[发明专利]梯次利用电池组的同步均衡电流控制方法

说明书

本发明提供了一种梯次利用电池组的同步均衡电流控制方法，属于电池储能管理技术领域，所述方法利用电感式主动均衡电路实现梯次利用电池组中所有电池的SOC持续均衡：计算每个电池单体的均衡电流给定值；计算每个电池单体的均衡电流反馈值；结合所述均衡电流给定值和所述均衡电流反馈值获取获取每个MOSFET开关管的占空比；根据MOSFET开关管的占空比获取MOSFET开关管脉冲，对所有MOSFET开关管进行同步控制。本发明使得电池组内所有电池的充放电电流实现连续可控状态，保持各电池的SOC一致，即使在容量不一致的梯次利用电池应用场景仍能满足其对均衡电流的需要，使电池组内所有电池同时达到充放电截止状态，最大化利用电池组的可用容量，提高电池组容量利用率。

技术领域

本发明涉及电池储能管理技术领域，具体涉及一种能够实现电池组内所有电池的充放电电流连续可控，使各电池的SOC保持一致的梯次利用电池组的同步均衡电流控制方法。

背景技术

由于串联电池组对SOC均衡有较高的要求，在梯次利用电池组中容量不一致直接影响SOC均衡效果，如果没有均衡电流或均衡电流达不到所需值，在充放电状态下各电池SOC变化曲线将趋于发散，降低储能系统的容量利用率。对于容量不一致的电池组，为了保持各电池SOC变化率一致，实现SOC始终均衡，均衡电路需对所有电池同步提供实时可控的均衡电流，传统分时、轮流均衡的控制方法将不再适用。

由于锂电池单体电压等级较低，实际应用中为满足使用场景对电压、功率以及容量的需求，往往将单体电池串并联使用。受生产过程及使用过程的影响，串联锂离子电池组存在电池容量、SOC不一致的现象，长期循环后不一致性会累积放大，影响电池组能量利用率，可通过均衡装置削弱不一致对电池组性能的影响。目前，已有均衡装置主要分为主动均衡及被动均衡两大类，其中，主动均衡又可分为电容式、电感式及变压器式均衡电路，电容式均衡电路通过电池电压差实现均衡，而实际电压差很小，考虑开关管的导通压降，均衡能量很难转移；变压器式均衡电路中变压器体积大、重量重、对变压器精度要求高，均衡电流的可控性差；电感式均衡电路以电感电流作为能量转移载体，均衡电流的可控性强。

授权公告号为CN1186868C的中国发明专利公开了串联蓄电池组自动均衡装置。该发明专利采用一个单体蓄电池对应一个均衡模块，利用电感作为储能元件，利用各开关管反并联的二极管续流实现电池间能量转移。该发明专利所述的控制方法在一个控制周期内仅能对其中一个电量较高的电池进行放电，对该电池的放电电流和放电时间均可控制，而对其它所有电池在充电，但充电电流均为不可控；经过一段时间的电量变化后，再对另一个电量较高的电池进行放电控制，通过分时轮流控制实现最终的均衡效果。

申请号为201510905345.6的中国发明专利申请公开了串联蓄电池组自动均衡装置。该串联蓄电池组自动均衡装置的控制方法同上述专利一致，均为分时轮流控制某一电池放电，然后对其余所有电池充电，以实现电池均衡，该实用新型专利对电池放电结束后剩余所有电池充电电流的变化过程做了进一步分析。

上述两种均衡电路的控制方法，各电池均衡电流控制分时进行，无法实现对所有电池的同步均衡控制，没有明确可控的电量转移关系，均衡速度慢，效率低。在梯次利用电池应用场景中，因梯次电池容量一致性较为分散，为提高电池组容量利用率，需对所有容量不一致的电池提供实时可控的同步均衡电流，传统分时轮流工作的均衡技术将不再适用，需要对均衡电路所有电池的均衡电流进行同步控制。

串联电池组对SOC和容量的一致性有较高的要求，在梯次利用电池中容量不一致更为凸显，如果没有均衡电流或均衡电流达不到差异容量对应的所需电流值，在充放电状态下各电池SOC将趋于发散，直接影响储能系统的容量利用率。对于容量不一致的电池，为了保持各电池的SOC变化率一致，需提供实时的均衡电流，传统分时、轮流均衡的控制方法将不再适用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现电池组内所有电池的充放电电流连续可控，使各电池的SOC保持一致的梯次利用电池组的同步均衡电流控制方法，以解决上述背景技术中存在的技术问题。