[发明专利]车载退役动力电池分组主动均衡系统及方法

权利要求书

1.一种车载退役动力电池分组主动均衡系统，其特征在于：它包括：

电池组模块，由若干个电池小组、开关管和储能电感组成，电池小组之间采用分布式电感储能均衡拓扑结构；每个电池小组中包括若干单体电池和开关阵列，电池小组内采用集中式均衡拓扑结构；所述的单体电池为退役电池单体；

信号采集模块，用于采集各单体电池和电池组的电压和电流值；

均衡主控模块，用于接收采集的各单体电池和电池组的电压和电流值，判断是否到达均衡条件，制定均衡策略并发送开关指令；

充放电模块，通过所述的开关管和开关阵列与电池组模块连接，用于在均衡主控模块的控制下给电池小组和单体电池以特定电流进行充放电；

均衡电路模块，用于根据均衡主控模块发送的开关指令，利用对应的开关管和开关阵列选取需要均衡的单体电池和电池组进行均衡控制；

所述的均衡主控模块根据OCV-SOC算法对电池小组和各单体电池进行SOC估算和分区，从而制定均衡策略，具体包括以下步骤：

在单体电池充放电初始时刻，测量各节单体电池的开路电压；对每节单体电池进行充放电实验，得到各节单体电池的SOC-OCV曲线，从而获得各节单体退役电池的SOC初值；利用安时积分法实时计算某时刻的SOC；

先进行组内均衡，当电池小组中的单体电池SOC中心极差高于或等于1.5％时，开关阵列选通需要均衡的单体电池，启动组内均衡；退役电池小组内SOC中心极差低于1.5％时，停止组内均衡；

组内均衡后再进行组间均衡，当电池小组内SOC中心极差高于或等于2％时，开关阵列选通需要均衡的电池组，启动组间均衡；电池小组内SOC中心极差低于2％时，停止组间均衡；

根据单体电池的SOC值从低到高分成A、B、C三个区域，所述的组内均衡时，判断本组内位于A、B、C三个区域中的单体电池数量，采取以下方法分别建立相应的单体电池能量互补对，以B区域为基准量：

Case1：A区与C区的单体电池数相等且不为零，

Case2：A区单体电池数大于C区单体电池数且都不为零；

Case3：A区单体电池数小于C区单体电池数且都不为零；

Case4：A区单体电池数为零，C区单体电池数大于零；

A、B、C三区域电池数量可分为以上四种情况,出现Case1、Case2、Case3情况时，C区SOC向A区域转移；出现Case4特殊情况时，C区SOC直接向B区转移；

将所述的若干个电池小组中，每3个相邻的电池小组构成一个均衡小组，并进行分布式并联，当需要组间均衡时，将本均衡小组内的电池小组按SOC均值由低到高排列，令本均衡小组内相邻的第一至第三电池小组的SOC均值分别为SOCav1、SOCav2和SOCav3，分为以下情况：

①SOCav1≥SOCav2≥SOCav3，②SOCav1≥SOCav3≥SOCav2，③SOCav2≥SOCav1≥SOCav3，④SOCav2≥SOCav3≥SOCav1，⑤SOCav3≥SOCav1≥SOCav2，⑥SOCav3≥SOCav2≥SOCav1；

按以下方法确定组件均衡路径：1)当出现情况①或⑥时，进行间接均衡，即将第二电池小组作为能量传递媒介，对第一电池小组和第三电池小组间进行均衡，直至达到组间均衡状态；2)当出现情况②、③、④或⑤时，进行直接均衡，即相邻的电池小组间进行能量传递，直至达到组间均衡状态。

2.根据权利要求1所述的车载退役动力电池分组主动均衡系统，其特征在于：它还包括上位机，与所述的均衡主控模块连接。

3.根据权利要求1所述的车载退役动力电池分组主动均衡系统，其特征在于：所述的OCV-SOC算法具体为：

首先在单体电池充放电初始时刻，测量各节单体电池的开路电压；然后对每节单体电池进行充放电实验，得到n节电池SOC值分别为100％、90％、……10％、0时对应的OCV值，曲线拟合后得到各节单体电池的SOC-OCV曲线，从而获得各节单体退役电池的SOC初值SOC₀(1)～SOC₀(n)；最后利用安时积分法实时计算某时刻的SOC。