需要进行放电操作,此时控制所述目标电池模组的电流流向为放电电流流向;所述放电电流流向为电流从所述目标电池模组流向所述双向DC/DC装置的第二侧的电流流向。
这样,电池模组多余的电量就能够释放到储能系统中,为所有的电池模组充电。
在所述大小比较结果为SOC值小于实时的SOC平均值的情况下,说明电池模组需要进行充电操作,控制所述目标电池模组的电流流向为与所述放电电流流向相反的充电电流流向。此时,所有的电池模组的电能为该目标电池模组充电。
需要说明的是,在通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整过程中,会实时确定均衡电压电流,然后使用确定的均衡电压电流进行均衡操作,并且实时监测调整过程。
S33、判断所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的差值是否小于指定阈值;若是,则执行步骤S34。
具体的,目标电池模组在不断充电或放电的过程中,其SOC值不断改变,同样所有的电池模组的实时的SOC平均值也在不断改变,且目标电池模组的SOC值不断接近所有的电池模组的实时的SOC平均值。
若是目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的差值小于指定阈值(可以为接近于0的一个数值),即说明目标电池模组的SOC值已经接近实时的SOC平均值。此时可以停止目标电池模组的充放电操作。
S34、判断是否存在SOC值与实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的电池模组;若是,则执行步骤S35。
由于实时的SOC平均值不断改变,可能会导致以前确定的目标电池模组与新的实时的SOC值接近,不再需要进行充放电操作。所以,本实施例中,需要重新判断是否存在SOC值与实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的电池模组。
S35、重新确定出与实时的SOC平均值的差值大于所述预设阈值、且与实时的SOC平均值的差值最大的目标电池模组。
若存在SOC值与实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的电池模组,则说明还有电池模组需要充放电操作。此时,重新确定出与实时的SOC平均值的差值大于所述预设阈值、且与实时的SOC平均值的差值最大的目标电池模组。
执行步骤S35后,返回执行步骤S31,直至所有的电池模组的SOC均衡时停止。本实施例中的均衡是指各个电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的差值小于指定阈值,即各个电池模组的SOC值均接近平均值,也就说明了各个电池模组的SOC值相差较差,实现了SOC均衡。
为了本领域技术人员能够更加清楚的了解本发明,仍以上述的“有5个电池模组,对应的SOC值分别为10、15、20、25、50。则其SOC平均值为24”为例,对均衡过程进行详细说明。
均衡过程为:
1)确定了需要均衡的电池模组,这里假定为M10,M15,M50(具体确定过程参照上述相应部分);
2)确定了三个需要均衡的电池模组后,则均衡后这三个的SOC值为一致的为:Mx,则均衡前、后总能量近似看为相同的,所以有10+15+20+25+50=3*Mx+20+25,则计算得Mx=25。则M10、M15、M50均衡结束后最终容量均为:M25;
3)假定M10、M15、M50均衡放出的能量为X1、X2、X3则有计算公式:
10-X1+((X1+X2+X3)/5)=25
15-X2+((X1+X2+X3)/5)=25
20+((X1+X2+X3)/5)=20
25+((X1+X2+X3)/5)=25
50-X3+((X1+X2+X3)/5)=25
则计算得:X1=-5、X2=-10、X3=25
4)均衡控制器控制M10、M15、M50三个模组进行均衡操作,分别控制对M10充电5个单位的SOC,对M15充电10个单位的SOC,对M5放电25个单位的SOC。均衡结束后,不考虑损耗时,最终的5个模组的SOC为25、25、20、25、25。
此时实时的SOC平均值为24,各个SOC与平均值的差值均小于5,则均衡完成。
在所有的电池模组SOC均衡后,发送关机指令至各个电池模组的BMU,以使BMU控制电池模组关机。
本实施例中,能够根据各个电池模组的SOC值,利用上述的双向DC/DC装置构建的回路对需要进行SOC均衡的电池模组进行充放电操作,最终实现了所有的电池模组的SOC均衡。
另外,本实施例中,可以满足用户对新增电池模组的需求,新模组添加入储能系统后,不需要人工参与修改储能系统参数,储能系统会自动对新添加的模组进行能量充放电校准,并保存修改后的系统参数并运行,免去人工维护的工作,更加智能化,客户体验友好。
此外,本发明不需要专业的电池系统维护设备,控制装置会定时对系统总容量和模组的容量进行充放电校准及模组间均衡处理,确保控制装置对电池的各状态信息准确掌握。若出现不均衡现象时,可以自我均衡,延长系统使用寿命及保证优秀的系统的可重放容量特性。
本发明的另一实现方式中,若是储能系统包括上述的AC/DC装置,且AC/DC装置的具体结构参照图3,则在判断出各个所述电池模组的实时的SOC平均值小于预设SOC平均阈值、或所有的所述电池模组的总电压值小于预设总电压值的情况下,说明,电池模组整体电量较低,此时需要外接电源,然后先进行SOC均衡,然后对所有的电池模组进行整体充电。
此时,均衡控制方法还包括:
在根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电、且所述AC/DC装置的输入端外接电源的情况下,对需要充电的电池模组进行充电控制操作。
具体的,根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电,包括:
获取各个所述电池模组的SOC值,将最大SOC值之外的其他SOC值对应的电池模组依次作为需要充电的电池模组。
本实施例中,在实现SOC均衡时,采用的方式是将除了具有最大SOC之外的所有的电池模组进行充电操作,使其SOC值调整值最大SOC。在进行充电时,同一时刻仅对一个电池模组充电。所以,本实施例中,将最大SOC值之外的其他SOC值对应的电池模组依次作为需要充电的电池模组。
另外,对需要充电的电池模组进行充电控制操作,包括:
1)控制所述需要充电的电池模组对应的开关闭合,并控制所述需要充电的电池模组的电流流向为预设电流流向,以对所述需要充电的电池模组进行充电操作,直至所述需要充电的电池模组的SOC值与所述最大SOC值相同时停止;所述预设电流流向为电流从所述AC/DC装置流向所述双向DC/DC装置的第一侧的电流流向。
具体的,电流流向为:
按照所述AC/DC装置、所述双向DC/DC装置的第一侧、所述双向DC/DC装置的第二侧、所述需要充电的电池模组的顺序流动的电流流向。
对于一需要充电的电池模组,参照图3,外接电源通过AC/DC装置、双向DC/DC装置为需要充电的电池模组充电,使其SOC与最大SOC值相同时停止。
若一个需要充电的电池模组充电完毕,则对下一个电池模组进行充电操作,直至所有的电池模组的SOC均为最大SOC时停止。
2)在所有的所述电池模组的SOC值均为所述最大SOC值的情况下,控制所述多个电池模组使用通过所述电池模组和所述AC/DC装置构建得到的串联回路进行充电操作,直至各个所述电池模组的SOC值均大于预设SOC阈值时停止。
在所有的所述电池模组的SOC值均为所述最大SOC值的情况下,调整电流流向,此时双向DC/DC装置不再工作,直接通过AC/DC装置与电池模组的串联回路,为所有的电池模组一起充电,在每个电池模组的SOC值大于预设SOC阈值时停止。预设SOC阈值可以是90%等,具体可以是技术人员根据实际应用场景设定。
需要说明的是,在对电池模组进行SOC调整过程中,会实时确定均衡电压电流,然后使用确定的均衡电压电流进行均衡操作,并且实时监测调整过程。
另外,在所有的电池模组SOC达到预设SOC阈值后,发送关机指令至各个电池模组的BMU,以使BMU控制电池模组关机。
本实施例中,在整体电量过低时,先对电池模组独立充电,将所有的电池模组的SOC值调整为一致,然后对所有的电池模组进行统一充电,使其SOC值达到所需的SOC阈值时停止。
并且,本实施例中,能够定期对电池模组进行维护,调整不均衡的电池模组,使所有的电池模组达到SOC均衡,整个过程由控制装置自动实现,不需要人工维护电池模组,节省人力。
此外,若需要给储能系统中的电池模组进行强制充电维护时,只需要外部连接交流电输入,操作简单。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种均衡控制方法,其特征在于,应用于储能系统中的控制装置,所述储能系统包括:双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接;
所述均衡控制方法包括:
根据获取的各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组;
控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
2.根据权利要求1所述的均衡控制方法,其特征在于,根据获取的各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,包括:
在所述储能系统新增电池模组或达到预设SOC调整时刻的情况下,判断各个所述电池模组的实时的SOC平均值是否不小于预设SOC平均阈值、以及判断所有的所述电池模组的总电压值是否不小于预设总电压值;
在各个所述电池模组的实时的SOC平均值不小于预设SOC平均阈值、且所有的所述电池模组的总电压值不小于预设总电压值的情况下,获取各个所述电池模组的电压值;
计算各个所述电池模组的电压值之和;
判断所述电压值之和与所述总电压值的差值是否在预设差值范围内;
若是,则根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组。
3.根据权利要求2所述的均衡控制方法,其特征在于,根据各个所述电池模组的SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,包括:
获取各个所述电池模组的SOC值,以及各个所述电池模组的实时的SOC平均值;
确定出与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的SOC值,并将确定出的SOC值对应的电池模组,按照与所述实时的SOC平均值的差值由大到小的顺序依次作为目标电池模组。
4.根据权利要求1所述的均衡控制方法,其特征在于,控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止,包括:
控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并调整所述目标电池模组的电流流向,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
5.根据权利要求4所述的均衡控制方法,其特征在于,控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并调整所述目标电池模组的电流流向,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止,包括:
获取所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的大小比较结果;
控制所述目标电池模组对应的开关闭合,并控制所述目标电池模组的电流流向为与所述大小比较结果对应的电流流向;
在按照所述电流流向进行所述目标电池模组的SOC调整的过程中,实时判断所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的差值是否小于指定阈值;
若小于,则重新确定出与实时的SOC平均值的差值大于所述预设阈值、且与实时的SOC平均值的差值最大的目标电池模组,并返回获取所述目标电池模组的SOC值与实时的SOC平均值的大小比较结果这一步骤,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
6.根据权利要求5所述的均衡控制方法,其特征在于,控制所述目标电池模组的电流流向为与所述大小比较结果对应的电流流向,包括:
在所述大小比较结果为SOC值大于实时的SOC平均值的情况下,控制所述目标电池模组的电流流向为放电电流流向;所述放电电流流向为电流从所述目标电池模组流向所述双向DC/DC装置的第二侧的电流流向;
在所述大小比较结果为SOC值小于实时的SOC平均值的情况下,控制所述目标电池模组的电流流向为与所述放电电流流向相反的充电电流流向。
7.根据权利要求2所述的均衡控制方法,其特征在于,在判断出所述电压值之和与所述总电压值的差值不在预设差值范围内的情况下,还包括:
控制各个所述电池模组关机。
8.根据权利要求2所述的均衡控制方法,其特征在于,在所述储能系统包括AC/DC装置的情况下,在判断出各个所述电池模组的实时的SOC平均值小于预设SOC平均阈值、或所有的所述电池模组的总电压值小于预设总电压值的情况下,还包括:
在根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电、且所述AC/DC装置的输入端外接电源的情况下,对需要充电的电池模组进行充电控制操作。
9.根据权利要求8所述的均衡控制方法,其特征在于,根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电,包括:
获取各个所述电池模组的SOC值;
将最大SOC值之外的其他SOC值对应的电池模组依次作为需要充电的电池模组。
10.根据权利要求9所述的均衡控制方法,其特征在于,对需要充电的电池模组进行充电控制操作,包括:
控制所述需要充电的电池模组对应的开关闭合,并控制所述需要充电的电池模组的电流流向为预设电流流向,以对所述需要充电的电池模组进行充电操作,直至所述需要充电的电池模组的SOC值与所述最大SOC值相同时停止;所述预设电流流向为电流从所述AC/DC装置流向所述双向DC/DC装置的第一侧的电流流向;
在所有的所述电池模组的SOC值均为所述最大SOC值的情况下,控制所述多个电池模组使用通过所述电池模组和所述AC/DC装置构建得到的串联回路进行充电操作,直至各个所述电池模组的SOC值均大于预设SOC阈值时停止。
11.根据权利要求3所述的均衡控制方法,其特征在于,在不存在SOC值与所述实时的SOC平均值的差值大于预设阈值的电池模组的情况下,还包括:
将获取的电池模组的数量记录在开关盒控制装置中的预设位置处。
12.一种储能系统,其特征在于,包括:
双向DC/DC装置、控制装置、多个电池模组以及所述电池模组对应的开关;所述控制装置分别与所述双向DC/DC装置、各个所述电池模组、以及所述开关连接;所述多个电池模组串联、且串联后的输出端与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;各个所述电池模组的输出端分别通过对应的开关与所述双向DC/DC装置的第二侧连接;
所述控制装置用于,根据获取的各个所述电池模组的荷电状态SOC值,从所述多个电池模组中确定出需要进行SOC调整的目标电池模组,并控制所述目标电池模组对应的开关闭合,以通过所述双向DC/DC装置所在回路对所述目标电池模组进行SOC调整,直至所述多个电池模组的SOC均衡时停止。
13.根据权利要求12所述的储能系统,其特征在于,所述储能系统还包括:
AC/DC装置;
所述AC/DC装置的输入端用于与外接电源连接;所述AC/DC装置的输出端与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;所述AC/DC装置的控制端与所述控制装置连接;
所述控制装置还用于,在根据获取的各个所述电池模组的SOC值确定出至少一个所述电池模组需要充电、且所述AC/DC装置的输入端外接电源的情况下,对需要充电的电池模组进行充电控制操作。
14.根据权利要求13所述的储能系统,其特征在于,所述AC/DC装置包括整流电路和稳压电路;
所述整流电路的输入端用于与外接电源连接,所述整流电路的输出端与所述稳压电路的输入端连接,所述稳压电路的输出端与所述多个电池模组串联、且与所述双向DC/DC装置的第一侧连接;所述整流电路的控制端和所述稳压电路的控制端分别与所述控制装置连接。
15.根据权利要求12所述的储能系统,其特征在于,所述控制装置还通过多个所述电池模组与所述储能系统的开关盒控制装置连接。
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