CN114927774B - 一种实时监测具自修复的混合电池组系统 - Google Patents
一种实时监测具自修复的混合电池组系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114927774B CN114927774B CN202210407058.2A CN202210407058A CN114927774B CN 114927774 B CN114927774 B CN 114927774B CN 202210407058 A CN202210407058 A CN 202210407058A CN 114927774 B CN114927774 B CN 114927774B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- electric quantity
- single battery
- temperature
- batteries
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 230000008439 repair process Effects 0.000 claims description 16
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
- H01M10/482—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明公开一种实时监测具自修复的混合电池组系统，包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块。通过对混合电池组中各单体电池的温度、电压以及是否鼓包信息进行实时监测，能够及时对电池进行管控，避免电池发生损坏，提高混合电池组在使用过程中的安全性和耐用程度，并能根据各单体电池的剩余电量进行最优调控分配，实现对混合电池组中的各单体电池的电量调配，以保证各单体电池的电量输出达到均衡，提高了混合电池组中各单体电池可使用的电量，提高了混合电池组的整体放电容量以及各单体电池组的容量利用率。
Description
技术领域
本发明属于混合电池组管理技术领域，涉及到一种实时监测具自修复的混合电池组系统。
背景技术
电动汽车具有节能、几乎零排放的优点，是解决当今日益严重的能源和环境问题的重要途径，锂电池因能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优势广泛地应用于电动汽车，由于电动汽车的工作电压在100V-500V之间，而单节锂电池的标准电压不到4V，因此需将几十节的单体电池通过串联的形式组成动力混合电池组，为电动汽车提供能量。
且现有电池组无法对电池的参数信息进行实时监测及修复，导致电池损坏概率大，使用寿命短，增大了电池的不安全性，另外，由于单体电池在制作过程中存在不一致性以及单体电池投入到电动汽车上使用的时间起点不同，导致各单体电池充放电循环次数以及温度、电压等参数不同，使得各单体电池的容量存在差异性，从而导致整个混合电池组的有效容量降低、使用寿命衰减，且由于混合电池组中各单体电池的容量不同，导致在放电过程中，电池组的放电量受电池组中剩余容量最小的单体电池决定，存在混合电池组的整体容量利用率低以及电池组的安全性低的问题，同时，现有技术在对电池组中各单体电池进行调配过程中，采用相邻单体电池进行充放电，造成能源的损耗大，无法根据各单体电池的剩余容量不同进行优化调配，最终导致电池组的可用电量损耗过多。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，解决了背景技术中存在的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种实时监测具自修复的混合电池组系统，包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块；
电池参数采集模块实时检测混合电池组中各单体电池的电压、电流、电池表面温度、所在环境温度、电池是否鼓包以及单体电池的充放电循环次数，并将检测的各单体电池的电压、所在环境温度以及单体电池的充放电循环次数信息发送至电量干扰分析模块；
参数分析模块用于提取电池参数采集模块中与各单体电池形成闭合回路中的已知电阻对应的负载电压 、由该单体电池与该已知电阻形成闭合回路的开路电压 以及流过已知电阻的电流，通过负载电压、开路电压以及流过已知电阻的电流分析出该单体电池的内阻数值；
电量干扰分析模块用于接收电池参数采集模块发送的混合电池组中各单体电池的电压、所在环境温度以及充放电循环次数，提取参数分析模块分析的各单体电池的内阻数值Rx，采用温度补偿公式分析出温度对电池容量的干扰补偿系数，并对各单体电池的实时电压、充放电循环次数以及电池的内阻数值进行分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数；
电量模型构建模块用于提取电量干扰分析模块获得的温度对电池容量的温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，对温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数代入电池电量模型获得当前温度下的各单体电池的剩余电量，并对模型获得的各单体电池的剩余电量进行电量校准处理；
修复服务管理平台用于提取电池参数采集模块中的各单体电池表面温度、各单体电池的电压、各单体电池表面是否鼓包信息以及提取电量模型构建模块校准后的混合电池组中各单体电池的剩余电量，分别对各单体电池的待检验参数信息进行是否修复判断，若需进行修复，筛选出待修复的单体电池编号，并将发送各待检验参数所对应的修复控制指令以及待修复的单体电池编号至参数修复执行模块；
参数修复执行模块用于获取运行参数判断模块发送的各待检验参数所对应的修复控制指令以及单体电池编号信息，按照修复控制指令对该单体电池编号下的单体电池进行修复执行控制（控制附图1中与该单体电池编号相连的继电器断开或闭合），直至该单体电池编号对应的单体电池修复完工，且修复完工后的该单体电池继续投入使用；
预警显示模块用于显示各单体电池所在的环境温度、充放电循环次数以及各单体电池的剩余电量。
优选地，还包括电量调控分配模块，所述电量调控分配模块用于获取混合电池组中各单体电池校准后的剩余电量，对各单体电池的剩余电量进行分析，得到各单体电池的剩余电量偏移量，并将各单体电池的剩余电量偏移量分别与第一阈值和第二阈值进行对比，筛选出大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池，对大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池进行剩余电量的最优调控分配；
优选地，各单体电池的内阻计算公式，为第x个单体电池所对应的内阻，为与第x个单体电池形成回路的已知电阻所对应的负载电压，为第x个单体电池所在回路对应的开路电压，x取值1，2，…，p，p为混合电池组中单体电池的总数量。
优选地，所述温度补偿公式为，为补偿比例常数，取值0.0127，T为当前环境中的实际温度。
优选地，所述电池综合耐用损耗系数的计算公式，表示为第x个单体电池的电压升高速率平均变动比例系数，为第x个单体电池的内阻平均变动比例系数，为第x个单体电池的当前充放电循环次数与该单体电池允许的最大充放电循环次数的比值；
，，c为对同一单体电池的抽取检测的次数，表示为第x个单体电池在第c次固定时间段内平均电压升高速率，表示为第x个单体电池进行第c次固定时间段检测内的平均内阻。
优选地，所述电池电量模型为，为第x个单体电池对应的剩余电量，为第x个单体电池对应的额定容量，为环境温度对电池电量影响的权重比例系数，为环境温度T对第x个单体电池的电池容量的干扰补偿系数，为第x个单体电池受电池自身参数的综合耐用损耗系数。
优选地，所述电量模型构建模块对电池电量模型获得的各单体电池的剩余电量进行校准，校准的方法如下：
步骤W1、获得当前温度下的各单体电池的剩余电量；
步骤W2、以恒定电流进行放电；
步骤W3、统计各单体电池在放电过程中的环境温度并统计放电过程中处于同一环境温度下的单体电池放电时长；
步骤W4、统计混合电池组在环境温度下的累计总放电量，为混合电池组在环境温度下的放电量；
步骤W5、采用电池电量模型分析混合电池组中各单体电池处于环境温度下的剩余电量，并采集连续时间段内的下一环境温度所对应的剩余电量，统计出混合电池组在连续温度变化中从环境温度到环境温度的过程中混合电池组模拟放电量；
步骤W6、判断混合电池组实际的放电量与模拟放电量间的差值的绝对值是否大于0.015倍的混合电池组实际的放电量，若大于，则统计当前环境温度下的实际放电量与模拟放电量的电量校准系数，若小于，则无需对电池电量模型进行校准；
步骤W7、提取步骤W6中的电量校准系数对电池电量模型进行校准，即，为校准后的环境温度下第x个单体电池组的剩余电量。
优选地，所述电量调控分配模块对混合电池中各单体电池进行剩余电量调控配比，具体方法为：
步骤1、依次获取混合电池组中各单体电池的剩余电量以及相互串联的各单体电池的位置顺序编号，位置顺序编号分别为：1，2，…，p，i取值1至p，p为单体电池的数量；
步骤2、统计各单体电池的剩余电量偏移量，，，为编号为第i个的单体电池的剩余电量；
步骤3、筛选出各单体电池的剩余电量偏移量大于第一阈值的单体电池编号以及各单体电池的剩余电量偏移量小于第二阈值的单体电池编号，第一阈值和第二阈值互为相反数；
步骤4、提取各小于第二阈值的单体电池编号前、后m个单体电池中是否存在大于第一阈值的单体电池，若存在，则筛选出前、后m个单体电池中大于第一阈值的单体电池所对应的剩余电量偏移量与该小于第二阈值的单体电池编号所对应的剩余电量偏移量和的绝对值最小的大于第一阈值的单体电池编号，f取值为1、2或3，根据电池调配输送过程中电量的损耗程度，选取f的数值；
步骤5、若不存在，则m=m+1，执行步骤4，直至筛选出距小于第二阈值的单体电池编号距离最小的大于第一阈值的单体电池编号；
步骤6、重复执行步骤4和步骤5，直至小于第二阈值的单体电池均有与之相匹配的大于第一阈值的单体电池进行电量均衡分配，实现对各单体电池间的电量最优分配，降低因电量均衡配比的两电池的距离大而造成的电量损耗。
优选地，所述电量调控分配模块对剩余电量调控配比的过程中，当大于第一阈值和小于第二阈值的单体电池的数量不相同，按照小于第二阈值的各单体电池所对应的剩余电量偏移量由大到小的顺序依次对小于第二阈值的各单体电池进行电池调控配比，并执行步骤4至步骤6，直至所有的大于第一阈值的单体电池均有小于第二阈值的单体电池相匹配或小于第二阈值的单体电池均有大于第一阈值的单体电池相匹配。
本发明的有益效果：
本发明提供的具自修复的混合电池组系统，通过对混合电池组中各单体电池的温度、电压以及是否鼓包信息进行实时监测，能够及时对电池进行管控，避免电池发生损坏，提高混合电池组在使用过程中的安全性和耐用程度。
本发明通过对电池所在的环境温度进行分析以获得温度对电池容量的干扰补偿系数，且对检测的单体电池的电压、充放电循环次数以及电池内阻进行综合分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，以准确获得电池容量受干扰因素的综合影响程度，并将温度对电池容量的干扰补偿系数和电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数进行结合，分析出当前温度下各单体电池的剩余电量，同时对分析出的各单体电池的剩余电量进行校准，能够精准地获得单体电池的剩余电量，提高了剩余电量的精确度，为后期对各单体电池的剩余电量进行调配提供基础。
本发明通过对各单体电池的剩余电量进行最优调控分配，实现对混合电池组中的各单体电池的电量调配，以保证各单体电池的电量输出达到均衡，提高了混合电池组中各单体电池可使用的电量，且采用需调配的各单体电池的间距进行优化调控分配，减小电能的损耗，进而增加整个混合电池组内剩余电量中的可用电量，实现对电池内电量的充分利用，避免因各单体电池在使用过程中因放电深度不同而引起的老化速度有差异的问题，进而避免部分单体电池剩余电量过多而其中一单体电池剩余电量过少所造成的剩余电量多的单体电池无法继续放电，提高了混合电池组的整体放电容量以及各单体电池组的容量利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中混合电池组中各单体电池的分布连接的示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种实时监测具自修复的混合电池组系统，包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、电量调控分配模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块。
电池参数采集模块实时检测混合电池组中各单体电池的电压、电流、电池表面温度、所在环境温度、电池是否鼓包以及单体电池的充放电循环次数，并将检测的各单体电池的电压、所在环境温度以及单体电池的充放电循环次数信息发送至电量干扰分析模块；
电池参数采集模块集温度传感器、电压传感器以及电池鼓包传感器于一体。
参数分析模块用于提取电池参数采集模块中与各单体电池形成闭合回路中的已知电阻对应的负载电压、由该单体电池与该已知电阻形成闭合回路的开路电压以及流过已知电阻的电流，通过负载电压、开路电压以及流过已知电阻的电流分析出该单体电池的内阻数值Rx，，为第x个单体电池所对应的内阻，为与第x个单体电池形成回路的已知电阻所对应的负载电压，为第x个单体电池所在回路对应的开路电压，x取值1，2，…，p，p为混合电池组中单体电池的总数量。
电量干扰分析模块用于接收电池参数采集模块发送的混合电池组中各单体电池的电压、所在环境温度以及充放电循环次数，提取参数分析模块分析的各单体电池的内阻数值Rx，采用温度补偿公式分析出温度对电池容量的干扰补偿系数，并对各单体电池的实时电压、充放电循环次数以及电池的内阻数值进行分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数。
其中，温度补偿公式为，为补偿比例常数，取值0.0127，T为当前环境中的实际温度。
其中，电池综合耐用损耗系数的计算公式，表示为第x个单体电池的电压升高速率平均变动比例系数，为第x个单体电池的内阻平均变动比例系数，为第x个单体电池的当前充放电循环次数与该单体电池允许的最大充放电循环次数的比值；
，，c为对同一单体电池的抽取检测的次数，表示为第x个单体电池在第c次固定时间段内平均电压升高速率，表示为第x个单体电池进行第c次固定时间段检测内的平均内阻。
假使混合电池组中各单体电池投入使用的时间相同，进而各单体电池的充放电循环次数相同，同一混合电池组中各单体电池的综合耐用损耗系数不同受到单体电池充电过程中电压升高速率以及电池内阻数值不同的影响，但是，对于现实生活中混合电池组中各单体电池的投入使用时间可能不同，进而导致各单体电池的充放电循环次数不同，为了准确获取电池综合耐用损耗系数，需结合充电过程中电压升高速率、电池内阻以及充放电循环次数进行综合分析，以准确获得电池容量受干扰因素的综合影响程度。
电量模型构建模块用于提取电量干扰分析模块获得的温度对电池容量的温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，对温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数代入电池电量模型获得当前温度下的各单体电池的剩余电量，并对模型获得的各单体电池的剩余电量进行电量校准处理。
所述电池电量模型为，为第x个单体电池对应的剩余电量，为第x个单体电池对应的额定容量，为环境温度对电池电量影响的权重比例系数，为环境温度T对第x个单体电池的电池容量的干扰补偿系数，为第x个单体电池受电池自身参数的综合耐用损耗系数。
所述电量模型构建模块对电池电量模型获得的各单体电池的剩余电量进行校准，校准的方法如下：
步骤W1、获得当前温度下的各单体电池的剩余电量；
步骤W2、以恒定电流进行放电；
步骤W3、统计各单体电池在放电过程中的环境温度并统计放电过程中处于同一环境温度 下的单体电池放电时长；
步骤W4、统计混合电池组在环境温度下的累计总放电量，为混合电池组在环境温度下的放电量；
步骤W5、采用电池电量模型分析混合电池组中各单体电池处于环境温度下的剩余电量，并采集连续时间段内的下一环境温度所对应的剩余电量，统计出混合电池组在连续温度变化中从环境温度到环境温度的过程中混合电池组模拟放电量；
步骤W6、判断混合电池组实际的放电量与模拟放电量间的差值的绝对值是否大于0.015倍的混合电池组实际的放电量，若大于，则统计当前环境温度下的实际放电量与模拟放电量的电量校准系数，若小于，则无需对电池电量模型进行校准；
步骤W7、提取步骤W6中的电量校准系数对电池电量模型进行校准，即，为校准后的环境温度下第x个单体电池组的剩余电量。
采用电池电量模型统计出某一连续温度下的固定环境温度内混合电池模拟放电量与混合电池组实际放电量进行对比，以获取电池电量模型与实际电池剩余电量的误差情况，进而便于根据实际放电量与模拟放电量间的关联分析出对电池电量模型的电量校准系数，以完成对电池电量模型的校准，使得电池电量模型计算出的混合电池组中各单体电池剩余电量的准确度更高。
电量调控分配模块用于获取混合电池组中各单体电池校准后的剩余电量，对各单体电池的剩余电量进行分析，得到各单体电池的剩余电量偏移量，并将各单体电池的剩余电量偏移量分别与第一阈值和第二阈值进行对比，筛选出大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池，对大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池进行剩余电量的最优调控分配，实现对混合电池组中的各单体电池的电量调配，以保证各单体电池的电量输出达到均衡，提高了混合电池组中各单体电池可使用的电量，且采用需调配的各单体电池的间距进行优化调控分配，减小电能的损耗，进而增加整个混合电池组内剩余电量中的可用电量，实现对电池内电量的充分利用，避免因部分单体电池剩余电量过多而其中一单体电池剩余电量过少所造成的剩余电量多的单体电池无法继续放电。
当混合电池组中各单体电池放电完全后，用恒定电流以串联充电的方式对混合电池组中的各单体电池进行充电，直至混合电池组中所有单体电池的剩余容量均达到100%时结束充电。
电量调控分配模块对混合电池中各单体电池进行剩余电量调控配比，具体方法为：
步骤1、依次获取混合电池组中各单体电池的剩余电量以及相互串联的各单体电池的位置顺序编号，位置顺序编号分别为：1，2，…，p，i取值1至p，p为单体电池的数量；
步骤2、统计各单体电池的剩余电量偏移量，，，为编号为第i个的单体电池的剩余电量；
步骤3、筛选出各单体电池的剩余电量偏移量大于第一阈值的单体电池编号以及各单体电池的剩余电量偏移量小于第二阈值的单体电池编号，第一阈值和第二阈值互为相反数；
步骤4、提取各小于第二阈值的单体电池编号前、后m个单体电池中是否存在大于第一阈值的单体电池，若存在，则筛选出前、后m个单体电池中大于第一阈值的单体电池所对应的剩余电量偏移量与该小于第二阈值的单体电池编号所对应的剩余电量偏移量和的绝对值最小的大于第一阈值的单体电池编号，f取值为1、2或3，根据电池调配输送过程中电量的损耗程度，选取f的数值；
步骤5、若不存在，则m=m+1，执行步骤4，直至筛选出距小于第二阈值的单体电池编号距离最小的大于第一阈值的单体电池编号；
步骤6、重复执行步骤4和步骤5，直至小于第二阈值的单体电池均有与之相匹配的大于第一阈值的单体电池进行电量均衡分配，实现对各单体电池间的电量最优分配，降低因电量均衡配比的两电池的距离大而造成的电量损耗；
步骤7、判断大于第一阈值和小于第二阈值的单体电池的数量是否相同，若不同，则按照小于第二阈值的各单体电池所对应的剩余电量偏移量由大到小的顺序依次对小于第二阈值的各单体电池进行电池调控配比，并具体执行步骤4至步骤6，直至所有的大于第一阈值的单体电池均有小于第二阈值的单体电池相匹配或小于第二阈值的单体电池均有大于第一阈值的单体电池相匹配。
通过对大于第一阈值和小于第二阈值的各单体电池按照剩余电量偏移量和的绝对值最小的方式将大于第一阈值的单体电池内的剩余电量和小于第二阈值的单体电池内的剩余电量进行均衡分配，实现对各单体电池间剩余电量分配的最优化，避免因多次将大于第一阈值的单体电池内的电量分配至多个小于第二阈值的各单体电池所造成的电量损耗，大大提到了各单体电池内剩余电量的分配合理性，避免相互串联的各单体电池中因其中一单体电池剩余电量的限制造成混合电池组中其他单体电池的电量无法释放的问题，提高了混合电池组的整体放电容量以及各单体电池组的容量利用率。
修复服务管理平台用于提取电池参数采集模块中的各单体电池表面温度、各单体电池的电压、各单体电池表面是否鼓包信息以及提取电量模型构建模块校准后的混合电池组中各单体电池的剩余电量，分别对各单体电池的待检验参数信息进行是否修复判断，若需进行修复，筛选出待修复的单体电池编号，并将发送各待检验参数所对应的修复控制指令以及待修复的单体电池编号至参数修复执行模块。
其中，待检验参数信息包括各单体电池表面温度、电压、电池表面是否鼓包以及电池剩余电量等。
具体，运行参数判断模块判断各单体电池的表面温度是否大于设定的待修复温度阈值，若大于设定的温度阈值，则提取电池表面达到当前温度的前r时刻的温度数值，分析电池表面温度上升速率，电池表面上升速率等于当前电池表面温度与前r时刻的电池表面温度间的差值与时间r的比值，则根据温度上升速率筛选与之相互映射的风扇速度所对应的风速修复控制指令，发送风速修复控制指令以及该单体电池的表面温度大于设定的待修复温度阈值的单体电池编号发送至参数修复执行模块。
判断各单体电池在充电状态下的电压是否大于充电截止电压，若大于充电截止电压，筛选出大于充电截止电压的单体电池编号，并发送停止充电修复指令以及单体电池编号至参数修复执行模块，若处于放电状态，则判断各单体电池在放电状态下的电压是否小于放电截止电压，若小于放电截止电压，筛选出小于放电截止电压的单体电池编号，并发送停止放电修复指令以及需修复单体电池的编号至参数修复执行模块。
判断各单体电池表面是否鼓包，若鼓包，筛选出鼓包的电池编号，并发送电池断开控制指令以及发生鼓包的单体电池编号至参数修复执行模块，使得对发生鼓包的单体电池进行断开，直至该单体电池表面鼓包消失，则对修复后的单体电池重新连接。
判断混合电池组中各单体电池的剩余电量是否小于设定的电量下限值，若剩余电量小于设定的电量下限值，筛选出剩余电量小于设定的电量下限值的电池编号，并发送充电控制指令以及需充电的单体电池编号至参数修复执行模块。
参数修复执行模块用于获取运行参数判断模块发送的各待检验参数所对应的修复控制指令以及单体电池编号信息，按照修复控制指令对该单体电池编号下的单体电池进行修复执行控制（控制附图1中与该单体电池编号相连的继电器断开或闭合），直至该单体电池编号对应的单体电池修复完工，且修复完工后的该单体电池继续投入使用，提高了混合电池组中各单体电池的使用寿命和安全性，能够准确对混合电池组中各单体电池的异常情况进行自动修复，使得混合电池组的安全性得到提高，有效地提高了混合电池组的耐用程度。
当接收到风速修复控制指令以及该单体电池的表面温度大于设定的待修复温度阈值的单体电池编号时，根据风速修复控制指令控制风扇的风速，以对该编号下的单体电池进行降温。
当混合电池组放电过程中，分别将继电器K21，K22，…，K2x，…，K1闭合，当接收到停止充电修复指令以及单体电池编号时，控制该单体电池编号所在回路中的K1x断开，K2x闭合，能够预防电池过充或过放。
当接收到电池断开控制指令以及发生鼓包的单体电池编号时，控制该单体电池编号所在回路中的K1x断开，K2x闭合。
当接收到充电控制指令以及需充电的单体电池编号时，控制该单体电池编号所在回路中的K1x闭合，K2x断开。
预警显示模块用于显示各单体电池所在的环境温度、充放电循环次数以及各单体电池的剩余电量。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：包括电池参数采集模块、参数分析模块、电量干扰分析模块、电量建模构建模块、修复服务管理平台、参数修复执行模块和预警显示模块；
电池参数采集模块实时检测混合电池组中各单体电池的电压、电流、电池表面温度、所在环境温度、电池是否鼓包以及单体电池的充放电循环次数，并将检测的各单体电池的电压、所在环境温度以及单体电池的充放电循环次数信息发送至电量干扰分析模块；
参数分析模块用于提取电池参数采集模块中与各单体电池形成闭合回路中的已知电阻对应的负载电压、由该单体电池与该已知电阻形成闭合回路的开路电压以及流过已知电阻的电流，通过负载电压、开路电压以及流过已知电阻的电流分析出该单体电池的内阻数值；
各单体电池的内阻计算公式，为第x个单体电池所对应的内阻，为与第x个单体电池形成回路的已知电阻所对应的负载电压，为第x个单体电池所在回路对应的开路电压，x取值1，2，…，p，p为混合电池组中单体电池的总数量；
电量干扰分析模块用于接收电池参数采集模块发送的混合电池组中各单体电池的电压、所在环境温度以及充放电循环次数，提取参数分析模块分析的各单体电池的内阻数值Rx，采用温度补偿公式分析出温度对电池容量的干扰补偿系数，并对各单体电池的实时电压、充放电循环次数以及电池的内阻数值进行分析，获得电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数；
所述温度补偿公式为，为补偿比例常数，取值0.0127，T为当前环境中的实际温度；
所述电池综合耐用损耗系数的计算公式，表示为第x个单体电池的电压升高速率平均变动比例系数，为第x个单体电池的内阻平均变动比例系数，为第x个单体电池的当前充放电循环次数与该单体电池允许的最大充放电循环次数的比值；
，，c为对同一单体电池的抽取检测的次数，表示为第x个单体电池在第c次固定时间段内平均电压升高速率，表示为第x个单体电池进行第c次固定时间段检测内的平均内阻；
电量模型构建模块用于提取电量干扰分析模块获得的温度对电池容量的温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数，对温度干扰补偿系数以及电池自身参数对应的电池综合耐用损耗系数代入电池电量模型获得当前温度下的各单体电池的剩余电量，并对模型获得的各单体电池的剩余电量进行电量校准处理；
修复服务管理平台用于提取电池参数采集模块中的各单体电池表面温度、各单体电池的电压、各单体电池表面是否鼓包信息以及提取电量模型构建模块校准后的混合电池组中各单体电池的剩余电量，分别对各单体电池的待检验参数信息进行是否修复判断，若需进行修复，筛选出待修复的单体电池编号，并将发送各待检验参数所对应的修复控制指令以及待修复的单体电池编号至参数修复执行模块；
参数修复执行模块用于获取运行参数判断模块发送的各待检验参数所对应的修复控制指令以及单体电池编号信息，按照修复控制指令对该单体电池编号下的单体电池进行修复执行控制，直至该单体电池编号对应的单体电池修复完工，且修复完工后的该单体电池继续投入使用；
预警显示模块用于显示各单体电池所在的环境温度、充放电循环次数以及各单体电池的剩余电量。
2.根据权利要求1所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：还包括电量调控分配模块，所述电量调控分配模块用于获取混合电池组中各单体电池校准后的剩余电量，对各单体电池的剩余电量进行分析，得到各单体电池的剩余电量偏移量，并将各单体电池的剩余电量偏移量分别与第一阈值和第二阈值进行对比，筛选出大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池，对大于第一阈值的单体电池和小于第二阈值的各单体电池进行剩余电量的最优调控分配。
3.根据权利要求2所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电池电量模型为，为第x个单体电池对应的剩余电量，为第x个单体电池对应的额定容量，为环境温度对电池电量影响的权重比例系数，为环境温度T对第x个单体电池的电池容量的干扰补偿系数，为第x个单体电池受电池自身参数的综合耐用损耗系数。
4.根据权利要求3所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电量模型构建模块对电池电量模型获得的各单体电池的剩余电量进行校准，校准的方法如下：
步骤W1、获得当前温度下的各单体电池的剩余电量；
步骤W2、以恒定电流进行放电；
步骤W3、统计各单体电池在放电过程中的环境温度并统计放电过程中处于同一环境温度下的单体电池放电时长；
步骤W4、统计混合电池组在环境温度下的累计总放电量，为混合电池组在环境温度下的放电量；
步骤W5、采用电池电量模型分析混合电池组中各单体电池处于环境温度下的剩余电量，并采集连续时间段内的下一环境温度所对应的剩余电量，统计出混合电池组在连续温度变化中从环境温度到环境温度的过程中混合电池组模拟放电量；
步骤W6、判断混合电池组实际的放电量与模拟放电量间的差值的绝对值是否大于0.015倍的混合电池组实际的放电量，若大于，则统计当前环境温度下的实际放电量与模拟放电量的电量校准系数，若小于，则无需对电池电量模型进行校准；
步骤W7、提取步骤W6中的电量校准系数对电池电量模型进行校准，即，为校准后的环境温度下第x个单体电池组的剩余电量。
5.根据权利要求4所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电量调控分配模块对混合电池中各单体电池进行剩余电量调控配比，具体方法为：
步骤1、依次获取混合电池组中各单体电池的剩余电量以及相互串联的各单体电池的位置顺序编号，位置顺序编号分别为：1，2，…，p，i取值1至p，p为单体电池的数量；
步骤2、统计各单体电池的剩余电量偏移量，，，为编号为第i个的单体电池的剩余电量；
步骤3、筛选出各单体电池的剩余电量偏移量大于第一阈值的单体电池编号以及各单体电池的剩余电量偏移量小于第二阈值的单体电池编号，第一阈值和第二阈值互为相反数；
步骤4、提取各小于第二阈值的单体电池编号前、后m个单体电池中是否存在大于第一阈值的单体电池，若存在，则筛选出前、后m个单体电池中大于第一阈值的单体电池所对应的剩余电量偏移量与该小于第二阈值的单体电池编号所对应的剩余电量偏移量和的绝对值最小的大于第一阈值的单体电池编号，f取值为1、2或3，根据电池调配输送过程中电量的损耗程度，选取f的数值；
步骤5、若不存在，则m=m+1，执行步骤4，直至筛选出距小于第二阈值的单体电池编号距离最小的大于第一阈值的单体电池编号；
步骤6、重复执行步骤4和步骤5，直至小于第二阈值的单体电池均有与之相匹配的大于第一阈值的单体电池进行电量均衡分配，实现对各单体电池间的电量最优分配，降低因电量均衡配比的两电池的距离大而造成的电量损耗。
6.根据权利要求5所述的一种实时监测具自修复的混合电池组系统，其特征在于：所述电量调控分配模块对剩余电量调控配比的过程中，当大于第一阈值和小于第二阈值的单体电池的数量不相同，按照小于第二阈值的各单体电池所对应的剩余电量偏移量由大到小的顺序依次对小于第二阈值的各单体电池进行电池调控配比，并执行步骤4至步骤6，直至所有的大于第一阈值的单体电池均有小于第二阈值的单体电池相匹配或小于第二阈值的单体电池均有大于第一阈值的单体电池相匹配。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210407058.2A CN114927774B (zh) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 一种实时监测具自修复的混合电池组系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210407058.2A CN114927774B (zh) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 一种实时监测具自修复的混合电池组系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114927774A CN114927774A (zh) | 2022-08-19 |
| CN114927774B true CN114927774B (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=82806319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210407058.2A Active CN114927774B (zh) | 2022-04-19 | 2022-04-19 | 一种实时监测具自修复的混合电池组系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114927774B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116826815B (zh) * | 2023-08-28 | 2023-12-26 | 深圳海辰储能控制技术有限公司 | 基于电池模组的充电管理方法、能源管理器及相关介质 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05333119A (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二次電池の残量検出装置 |
| KR100372879B1 (ko) * | 2000-12-13 | 2003-02-15 | (주)에스티비 | 2차 전지 잔량 측정 방법 및 그 장치 |
| JP2002228730A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-14 | Shikoku Electric Power Co Inc | 二次電池の残存電力量の推定装置 |
| JP2003111204A (ja) * | 2001-09-28 | 2003-04-11 | Sanyo Electric Co Ltd | ハイブリッドカーの電源装置の充放電制御方法 |
| JP4736317B2 (ja) * | 2003-11-14 | 2011-07-27 | ソニー株式会社 | バッテリーパック及びバッテリー残量算出方法 |
| KR100680901B1 (ko) * | 2006-02-28 | 2007-02-09 | 김금수 | 배터리 관리 시스템 및 그 제어 방법 |
| CN101282381A (zh) * | 2007-04-03 | 2008-10-08 | 乐金电子(中国)研究开发中心有限公司 | 显示电池剩余电量的装置与方法 |
| CN103376414B (zh) * | 2012-04-25 | 2016-08-03 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 电池电量监控的方法及装置 |
| CN103616647B (zh) * | 2013-12-09 | 2016-03-02 | 天津大学 | 一种用于电动汽车电池管理系统的电池剩余电量估计方法 |
| CN105071546B (zh) * | 2015-09-06 | 2017-03-29 | 张家港智电可再生能源与储能技术研究所有限公司 | 一种电力系统储能站中锂离子电池的剩余电量校正方法 |
| CN107843844A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-27 | 深圳市金立通信设备有限公司 | 一种校准电量值的方法、终端及计算机可读存储介质 |
-
2022
- 2022-04-19 CN CN202210407058.2A patent/CN114927774B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114927774A (zh) | 2022-08-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114284589B (zh) | 一种基于互联网的锂电池智能监测管理系统 | |
| CN108107372A (zh) | 基于soc分区估算的蓄电池健康状况量化方法及系统 | |
| CN103364736B (zh) | 一种锂离子电池组剩余可用容量rac的计算方法 | |
| TWI780280B (zh) | 蓄電池的經濟性推估裝置及經濟性推估方法 | |
| CN114389336A (zh) | 一种锂电池储能系统的动态管控系统 | |
| CN109856548B (zh) | 动力电池容量估算方法 | |
| CN113555939B (zh) | 一种分布式bms电池主动均衡管理系统 | |
| CN102290848B (zh) | 一种铅酸电池管理系统及其管理方法 | |
| CN108663621A (zh) | 一种动力电池组的荷电状态计算方法及系统 | |
| CN108037462A (zh) | 蓄电池健康状况量化方法及系统 | |
| CN113300437A (zh) | 锂电池储能系统的动态管控系统 | |
| CN114927774B (zh) | 一种实时监测具自修复的混合电池组系统 | |
| CN112180281B (zh) | 一种电池组soc的估算方法 | |
| CN115469229A (zh) | 一种不间断电源锂电池荷电状态估算方法 | |
| CN115173511A (zh) | 一种动力电池均衡方法及装置 | |
| CN115047347A (zh) | 判定水下航行器电池在动态负载电流下的剩余电量的方法 | |
| CN114784397A (zh) | 一种基于多时间尺度电池故障的汽车充电方法及系统 | |
| CN108711643A (zh) | 集成式bms+gsm一体机 | |
| CN114994556A (zh) | 多尺度下电池簇的性能评估方法 | |
| CN107658921A (zh) | 通讯基站固定能源管理系统及其管理方法 | |
| CN101232114A (zh) | 动力电池组的均衡补偿方法及装置 | |
| CN114236395A (zh) | 电动汽车动力电池在线全面检测方法 | |
| CN207772912U (zh) | 电池管理系统 | |
| CN118693964B (zh) | 一种储能电池组充放电智能控制方法及系统 | |
| CN118100374B (zh) | 一种基于pid算法的电池均衡控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000, Building A, No. 7 Xiusheng 1st Road, Xiuxin Community, Kengzi Street, Pingshan District, Shenzhen City, Guangdong Province, China Patentee after: Shenzhen Hailei New Energy Co.,Ltd. Country or region after: Zhong Guo Address before: 518000 buildings 101, a and B, No. 7, Baodong Road, xiuxin community, Kengzi street, Pingshan District, Shenzhen, Guangdong Patentee before: SHENZHEN HAILEI NEW ENERGY Co.,Ltd. Country or region before: Zhong Guo |