CN115566756A - 一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法 - Google Patents
一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115566756A CN115566756A CN202211181911.XA CN202211181911A CN115566756A CN 115566756 A CN115566756 A CN 115566756A CN 202211181911 A CN202211181911 A CN 202211181911A CN 115566756 A CN115566756 A CN 115566756A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- battery
- soc
- boxes
- battery plug
- box
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 70
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 30
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical group [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 7
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 101100388636 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ECM21 gene Proteins 0.000 description 13
- 102100028780 AP-1 complex subunit sigma-2 Human genes 0.000 description 6
- 101100055680 Homo sapiens AP1S2 gene Proteins 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 2
- HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N (3R,4R)-3,4-dihydroxycyclohexa-1,5-diene-1-carboxylic acid Chemical group O[C@@H]1C=CC(C(O)=O)=C[C@H]1O HEZMWWAKWCSUCB-PHDIDXHHSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 101150114085 soc-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
- H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
-
- 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
- H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
-
- 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
- H01M10/44—Methods for charging or discharging
- H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0047—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with monitoring or indicating devices or circuits
- H02J7/0048—Detection of remaining charge capacity or state of charge [SOC]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
- H02J7/06—Regulation of charging current or voltage using discharge tubes or semiconductor devices
-
- 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
-
- 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
- H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- 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)
- Power Engineering (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)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种电池系统，包括：整流器AC/DC，AC/DC将交流电转换为直流电后连接到汇流母线；和电池柜，电池柜包括多个并联在汇流母线上的电池插箱和边缘智能网关ECM，电池插箱包括功率型电池管理系统PBMS和电芯，电芯的电压经PBMS调节后汇集到汇流母线；如果各电池插箱间的电池电量状态SOC差值大于均衡阈值，ECM控制均衡各电池插箱间的电量。还提供一种电池系统的电池插箱间电量均衡方法，周期性计算电池插箱间电池电量状态SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡电池插箱电量。本发明用于解决电池系统内电池插箱间电量均衡的问题，能在充放电过程中减小电池插箱间SOC差异，且在电池系统不充不放时重新分配电池插箱间的电量。
Description
技术领域
本发明涉及电气工程领域，特别是涉及一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法。
背景技术
在通讯基站，单个电池插箱为储能系统的最小单元，多个电池插箱并联组成电池簇，多个电池簇并联连接。由于各个电池插箱及电池簇容量、内阻、温度、电流等不一致，则电池电量状态SOC变化速度不同，电池插箱及电池簇间存在电池电量状态SOC差异，导致不能满充满放以发挥锂电池系统的最大性能。
现有技术电池系统内的电池插箱内使用电阻耗能被动均衡，电池簇间通过控制各个簇的投切来减小簇间SOC差异，目前缺乏电池簇内电池插箱间电量均衡方法及装置。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法，用于解决现有技术中电池系统内电池插箱间电量均衡的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电池系统，包括：
整流器AC/DC，所述AC/DC将交流电转换为直流电后连接到汇流母线；和
电池柜，所述电池柜包括多个并联在所述汇流母线上的电池插箱和边缘智能网关ECM，所述电池插箱包括功率型电池管理系统PBMS和电芯，所述电芯的电压经所述PBMS调节后汇集到所述汇流母线；其中，
如果各所述电池插箱间的电池电量状态SOC差值大于均衡阈值，所述ECM控制均衡各所述电池插箱间的电量。
于本发明的一实施例中，所述均衡阈值是指所述SOC差值可以为5％或其他设定值。
于本发明的一实施例中，所述功率型电池管理系统PBMS包括双向直流转直流DC/DC变换器和电池管理系统BMS，所述PBMS和所述ECM通过控制器局域网络CAN组网，所述ECM单独对每个所述电池插箱进行控制，以使其充、放电电流达到预期电流值，所述DC/DC变换器为双向Buck-Boost拓扑结构。
于本发明的一实施例中，所述ECM通过所述CAN与各个所述电池插箱交互，汇总各所述电池插箱的状态信息后，将电压参数发送给各个所述电池插箱，同时单独对每个所述电池插箱发送电流及充放电指令。
于本发明的一实施例中，所述系统输出端连接外部负载，需要放电时，所述ECM控制所述DC/DC变换器工作于升压放电模式，所述汇流母线的电压稍高于所述AC/DC设定输出电压时，所述AC/DC输出关断，所述外部负载消耗的能量全部由所述电池插箱提供，所述电池插箱持续放电时，所述汇流母线电压维持不变；需要充电时，所述汇流母线的电压维持不变，所述ECM根据所述电池插箱状态及所述外部负载情况分配所述电池插箱所述充、放电电流。
于本发明的一实施例中，所述电池插箱是锂电池插箱，所述外部负载可以是基站用电设备。
于本发明的一实施例中，在充电状态时，所述AC/DC为充电设备，所述ECM控制电池电量状态SOC较高的所述电池插箱以较小的电流充电，SOC较低的所述电池插箱以较大的电流充电；在放电状态时，所述外部负载为所述基站用电设备，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱以较大的电流放电，SOC较低的所述电池插箱以较小的电流放电，以减少所述电池插箱SOC差异；在浮充状态时，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱给SOC较低的所述电池插箱充电，以实现所述电池插箱间电量均衡。
于本发明的一实施例中，在所述浮充状态时，所述电池插箱间电量均衡包括：所述ECM计算允许充放电的所述电池插箱所述SOC的平均值并记为SOC平均，记所述SOC低于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N1，所述SOC高于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N2，所述N2个所述电池插箱中单个所述电池插箱允许的放电电流的最小值记为Imin；当0.1C*N1/N2≤Imin时，所述N1个所述SOC较低的所述电池插箱以0.1C充电，所述N2个SOC较高的所述电池插箱以0.1C*N1/N2放电；当0.1C*N1/N2>Imin时,所述N1个SOC较低的所述电池插箱以Imin*N2/N1电流充电，所述N2个SOC较高的所述电池插箱以Imin放电，其中，C表示电池满电以1小时时间放空时的电流大小。
本发明进一步提供一种电池系统的电池插箱间电量均衡方法，包括以下步骤：
S1，周期性计算所述电池插箱间电池电量状态SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡所述电池插箱电量，如是，则执行S2；
S2，判断当前所述电池插箱的状态是充电状态、放电状态还是浮充状态；
S3，如果判断是充电状态，则执行充电电量均衡方法；如果判断是放电状态，则执行放电电量均衡方法；如果是浮充状态，则执行浮充电量均衡方法。
于本发明的一实施例中，所述均衡阈值是指所述SOC差值为5％；所述充电电量均衡方法为，所述ECM控制电池电量状态SOC较高的所述电池插箱以较小的电流充电，SOC较低的所述电池插箱以较大的电流充电；所述放电电量均衡方法，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱以较大的电流放电，SOC较低的所述电池插箱以较小的电流放电，以减少所述电池插箱SOC差异；所述浮充电量均衡方法为，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱给SOC较低的所述电池插箱充电，以实现所述电池插箱间电量均衡。
于本发明的一实施例中，所述浮充电量均衡方法包括以下步骤：
S101，计算允许充放电的所述电池插箱所述SOC的平均值记为SOC平均，记所述SOC低于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N1，所述SOC高于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N2；
S102，所述SOC较低的所述电池插箱以0.1C充电，需求总电流为0.1C*N1，则所述SOC较高的所述电池插箱放电电流为0.1C*N1/N2；
S103，若0.1C*N1/N2≤Imin，则执行S105步骤，否则执行S104；
S104，所述SOC较低的所述电池插箱以Imin*N2/N1电流充电，所述SOC较高的所述电池插箱以Imin放电；
S105，所述SOC较低的所述电池插箱以0.1C电流充电，所述SOC较高的所述电池插箱以0.1C*N1/N2放电；
其中，所述Imin为N2个所述电池插箱中单个所述电池插箱允许的所述放电电流的最小值。
于本发明的一实施例中，所述充电电量均衡方法包括以下步骤：
S201，将允许充电的所述电池插箱SOC按从低到高排序，记为SOCi1，SOCi2，...SOCim；
S202，其他所述电池插箱SOC与SOC最低的插箱进行比较，得到充电系数
S203，查表获得SOC最低的所述电池插箱当前状态允许的最大充电电流记为I充电基准，则所述电池插箱的充电电流分别为I充电基准
I充电基准
充电基准
S204，分别将S203中计算的所述充电电流值与该电池插箱当前状态允许的最大充电电流比较，二者取小值作为所述该电池插箱的充电电流值。
于本发明的一实施例中，所述放电电量均衡方法包括以下步骤：
S301，控制允许放电的所述电池插箱开始放电，累加计算所述电池插箱负载总电流记为I总放电。
S302，将所述允许放电的电池插箱SOC按从高到低排序，记为SOC1，SOC2，...SOCm，其中SOC1为最高SOC，电池插箱数量为m。
S303，将其他所述电池插箱SOC与所述SOC最高的所述电池插箱进行比较，得到放电系数
并求得所述放电系数累加和记为K；
S304，各所述电池插箱放电电流分别为I总放电
I总放电
总放电
S305，分别将S304中计算的放电电流值与该所述电池插箱当前状态允许的最大放电电流比较，二者取小值作为该所述电池插箱的放电电流值。
于本发明的一实施例中，所述S2，判断当前所述电池插箱的状态是充电状态、放电状态还是浮充状态，是根据峰谷电价，由所述ECM设定好充放电时段，峰时段为放电状态，谷时段为充电状态，其他时段为浮充状态。
如上所述，本发明的电池系统及电池插箱间电量均衡方法，具有以下有益效果：在充放电过程中减小电池插箱间SOC差异，且在电池系统不充不放时重新分配电池插箱间的电量。
附图说明
图1显示为本发明的电池系统的架构示意图。
图2显示为本发明的电池插箱间电量均衡方法的流程示意图。
图3显示为浙江电网一般工业用电(＜1KV)峰谷电价的示意图。
图4为本发明的电池插箱间电量均衡方法的浮充电量均衡方法的流程示意图。
图5为本发明的电池插箱间电量均衡方法的充电电量均衡方法的流程示意图。
图6为本发明的电池插箱间电量均衡方法的放电电量均衡方法的流程示意图。
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它优点与功效。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。需说明的是，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。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1，本发明提供一种电池系统，包括连接在汇流母线4上的整流器AC/DC(交流/直流)1和电池柜2。电池柜2内部设置有若干个并联的电池插箱(本发明的一个实施例中为锂电池插箱，也可以是其它合适的电池插箱)25，每个电池插箱25都包括功率型电池管理系统PBMS28和由多个电芯24组成的电池组，每个PBMS28都包括双向直流转直流DC/DC变换器(以下简称DC/DC)22和电池管理系统BMS27。其中双向DC/DC22为双向升降压电路Buck-Boost拓扑结构，和电池管理系统BMS27之间采用串口通讯26连接。每个电池插箱25都通过控制器局域网络CAN23连接到边缘智能网关ECM21的一端。系统输出端连接外部负载5，在以下的实施例中，外部负载5为基站用电设备5。
电池系统的工作原理为：AC/DC1将市电转换为直流电后连接到汇流母线4，电池插箱25内部电芯24电压经双向DC/DC22调节后汇集到锂电池柜2，进一步汇集到汇流母线4，需要放电时ECM21通过CAN23给所有电池插箱25发送电压电流参数，电池插箱25内置双向DC/DC22将电压调节至稍高于AC/DC1设定输出电压，AC/DC1输出关断，基站用电设备5消耗的能量全部由电池插箱25提供，电池插箱25内的电池持续放电时，汇流母线4电压可维持不变。需要充电时，汇流母线4电压维持不变，ECM21根据电池插箱25状态及基站用电设备5情况分配电池插箱25充放电电流。ECM21通过CAN23与各个电池插箱25交互，汇总各电池插箱25状态后，将电压参数广播发送，电流及充放电指令单独对每个电池插箱25发送。
具体的，整流器AC/DC1将市电转换为直流电后连接到汇流母线4，各个电池插箱25内部的电芯24的电压经双向DC/DC22调节后汇集到电池柜(在本申请以下的实施例中，为锂电池柜)2，进一步汇集到汇流母线4。需要放电时，ECM21通过CAN23给所有的电池插箱(在以下的实施例中，为锂电池插箱)25发送电压电流参数，锂电池插箱25内置双向DC/DC22将汇流母线电压4调节至稍高于AC/DC1设定输出电压，AC/DC1输出关断，基站用电设备5消耗的能量全部由锂电池插箱25提供。锂电池插箱25持续放电时，汇流母线4的电压可维持不变。需要充电时，汇流母线4的电压维持不变(AC/DC1以预设输出电压维持汇流母线4电压)，双向DC/DC22先以降压充电模式工作，待锂电池插箱25电压升高到等于或高于汇流母线4时，切换至升压充电模式。ECM21根据锂电池插箱25状态及基站用电设备5情况分配锂电池插箱25的充、放电电流。ECM21通过CAN23与各个锂电池插箱25交互，汇总各锂电池插箱25状态后，将电压参数发送给各个锂电池插箱25，同时单独对每个锂电池插箱25发送电流及充放电指令。
进一步的，汇流母线4上可以连接铅酸电池组3，铅酸电池组3和电池插箱25并联，起到备用电池的作用，在市电停电时，AC/DC1输出关断，铅酸电池组3介入放电，防止基站用电设备5异常掉电。
图2为本发明电池系统的电池插箱25间电量均衡方法，包括以下步骤：
S1，周期性计算电池插箱25间电池电量状态SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡电池插箱电量，如是，则执行S2；
均衡阈值是指各电池插箱25间的SOC差值等于5％，如果小于均衡阈值，则不需要执行均衡策略。
S2，判断当前电池插箱的状态是充电状态、放电状态还是浮充状态；
判断是否是浮充阶段，如果不是则判断是否为充电或放电状态。
S3，如果判断是充电状态，则执行充电电量均衡方法；如果判断是放电状态，则执行放电电量均衡方法；如果是浮充状态，则执行浮充电量均衡方法。
如果是充电阶段，且不需要均衡，AC/DC1输出的充电电流在所有电池插箱25间平均分配。如果是放电阶段，且不需要均衡，ECM21就控制所有电池插箱25以相同的电流输出。
图3为浙江电网一般工业用电峰谷电价，根据峰谷电价，将边缘智能网关ECM21设定好电池插箱25的充、放电时段，图示中8～11时，19点～21点为放电时段，11点～13点，22点～24点为充电时段，其他时段为浮充时段。BMS27充放电时段由ECM21通过CAN23总线下发。前一天晚上充满电后，8点-11点(高峰时段)放电3小时；11点-13点(低谷时段)，充电2小时到充满电；13点-19点(高峰时段)不充电也不放电，为浮充时段；19点-21点(尖峰时段)、21点-22点(高峰时段)，一共3小时放电；22点-24点(低谷时段)，2小时充电到充满电。24点～8点为浮充时段，不充电也不放电。
图4为一个优选实施例中浮充电量均衡方法的步骤：
S11，周期性计算电池插箱25间SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡？如不是，则结束；
S12，当前是否为浮充阶段？如不是则执行充放电过程中均衡策略。
S13，计算允许充放电的电池插箱SOC的平均值记为SOC平均，记SOC低于平均值2.5％以上的电池插箱数量为N1，SOC高于平均值2.5％以上的电池插箱数量为N2；
S14，SOC较低的电池插箱以0.1C充电，需求总电流为0.1C*N1，则SOC较高的电池插箱放电电流为0.1C*N1/N2；
S15，若0.1C*N1/N2≤Imin，则执行S17步骤，否则执行S16；
S16，SOC较低的电池插箱以Imin*N2/N1电流充电，SOC较高的电池插箱以Imin放电；
S17，SOC较低的电池插箱以0.1C电流充电，SOC较高的电池插箱以0.1C*N1/N2放电；
其中，Imin为N2个电池插箱25中单个电池插箱25允许的放电电流的最小值。
图5为充电电量均衡方法的步骤：
S21，周期性计算允许充电的电池插箱25间SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡？如不需要，则所有电池插箱25充电电流保持一致；
S22，将允许充电的电池插箱SOC按从低到高排序，记为SOCi1，SOCi2，...SOCim；
S23，电池插箱SOC与SOC最低的插箱进行比较，得到充电系数
S24，查表获得SOC最低的电池插箱当前状态允许的最大充电电流记为I充电基准，则电池插箱的充电电流分别为I充电基准
I充电基准
充电基准
S25，分别将S24中计算的充电电流值与该电池插箱当前状态允许的最大充电电流比较，二者取小值作为该电池插箱的充电电流值。
图6为放电电量均衡方法的步骤：
S31，周期性计算允许放电的电池插箱间SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡？如不需要，则对所有电池插箱25放电电流进行平均分配；
S32，控制允许放电的电池插箱开始放电，累加计算电池插箱负载总电流记为I总放电。
S33，将允许放电的电池插箱SOC按从高到低排序，记为SOC1，SOC2，...SOCm，其中SOC1为最高SOC，电池插箱数量为m。
S34，将其他电池插箱SOC与SOC最高的电池插箱进行比较，得到放电系数
并求得放电系数累加和记为K；
S35，各电池插箱放电电流分别为I总放电
I总放电
总放电
S36，分别将S35中计算的放电电流值与该电池插箱当前状态允许的最大放电电流比较，二者取小值作为该电池插箱的放电电流值。
其中，均衡阈值可以是指各电池插箱25间SOC差值为5％，也可以是其他值。在浮充阶段，ECM21控制电池插箱25间电流环流，即电量高的电池插箱给电量低的电池插箱充电。在充电和放电期间，电流的分配策略为，保证所有电池插箱25同时充满或放空。
电池插箱25的SOC有高有低，如果所有的电池插箱25充电或者放电都采用同一个电流值，那么就导致有的电池插箱25先用完或者晚充满，有的电池插箱25晚用完或者先充满。本申请采取的均衡策略，就是使不同SOC的电池插箱25，都能达到差不多时间充满或者用完，于是就采取了如下策略：在充电状态时，ECM21控制电池电量状态SOC较高的电池插箱以较小的电流充电，SOC较低的电池插箱以较大的电流充电。在放电状态时，ECM21控制SOC较高的电池插箱以较大的电流放电，SOC较低的电池插箱25以较小的电流放电。在浮充状态时，电量高的电池插箱给电量低的电池插箱充电。
综上所述，本发明的电池系统的电池柜中，锂电池插箱配置集成DCDC功能的功率型BMS(PBMS)，DC/DC为双向Buck-Boost拓扑，具备升降压充放电功能。锂电池插箱内置PBMS与边缘智能网关(ECM)通过控制器局域网络(CAN)组网，ECM可根据电流分配策略单独对每个电池插箱进行控制。本发明电池插箱间电量均衡方法为：电池系统在充电过程中，控制SOC较高的电池插箱以较小的电流充电，SOC较低的电池插箱以较大的电流充电，充电过程中减小SOC差异。在放电过程中，控制SOC较高的电池插箱以较大的电流放电，SOC较低的电池插箱以较小的电流放电，放电过程中进一步减小SOC差异。在浮充阶段中，可控制SOC较高的电池插箱给SOC较低的电池插箱充电，实现电池插箱间电量均衡。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (14)
1.一种电池系统，其特征在于，包括：
整流器AC/DC，所述AC/DC将交流电转换为直流电后连接到汇流母线；和
电池柜，所述电池柜包括多个并联在所述汇流母线上的电池插箱和边缘智能网关ECM，所述电池插箱包括功率型电池管理系统PBMS和电芯，所述电芯的电压经所述PBMS调节后汇集到所述汇流母线；其中，
如果各所述电池插箱间的电池电量状态SOC差值大于均衡阈值，所述ECM控制均衡各所述电池插箱间的电量。
2.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述均衡阈值是指所述SOC差值可以为5％或其他设定值。
3.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，所述功率型电池管理系统PBMS包括双向直流转直流DC/DC变换器和电池管理系统BMS，所述PBMS和所述ECM通过控制器局域网络CAN组网，所述ECM单独对每个所述电池插箱进行控制，以使其充、放电电流达到预期电流值，所述DC/DC变换器为双向Buck-Boost拓扑结构。
4.根据权利要求3所述的电池系统，其特征在于：所述ECM通过所述CAN与各个所述电池插箱交互，汇总各所述电池插箱的状态信息后，将电压参数发送给各个所述电池插箱，同时单独对每个所述电池插箱发送电流及充放电指令。
5.根据权利要求4所述的电池系统，其特征在于：所述系统输出端连接外部负载，需要放电时，所述ECM控制所述DC/DC变换器工作于升压放电模式，所述汇流母线的电压稍高于所述AC/DC设定输出电压时，所述AC/DC输出关断，所述外部负载消耗的能量全部由所述电池插箱提供，所述电池插箱持续放电时，所述汇流母线电压维持不变；需要充电时，所述汇流母线的电压维持不变，所述ECM根据所述电池插箱状态及所述外部负载情况分配所述电池插箱所述充、放电电流。
6.根据权利要求5所述的电池系统，其特征在于：所述电池插箱是锂电池插箱，所述外部负载可以是基站用电设备。
7.根据权利要求1所述的电池系统，其特征在于，在充电状态时，所述AC/DC为充电设备，所述ECM控制电池电量状态SOC较高的所述电池插箱以较小的电流充电，SOC较低的所述电池插箱以较大的电流充电；在放电状态时，所述外部负载为所述基站用电设备，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱以较大的电流放电，SOC较低的所述电池插箱以较小的电流放电，以减少所述电池插箱SOC差异；在浮充状态时，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱给SOC较低的所述电池插箱充电，以实现所述电池插箱间电量均衡。
8.根据权利要求7所述的电池系统，其特征在于，在所述浮充状态时，所述电池插箱间电量均衡包括：所述ECM计算允许充放电的所述电池插箱所述SOC的平均值并记为SOC平均，记所述SOC低于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N1，所述SOC高于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N2，所述N2个所述电池插箱中单个所述电池插箱允许的放电电流的最小值记为Imin；当0.1C*N1/N2≤Imin时，所述N1个所述SOC较低的所述电池插箱以0.1C充电，所述N2个所述SOC较高的所述电池插箱以0.1C*N1/N2放电；当0.1C*N1/N2>Imin时,所述N1个所述SOC较低的所述电池插箱以Imin*N2/N1电流充电，所述N2个SOC较高的所述电池插箱以Imin放电，其中，C表示电池满电以1小时时间放空时的电流大小。
9.一种用于权利要求1至8任一项所述电池系统的电池插箱间电量均衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，周期性计算所述电池插箱间电池电量状态SOC差值并与均衡阈值比较确认是否需要均衡所述电池插箱电量，如是，则执行S2；
S2，判断当前所述电池插箱的状态是充电状态、放电状态还是浮充状态；
S3，如果判断是充电状态，则执行充电电量均衡方法；如果判断是放电状态，则执行放电电量均衡方法；如果是浮充状态，则执行浮充电量均衡方法。
10.根据权利要求9所述的电池插箱间电量均衡方法，其特征在于，所述均衡阈值是指所述SOC差值为5％；所述充电电量均衡方法为，所述ECM控制电池电量状态SOC较高的所述电池插箱以较小的电流充电，SOC较低的所述电池插箱以较大的电流充电；所述放电电量均衡方法，所述ECM控制SOC较高的所述电池插箱以较大的电流放电，所述SOC较低的所述电池插箱以较小的电流放电，以减少所述电池插箱SOC差异；所述浮充电量均衡方法为，所述ECM控制所述SOC较高的所述电池插箱给所述SOC较低的所述电池插箱充电，以实现所述电池插箱间电量均衡。
11.根据权利要求9所述的电池插箱间电量均衡方法，其特征在于，所述浮充电量均衡方法包括以下步骤：
S101，计算允许充放电的所述电池插箱所述SOC的平均值记为SOC平均，记所述SOC低于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N1，所述SOC高于平均值2.5％以上的所述电池插箱数量为N2；
S102，所述SOC较低的所述电池插箱以0.1C充电，需求总电流为0.1C*N1，则所述SOC较高的所述电池插箱放电电流为0.1C*N1/N2；
S103，若0.1C*N1/N2≤Imin，则执行S105步骤，否则执行S104；
S104，所述SOC较低的所述电池插箱以Imin*N2/N1电流充电，所述SOC较高的所述电池插箱以Imin放电；
S105，所述SOC较低的所述电池插箱以0.1C电流充电，所述SOC较高的所述电池插箱以0.1C*N1/N2放电；
其中，所述Imin为N2个所述电池插箱中单个所述电池插箱允许的所述放电电流的最小值。
12.根据权利要求9所述的电池插箱间电量均衡方法，其特征在于，所述充电电量均衡方法包括以下步骤：
S201，将允许充电的所述电池插箱SOC按从低到高排序，记为SOCi1，SOCi2，...SOCim；
S202，其他所述电池插箱SOC与SOC最低的插箱进行比较，得到充电系数
S203，查表获得SOC最低的所述电池插箱当前状态允许的最大充电电流记为I充电基准，则所述电池插箱的充电电流分别为
S204，分别将S203中计算的所述充电电流值与该电池插箱当前状态允许的最大充电电流比较，二者取小值作为所述该电池插箱的充电电流值。
13.根据权利要求9所述的电池插箱间电量均衡方法，其特征在于，所述放电电量均衡方法包括以下步骤：
S301，控制允许放电的所述电池插箱开始放电，累加计算所述电池插箱负载总电流记为I总放电。
S302，将所述允许放电的电池插箱SOC按从高到低排序，记为SOC1，SOC2，...SOCm，其中SOC1为最高SOC，电池插箱数量为m。
S303，将其他所述电池插箱SOC与所述SOC最高的所述电池插箱进行比较，得到放电系数
并求得所述放电系数累加和记为K；
S304，各所述电池插箱放电电流分别为
S305，分别将S104中计算的放电电流值与该所述电池插箱当前状态允许的最大放电电流比较，二者取小值作为该所述电池插箱的放电电流值。
14.根据权利要求9所述的电池插箱间电量均衡方法，其特征在于，所述S2，判断当前所述电池插箱的状态是充电状态、放电状态还是浮充状态，是根据峰谷电价，由所述ECM设定好充放电时段，峰时段为放电状态，谷时段为充电状态，其他时段为浮充状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211181911.XA CN115566756A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211181911.XA CN115566756A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115566756A true CN115566756A (zh) | 2023-01-03 |
Family
ID=84742324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211181911.XA Pending CN115566756A (zh) | 2022-09-27 | 2022-09-27 | 一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115566756A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116436128A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-07-14 | 珠海科创储能科技有限公司 | 一种储能系统的电池簇均衡方法 |
-
2022
- 2022-09-27 CN CN202211181911.XA patent/CN115566756A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116436128A (zh) * | 2023-05-06 | 2023-07-14 | 珠海科创储能科技有限公司 | 一种储能系统的电池簇均衡方法 |
| CN116436128B (zh) * | 2023-05-06 | 2024-02-20 | 珠海科创储能科技有限公司 | 一种储能系统的电池簇均衡方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Das et al. | Advancement of lithium-ion battery cells voltage equalization techniques: A review | |
| CN109713740B (zh) | 一种电池管理系统的主动均衡架构及主动均衡方法 | |
| US6353304B1 (en) | Optimal management of batteries in electric systems | |
| CN102104257B (zh) | 公寓楼的储能系统、集成电力管理系统及系统控制方法 | |
| US20130187465A1 (en) | Power management system | |
| CN106451508B (zh) | 分布式混合储能系统配置、充放电方法及装置 | |
| JP6531221B2 (ja) | バッテリーパックの管理装置及び方法 | |
| CN104993602A (zh) | 一种模块化的储能系统 | |
| CN109378846B (zh) | 储能电站中储能变流器的电池模块充放电控制方法与装置 | |
| CN102842936B (zh) | 分布式电池供电装置及方法 | |
| CN113659683A (zh) | 一种用于电池簇间均衡的虚拟内阻控制方法 | |
| CN113422423B (zh) | 一种卫星蓄电池系统 | |
| CN113394804B (zh) | 直流微电网储能系统的soc均衡和功率均分控制方法 | |
| Rossi et al. | Real-time optimization of the battery banks lifetime in hybrid residential electrical systems | |
| CN104578433B (zh) | 一种可切换的电力储能系统及其使用方法 | |
| CN112910026A (zh) | 一种考虑分布式储能系统电池组均衡性的储能电池充放电方法 | |
| CN115566756A (zh) | 一种电池系统及电池插箱间电量均衡方法 | |
| CN1848587B (zh) | 镍氢、镍镉电池串联式自动变速充电器 | |
| Kumar et al. | Interleaved boost converter for renewable energy application with energy storage system | |
| CN204835716U (zh) | 一种模块化的储能系统 | |
| JP2023535099A (ja) | 充放電装置、電池の充電及び放電方法、並びに充放電システム | |
| Huu et al. | Adaptive coordinated droop control for multi-battery storage | |
| CN111740463A (zh) | 一种模块化电池均衡系统及方法 | |
| CN112721708A (zh) | 一种光储充控制方法和装置、光储充系统、存储介质 | |
| WO2014160271A1 (en) | Telecommunication power system |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20240308 Address after: 335000 Factory Building No.1, Zone 1, Zhongtong Glasses Park, Yujiang District, Yingtan City, Jiangxi Province Applicant after: Jiangxi Xingneng Energy Storage Technology Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 5th Floor, Scientific Research Building, Yueyang Modern Equipment Manufacturing Industrial Park, Muli Port, Economic and Technological Development Zone, Yueyang City, Hunan Province 414000 Applicant before: Yueyang yaoning New Energy Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |