CN114362288B

CN114362288B - 电池簇间均衡调节方法、系统及存储介质

Info

Publication number: CN114362288B
Application number: CN202111492312.5A
Authority: CN
Inventors: 李光立; 田军; 冯朝金; 石桥; 汪超; 尹晨晖
Original assignee: Shenzhen Clou Electronics Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Clou Electronics Co Ltd
Priority date: 2021-12-08
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2024-02-23
Anticipated expiration: 2041-12-08
Also published as: CN114362288A

Abstract

本申请公开了一种电池簇间均衡调节方法、系统及存储介质，涉及电池技术领域。电池簇间均衡调节方法，包括：获取多个预设的电池簇集中每一电池簇的荷电状态；计算电池簇集中所有电池簇的平均荷电状态，以及每一电池簇的荷电状态与平均荷电状态的第一荷电差值，得到第一荷电差值大于预设值的多个第一电池簇；断开第一电池簇与汇流母线的连接，并将与第一电池簇对应的调节装置连通均衡母线；根据与汇流母线断开连接的每一第一电池簇的荷电状态，调节对应的调节装置。本申请的电池簇间均衡调节方法，能够更为简单地对电池簇间的荷电状态进行均衡调节，有效降低了电池簇间的系统损耗，能源利用率高，并且调节成本低。

Description

电池簇间均衡调节方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池簇间均衡调节方法、系统及存储介质。

背景技术

相关技术中，随着新能源行业的不断发展，电池簇作为储存与释放电能的关键部件，也得到了更加广泛的应用。在储能电池系统中，多个电池簇并联构成了储能系统的关键设备，直接影响到储能系统的安全运行。在储能电池系统中，电池簇在运行一段时间后，会因为各种因素导致电池簇之间的SOC(电池的荷电状态，指电池中剩余电荷的可用状态)出现不一致。然而，当出现SOC不一致的情况时，电池簇之间的SOC差异会影响储能电池系统在额定功率下的充放电量，导致储能电池系统的最大可用容量变小。为此，通常会通过设置调节装置对每一个电池簇进行调节，使每一个电池簇的SOC达到一致。但是此种调节方式，调节装置的控制方法较为复杂，复杂的控制方法通常需要较为复杂的电路结构进行配合，进而导致在生产过程中需要更加繁琐的生产工艺，无形中增加了调节装置的制造成本；此外，在复杂的控制方法调节SOC时，由于每一次控制都会产生系统控制上的功率损耗，复杂的控制方法会需要更多次数的控制，进而会产程更大的系统损耗，导致调节成本较高，不利于能源的高效率利用。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电池簇间均衡调节方法、系统及存储介质，能够更为简单地对电池簇间的荷电状态进行均衡调节，有效降低了电池簇间的系统损耗，能源利用率高，并且调节成本低。

根据本申请的第一方面实施例的电池簇间均衡调节方法，包括：

获取多个预设的电池簇集中每一电池簇的荷电状态；其中，每一所述电池簇对应连接一个调节装置，每一所述调节装置均与均衡母线连接；

计算所述电池簇集中所有所述电池簇的平均荷电状态，以及每一所述电池簇的荷电状态与所述平均荷电状态的第一荷电差值，得到所述第一荷电差值大于预设值的多个第一电池簇；

断开所述第一电池簇与汇流母线的连接，并将与所述第一电池簇对应的所述调节装置连通所述均衡母线；

根据与所述汇流排断开连接的每一所述第一电池簇的荷电状态，调节对应的所述调节装置。

根据本申请实施例的电池簇间均衡调节方法，至少具有如下有益效果：首先，获取多个预设的电池簇集中每一电池簇的荷电状态，并计算出电池簇集中所有电池簇的平均荷电状态，以及每一电池簇的荷电状态与平均荷电状态的第一荷电差值，得到第一荷电差值大于预设值的多个第一电池簇；然后，断开第一电池簇与汇流母线的连接，并将与第一电池簇对应的调节装置连通均衡母线；最后，根据与汇流母线断开连接的每一第一电池簇的荷电状态，调节对应的调节装置。本申请实施例的电池簇间均衡调节方法，只需为每一电池簇配备一个调节装置，再通过设置均衡母线，将多个电池簇的调节装置进行并联，当任意两个电池簇间的荷电状态不一致时，则通过调节装置、均衡母线进行对应的充放电，就能实现荷电状态的均衡调节。一方面，无须采用复杂的控制方法，控制方式简单，使得系统损耗低，进而降低了调节成本；另一方面，在设置均衡母线后，调节装置只需在额定功率以下运行就可以进行均衡调节，进而减少了均衡调节的功率损耗，进一步降低了系统损耗，能源利用率高。因此，本申请的电池簇间均衡调节方法，能够更为简单地对电池簇间的荷电状态进行均衡调节，有效降低了电池簇间的系统损耗，能源利用率高，并且调节成本低。

根据本申请的一些实施例，所述根据与所述汇流母线断开连接的每一所述第一电池簇的荷电状态，调节对应的所述调节装置，包括：

将所述荷电状态高于所述平均荷电状态的所述第一电池簇对应的所述调节装置设置为放电；

将所述荷电状态低于所述平均荷电状态的所述第一电池簇对应的所述调节装置设置为充电；

根据所述平均荷电状态、预设调节策略，为每一所述第一电池簇对应的所述调节装置设置调节功率。

根据本申请的一些实施例，所述根据所述平均荷电状态、预设调节策略，为每一所述第一电池簇对应的所述调节装置设置调节功率，包括：

根据所述第一荷电差值，比较得到最大的第二荷电差值；

根据每一所述第一电池簇对应的调节装置配置的最大功率、所述第一荷电差值、所述第二荷电差值，得到所述调节功率。

根据本申请的一些实施例，所述根据每一所述第一电池簇对应的调节装置配置的最大功率、所述第一荷电差值、所述第二荷电差值，得到所述调节功率，包括：

计算所述最大功率与所述第一荷电差值的乘积；

将所述乘积与所述第二荷电差值的比值作为所述调节功率。

根据本申请的一些实施例，所述根据与所述汇流母线断开连接的每一所述第一电池簇的荷电状态，调节对应的所述调节装置，还包括：

将多个所述第一电池簇中的若干第二电池簇对应的所述调节装置设置为零功率状态；其中，所述第二电池簇的荷电状态等于所述平均荷电状态。

根据本申请的一些实施例，所述电池簇间均衡调节方法还包括：

将与所述平均荷电状态匹配的所述第一电池簇确定为已完成调节，并停止对应的调节装置；

将已完成调节的所述第一电池簇与所述汇联母线连通。

根据本申请的一些实施例，所述均衡母线包括正极母线、负极母线，所述调节装置设置有直流/直流变换电路。

根据本申请的一些实施例，所述均衡母线包括A相交流母线、B相交流母线、C相交流母线，所述调节装置设置有直流/交流变换电路。

根据本申请的第二方面实施例的电池簇间均衡调节系统，包括：

至少一个存储器；

至少一个处理器；

至少一个程序；

所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如第一方面实施例所述的电池簇间均衡调节方法。

根据本申请的第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面实施例所述的电池簇间均衡调节方法。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请一个实施例所提供的电池簇间均衡调节方法的流程示意图；

图2为本申请一个实施例所提供的电池簇间均衡调节系统的电路原理图；

图3为本申请另一实施例所提供的电池簇间均衡调节系统的电路原理图；

图4为本申请另一实施例所提供的电池簇间均衡调节系统的结构示意图。

附图标记：

第四电池簇100、第五电池簇110、第六电池簇120、存储器200、处理器300。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面参照图1描述根据本申请实施例的电池簇间均衡调节方法。

可以理解的是，如图1所示，提供了一种电池簇间均衡调节方法，包括：

步骤S100，获取多个预设的电池簇集中每一电池簇的荷电状态；其中，每一电池簇对应连接一个调节装置，每一调节装置均与均衡母线连接；

步骤S110，计算电池簇集中所有电池簇的平均荷电状态，以及每一电池簇的荷电状态与平均荷电状态的第一荷电差值，得到第一荷电差值大于预设值的多个第一电池簇；其中，平均荷电状态为所有电池簇的荷电状态的平均值；预设值可以根据需要进行设置；第一荷电差值为每一电池簇的荷电状态与平均荷电状态的差值；

步骤S120，断开第一电池簇与汇流母线的连接，并将与第一电池簇对应的调节装置连通均衡母线；其中，汇流母线包括正极汇流线和负极汇流线，正极汇流线和负极汇流线通过变流器与变压器连接；每一电池簇与汇流母线均通过开关连接；多个调节装置通过均衡母线并联；

步骤S130，根据与汇流母线断开连接的每一第一电池簇的荷电状态，调节对应的调节装置。

首先，获取多个预设的电池簇集中每一电池簇的荷电状态，并计算所有电池簇的平均荷电状态，以及每一电池簇的荷电状态与平均荷电状态的第一荷电差值，得到第一荷电差值大于预设值的多个第一电池簇；然后，断开第一电池簇与汇流母线的连接，并将与第一电池簇对应的调节装置连通均衡母线；最后，根据与汇流母线断开连接的每一第一电池簇的荷电状态，调节对应的调节装置。本申请实施例的电池簇间均衡调节方法，只需为每一电池簇配备一个调节装置，再通过设置均衡母线，将多个电池簇的调节装置进行并联，同时，每一电池簇均配备一个调节装置，当任意两个电池簇间的荷电状态不一致时，则通过调节装置、均衡母线进行对应的充放电，就能实现荷电状态的均衡调节。一方面，无须采用复杂的控制方法，控制方式简单，使得系统损耗低，进而降低了调节成本；另一方面，在设置均衡母线后，调节装置只需在额定功率以下运行就可以进行均衡调节，进而减少了均衡调节的功率损耗，进一步降低了系统损耗，能源利用率高。因此，本申请的电池簇间均衡调节方法，能够更为简单地对电池簇间的荷电状态进行均衡调节，有效降低了电池簇间的系统损耗，能源利用率高，并且调节成本低。

可以理解的是，根据与汇流母线断开连接的每一第一电池簇的荷电状态，调节对应的调节装置，包括：

将荷电状态高于平均荷电状态的第一电池簇对应的调节装置设置为放电；

将荷电状态低于平均荷电状态的第一电池簇对应的调节装置设置为充电；

根据平均荷电状态、预设调节策略，为每一第一电池簇对应的调节装置设置调节功率。

可以理解的是，根据平均荷电状态、预设调节策略，为每一第一电池簇对应的调节装置设置调节功率，包括：

根据第一荷电差值，比较得到最大的第二荷电差值；

根据每一第一电池簇对应的调节装置配置的最大功率、第一荷电差值、第二荷电差值，得到调节功率。

可以理解的是，根据每一第一电池簇对应的调节装置配置的最大功率、第一荷电差值、第二荷电差值，得到调节功率，包括：

计算最大功率与第一荷电差值的乘积；

将乘积与第二荷电差值的比值作为调节功率。

可以理解的是，根据与汇流母线断开连接的每一第一电池簇的荷电状态，调节对应的调节装置，还包括：

将多个第一电池簇中的若干第二电池簇对应的调节装置设置为零功率状态；其中，第二电池簇的荷电状态等于平均荷电状态。

需要说明的是，零功率状态是指无输入功率也无输出功率的状态。

可以理解的是，电池簇间均衡调节方法还包括：

将与平均荷电状态匹配的第一电池簇确定为已完成调节，并停止对应的调节装置；

将已完成调节的第一电池簇与汇联排连通。

可以理解的是，如图2所示，均衡母线包括正极母线、负极母线，调节装置设置有直流/直流变换电路，

需要说明的是，直流/直流变换电路包括以下电路中的一个或多个：线性稳压电源电路、Buck变换电路、Boost变换电路、Buck-Boost变换电路、开关电容变换电路、LLC谐振变换电路、双主动全桥变换电路、正激变换电路、反激变换电路、半桥推挽电路、全桥推挽电路、全桥移相变换电路；直流/直流变换电路还可以包括更多的可以实现直流/直流变换的电路，本申请实施例对此不再一一列举。

需要说明的是，当均衡母线为正极母线、负极母线时，通过调节装置进行直流转直流，并通过均衡母线进行充放电。

可以理解的是，如图3所示，均衡母线包括A相交流母线、B相交流母线、C相交流母线，调节装置设置有直流/交流变换电路。

需要说明的是，直流/交流变换电路包括三相桥式四象限逆变电路、两相全桥双向逆变电路；具体地，三相桥式四象限逆变电路、两相全桥双向逆变电路既可以进行交流转直流的整流，也可以进行直流转交流的逆变。除了上述电路之外，还有更多电路可以作为直流/交流变换电路，本申请实施例对此不再一一列举。

需要说明的是，当均衡母线为A相交流母线、B相交流母线、C相交流母线时，通过调节装置进行直流转交流，并通过均衡母线进行充电或放电。

需要说明的是，调节功率采用如下调节公式进行计算：

W_n＝W*(M_n-M′)/M_max；

其中，

M′为平均荷电状态；

M_max为所有电池簇的荷电状态与平均荷电状态差值中的最大差值；

M_n为第n个电池簇的荷电状态；

W为调节装置的最大功率，这里设置为额定功率，降低调节损耗；

W_n为第n个电池簇的调节功率，也就是对应调节装置的调节功率。

需要说明的是，电池簇间均衡调节方法，还包括：

计算电池簇集中所有电池簇的平均荷电状态，以及每一电池簇的荷电状态与平均荷电状态的第三荷电差值，得到第三荷电差值小于预设值的多个第三电池簇；

断开第三电池簇与汇流母线的连接；或，保持第三电池簇与汇流母线的连接。

需要说明的是，每一电池簇的荷电状态随着使用时间的变化而变化，因此需要每隔一段时间重新确定荷电状态。

下面参照图1-3描述根据本申请实施例的电池簇间均衡调节方法。

可以理解的是，实施例1如图1和图2所示，调节装置设置有DC/DC变换电路，均衡母线设置为正极母线、负极母线，每一电池簇的额定电量均为30kWh，调节装置的额定功率均为5kW。假设某一时刻，第四电池簇100的荷电状态为额定电量的60％，则第四电池簇100的电量为18kWh，第五电池簇110的荷电状态为额定电量的70％，则第五电池簇110的电量为21kWh，因此，第四电池簇100的电量和第五电池簇110的电量相差3kWh，第四电池簇100的电量和第五电池簇110的电量平均值为19.5kWh，通过计算，可得到第四调节装置和第五调节装置在额定功率下工作0.3h就可以使得第四电池簇100的荷电状态和第五电池簇110的荷电状态相一致，为19.5kWh。当然，也可以采用调节公式计算第四电池簇100和第五电池簇110对应的调节功率。

可以理解的是，实施例2如图1和图2所示，调节装置设置有DC/DC变换电路，均衡母线设置为两条，每一电池簇的额定电量均为30kWh，调节装置的额定功率均为5kW。假设某一时刻，第四电池簇100的荷电状态为额定电量的60％，则第四电池簇100的电量为18kWh，第五电池簇110的荷电状态为额定电量的70％，则第五电池簇110的电量为21kWh，第六电池簇120的荷电状态为额定电量的90％，则第六电池簇120的电量为27kWh。因此，平均荷电状态为22kWh，最大差值为第六电池簇120的荷电状态与平均荷电状态的差值，为6kWh。根据调节公式：

W_n＝W*(M_n-M′)/M_max；

计算得到，第一调节装置的第一调节功率＝5*(18-22)/6＝-3.33kw，第二调节装置的第二调节功率＝5*(21-22)/6＝-0.83kW，第三调节装置的第三调节功率＝5*(27-22)/6＝4.16kW。进一步地，第一调节装置充电1.20h，可以使第四电池簇100达到平均荷电状态，第二调节装置充电1.20h，可以使第五电池簇110达到平均荷电状态，第三调节装置放电1.20h，可以使第六电池簇120达到平均荷电状态。

可以理解的是，实施例3如图1和图3所示，与上述实施例1和实施例2不同的是，调节装置设置为三相桥式四象限逆变电路或两相全桥双向逆变电路，均衡母线设置为A相交流母线、B相交流母线、C相交流母线三根母线，调节装置可以对某一电池簇进行充电或放电。

下面参照图4描述根据本申请另一实施例的电池簇间均衡调节系统。

可以理解的是，如图4所示，电池簇间均衡调节系统，包括：

至少一个存储器200；

至少一个处理器300；

至少一个程序；

程序被存储在存储器200中，处理器300执行至少一个程序以实现上述的电池簇间均衡调节方法。图4以一个处理器300为例。

处理器300和存储器200可以通过总线或其他方式连接，图4以通过总线连接为例。

存储器200作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及信号，如本申请实施例中的电池簇间均衡调节系统对应的程序指令/信号。处理器300通过运行存储在存储器200中的非暂态软件程序、指令以及信号，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的电池簇间均衡调节方法。

存储器200可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储上述电池簇间均衡调节方法的相关数据等。此外，存储器200可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器200可选包括相对于处理器300远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该应用的风险预测系统。上述网络的实例包括但不限于物联网、软件定义网络、传感器网络、互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

一个或者多个信号存储在存储器200中，当被一个或者多个处理器300执行时，执行上述任意方法实施例中的电子邮件加解密方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S100至S120。

下面参照图4描述根据本申请实施例的计算机可读存储介质。

如图4所示，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器300执行，例如，被图4中的一个处理器300执行，可使得上述一个或多个处理器300执行上述方法实施例中的电池簇间均衡调节方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤S100至S120。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读信号、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.电池簇间均衡调节方法，其特征在于，包括：

根据与所述汇流母线断开连接的每一所述第一电池簇的荷电状态，调节对应的所述调节装置；

所述根据与所述汇流母线断开连接的每一所述第一电池簇的荷电状态，调节对应的所述调节装置，包括：

根据所述平均荷电状态、预设调节策略，为每一所述第一电池簇对应的所述调节装置设置调节功率；

所述根据所述平均荷电状态、预设调节策略，为每一所述第一电池簇对应的所述调节装置设置调节功率，包括：

根据所述第一荷电差值，比较得到最大的第二荷电差值；

2.根据权利要求1所述的电池簇间均衡调节方法，其特征在于，所述根据每一所述第一电池簇对应的调节装置配置的最大功率、所述第一荷电差值、所述第二荷电差值，得到所述调节功率，包括：

计算所述最大功率与所述第一荷电差值的乘积；

将所述乘积与所述第二荷电差值的比值作为所述调节功率。

3.根据权利要求1所述的电池簇间均衡调节方法，其特征在于，所述根据与所述汇流母线断开连接的每一所述第一电池簇的荷电状态，调节对应的所述调节装置，还包括：

4.根据权利要求1所述的电池簇间均衡调节方法，其特征在于，所述电池簇间均衡调节方法还包括：

将已完成调节的所述第一电池簇与所述汇流母线连通。

5.根据权利要求1所述的电池簇间均衡调节方法，其特征在于，所述均衡母线包括正极母线、负极母线，所述调节装置设置有直流/直流变换电路。

6.根据权利要求1所述的电池簇间均衡调节方法，其特征在于，所述均衡母线包括A相交流母线、B相交流母线、C相交流母线，所述调节装置设置有直流/交流变换电路。

7.电池簇间均衡调节系统，其特征在于，包括：

至少一个存储器；

至少一个处理器；

至少一个程序；

所述程序被存储在所述存储器中，所述处理器执行至少一个所述程序以实现如权利要求1至6任意一项所述的电池簇间均衡调节方法。

8.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至6任意一项所述的电池簇间均衡调节方法。