CN115733222A - 一种用于并联电池系统的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于并联电池系统的控制方法及系统，主要涉及并联电池系统技术领域，用以解决现有的并联电池系统电压调节并不精准的问题。包括：通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息；传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则；传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统；基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量。本申请通过上述方法实现了电压平衡的准确性。

Description

一种用于并联电池系统的控制方法及系统

技术领域

本申请涉及并联电池系统技术领域，尤其涉及一种用于并联电池系统的控制方法及系统。

背景技术

现阶段，大功率电池组的电池重量使得电池运输和安装空间设计受到了较大的限制，因此可使用小功率电池模块，通过组合方式来得到所需的大功率电池模块，以解决运输问题，同时满足多样的市场需求。

通常，对于一组并联电池系统，当出现电池子系统电压不平衡时，如果该电池子系统并入电池系统中，电池的内部电流环流会对电池系统造成损害。为了使其恢复平衡状态，现有的方法主要为：通过对相应电压不平衡的电池子系统进行充放电操作。

但是，在并联电池系统中，贸然对电压不平衡的电池子系统充放电，容易导致该电池子系统过充或者过放；如果电池系统处在工作状态中，在进行充放电操作时，电池回路存在电流，切断或者闭合相应电池子系统继电器，有很大概率导致继电器粘连故障或损坏；另外，由于电池内阻的存在及负载的不同，该电池子系统端电压在放电时，会比其开路电压低，在充电时，会比其开路电压高。这就导致充放电操作的电压调节并不精准，电池子系统仍然是一种电压不平衡的状态并入电池系统。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种用于并联电池系统的控制方法及系统，以解决上述技术问题。

第一方面，本申请提供了一种用于并联电池系统的控制方法，并联电池系统包括：电池系统信息采集器、电池子系统、控制器和动力设备，方法包括：在车辆高压上电前，通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息；传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则；传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统；基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，进而调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

进一步地，通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则，具体包括：通过控制器检测荷电状态信息是否大于预设系统荷电状态阈值；当荷电状态信息大于预设系统荷电状态阈值时，确定电池子系统为富电状态子系统，确定富电状态子系统的并网上电规则为电压高到低依次并网上电；当荷电状态信息小于等于预设系统荷电状态阈值时，确定电池子系统为亏电状态子系统，确定亏电状态子系统的并网上电规则为电压低到高依次并网上电。

进一步地，通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统，具体包括：控制器根据各电池子系统的电压信息，按照电压值大小由低到高递增排序，以获得电池子系统第一电压值序列；确定第一电压值序列中相邻电压值之间的差值为并网压差；判断并网压差是否大于预设电压差阈值；当大于预设电压差阈值时，确定并网压差对应的两个相邻电压值之间的最小值对应的电池子系统为电压不平衡电池子系统。

进一步地，通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统，具体还包括：控制器根据各电池子系统的电压信息，按照电压值大小由高到低递减排序，以获得电池子系统第二电压值序列；确定第二电压值序列中相邻电压值之间的差值为并网压差；判断并网压差是否大于预设电压差阈值；当大于预设电压差阈值时，确定并网压差对应的两个相邻电压值之间的最大值对应的电池子系统为电压不平衡电池子系统。

进一步地，基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率，具体包括：控制器确定电压不平衡电池子系统的电压信息对应的并网压差；进而确定计算并网压差的非电压不平衡电池子系统的电压值为目标电压；利用并网压差除以目标电压，以获得电压不平衡电池子系统的电压偏移率。

进一步地，根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，具体包括：控制器根据并网压差计算平衡功率，以作为平衡功率初始量；根据电压偏移率，实时计算平衡功率校准所用的校准量，将平衡功率初始量与校准量取和，获得功率校准量；通过动力设备，根据功率校准量对电压不平衡电池子系统中的电压不平衡电池进行充电或者放电操作。

进一步地，调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电，具体包括：控制器根据功率校准量，产生用于电压平衡控制的功率命令；以使动力设备根据功率命令来响应运行，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

第二方面，本申请提供了一种用于并联电池系统的控制系统，系统包括：获取模块，用于在车辆高压上电前，通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息；确定模块，用于传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则；筛选模块，用于传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统；上电模块，用于基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，进而调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

本领域技术人员能够理解的是，本发明至少具有如下有益效果：

本申请提出的一种用于并联电池系统的控制方法及系统，能够优先判定电池系统是富电状态还是亏电状态，再确定充电或者放电操作，从而降低了电池出现过充或者过放的风险；可以在电池系统并网上电过程中利用电池荷电状态分布对电压不平衡的电池子系统进行充电或放电的调节，然后并网上电，有效避免电池工作中电压平衡这种模式，闭合断开继电器可能导致的继电器损坏和粘连故障；并且利用电压偏移率控制动力设备功率的输出，极大程度的减小电池内阻的影响，从而保证电压平衡的准确性。

附图说明

下面参照附图来描述本公开的部分实施例，附图中：

图1是本申请实施例提供的一种用于并联电池系统内部结构示意图。

图2是本申请实施例提供的一种用于并联电池系统的控制方法流程图。

图3是本申请实施例提供的一种用于并联电池系统的控制系统内部结构示意图。

具体实施方式

本领域技术人员应当理解的是，下文所描述的实施例仅仅是本公开的优选实施例，并不表示本公开仅能通过该优选实施例实现，该优选实施例仅仅是用于解释本公开的技术原理，并非用于限制本公开的保护范围。基于本公开提供的优选实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所获得的其它所有实施例，仍应落入到本公开的保护范围之内。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。

本申请实施例提供了一种用于并联电池系统，如图1所示，本申请实施例提供的用于并联电池系统包括：电池系统信息采集器10、电池子系统11、控制器20以及动力设备30；电池系统信息采集器10配置为采集多个电池子系统11的电压、荷电状态等信息；控制器20配置为接收电池系统信息采集器10采集到的电池信息，以控制并网上电顺序、判断电压不平衡子系统、产生用于电压平衡控制的校准后的功率命令；动力设备30配置为根据控制器20产生并输出的校准后的功率命令来响应运行。

本申请实施例提供了一种用于并联电池系统的控制方法，如图2所示，本申请实施例提供的方法，主要包括以下步骤：

步骤210、在车辆高压上电前，通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息。

步骤220、传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则。

作为示例地，通过控制器检测荷电状态信息是否大于预设系统荷电状态阈值；当荷电状态信息大于预设系统荷电状态阈值时，确定电池子系统为富电状态子系统，确定富电状态子系统的并网上电规则为电压高到低依次并网上电；当荷电状态信息小于等于预设系统荷电状态阈值时，确定电池子系统为亏电状态子系统，确定亏电状态子系统的并网上电规则为电压低到高依次并网上电。

步骤230、传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统。

作为示例一地，在确定电池子系统为亏电状态子系统后，控制器根据各电池子系统的电压信息，按照电压值大小由低到高递增排序，以获得电池子系统第一电压值序列；确定第一电压值序列中相邻电压值之间的差值为并网压差；判断并网压差是否大于预设电压差阈值；当大于预设电压差阈值时，确定并网压差对应的两个相邻电压值之间的最小值对应的电池子系统为电压不平衡电池子系统。

作为示例二地，在确定电池子系统为富电状态子系统后，控制器根据各电池子系统的电压信息，按照电压值大小由高到低递减排序，以获得电池子系统第二电压值序列；确定第二电压值序列中相邻电压值之间的差值为并网压差；判断并网压差是否大于预设电压差阈值；当大于预设电压差阈值时，确定并网压差对应的两个相邻电压值之间的最大值对应的电池子系统为电压不平衡电池子系统。

步骤240、基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，进而调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

作为示例地，基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率，具体可以为：控制器确定电压不平衡电池子系统的电压信息对应的并网压差；进而确定计算并网压差的非电压不平衡电池子系统的电压值为目标电压；利用并网压差除以目标电压，以获得电压不平衡电池子系统的电压偏移率。

作为示例地，根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，具体可以为：控制器根据并网压差计算平衡功率，以作为平衡功率初始量；根据电压偏移率，实时计算平衡功率校准所用的校准量，将平衡功率初始量与校准量取和，获得功率校准量；通过动力设备，根据功率校准量对电压不平衡电池子系统中的电压不平衡电池进行充电或者放电操作。

其中，根据并网压差计算平衡功率具体为：通过公式：P=β*ΔU，计算平衡功率；其中，β表示预先设定的功率系数，ΔU表示并网压差。

其中，根据电压偏移率，实时计算平衡功率校准所用的校准量具体为：通过公式：ΔP=α*γ，计算电压偏移率；其中，γ表示预设电压偏移率，α表示电压偏移率。

作为示例地，调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电，具体可以为：控制器根据功率校准量，产生用于电压平衡控制的功率命令；以使动力设备根据功率命令来响应运行，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

除此之外，图3为本申请实施例提供的一种用于并联电池系统的控制系统。如图3所示，本申请实施例提供的系统，主要包括：

获取模块310，用于在车辆高压上电前，通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息。

确定模块320，用于传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则。

筛选模块330，用于传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统。

上电模块340，用于基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，进而调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

至此，已经结合前文的多个实施例描述了本公开的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本公开的保护范围并不仅限于这些具体实施例。在不偏离本公开技术原理的前提下，本领域技术人员可以对上述各个实施例中的技术方案进行拆分和组合，也可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，凡在本公开的技术构思和/或技术原理之内所做的任何更改、等同替换、改进等都将落入本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，并联电池系统包括：电池系统信息采集器、电池子系统、控制器和动力设备，所述方法包括：

在车辆高压上电前，通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息；

传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则；

传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统；

基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，进而调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

2.根据权利要求1所述的用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则，具体包括：

通过控制器检测荷电状态信息是否大于预设系统荷电状态阈值；

当荷电状态信息大于预设系统荷电状态阈值时，确定电池子系统为富电状态子系统，确定富电状态子系统的并网上电规则为电压高到低依次并网上电；

当荷电状态信息小于等于预设系统荷电状态阈值时，确定电池子系统为亏电状态子系统，确定亏电状态子系统的并网上电规则为电压低到高依次并网上电。

3.根据权利要求2所述的用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统，具体包括：

在确定电池子系统为亏电状态子系统后，

控制器根据各电池子系统的电压信息，按照电压值大小由低到高递增排序，以获得电池子系统第一电压值序列；

确定第一电压值序列中相邻电压值之间的差值为并网压差；

判断并网压差是否大于预设电压差阈值；当大于预设电压差阈值时，确定并网压差对应的两个相邻电压值之间的最小值对应的电池子系统为电压不平衡电池子系统。

4.根据权利要求2所述的用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统，具体还包括：

在确定电池子系统为富电状态子系统后，

控制器根据各电池子系统的电压信息，按照电压值大小由高到低递减排序，以获得电池子系统第二电压值序列；

确定第二电压值序列中相邻电压值之间的差值为并网压差；

判断并网压差是否大于预设电压差阈值；当大于预设电压差阈值时，确定并网压差对应的两个相邻电压值之间的最大值对应的电池子系统为电压不平衡电池子系统。

5.根据权利要求3或4所述的用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率，具体包括：

控制器确定电压不平衡电池子系统的电压信息对应的并网压差；进而确定计算并网压差的非电压不平衡电池子系统的电压值为目标电压；

利用并网压差除以目标电压，以获得电压不平衡电池子系统的电压偏移率。

6.根据权利要求5所述的用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，具体包括：

控制器根据并网压差计算平衡功率，以作为平衡功率初始量；

根据电压偏移率，实时计算平衡功率校准所用的校准量，将平衡功率初始量与校准量取和，获得功率校准量；通过动力设备，根据功率校准量对电压不平衡电池子系统中的电压不平衡电池进行充电或者放电操作。

7.根据权利要求1所述的用于并联电池系统的控制方法，其特征在于，调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电，具体包括：

控制器根据功率校准量，产生用于电压平衡控制的功率命令；以使动力设备根据功率命令来响应运行，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

8.一种用于并联电池系统的控制系统，其特征在于，所述系统包括：

获取模块，用于在车辆高压上电前，通过电池系统信息采集器获取并联电池系统的中各电池子系统的电压信息和荷电状态信息；

确定模块，用于传输荷电状态信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统的并网上电规则；

筛选模块，用于传输电压信息至控制器，以通过控制器确定各电池子系统对应的并网压差，进而从各电池子系统中筛选电压不平衡电池子系统；

上电模块，用于基于电压不平衡电池子系统的电压信息，通过控制器计算电压偏移率；根据电压偏移率和并网压差，确定电压不平衡电池子系统中充放电设备的功率校准量，进而调节充放电设备的功率，完成电压不平衡电池子系统的并网上电。

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