專利名稱：電池選擇性均衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是ー種進行蓄電池均衡的方法，具體地說，是ー種在串聯(lián)的蓄電池単體或模塊間有選擇地進行蓄電池均衡的方法。屬于電池儲能與電池管理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電池儲能是電動汽車和智能電網(wǎng)中新能源接入的重要技術(shù)手段。電動汽車中的動カ電池管理和均衡是保證電動汽車 續(xù)航能力和電池使用壽命的關(guān)鍵，電池儲能用于平滑風電和光伏發(fā)電功率是解決新能源并網(wǎng)難和風電“棄風”問題的有效途徑。大規(guī)模電池儲能在電網(wǎng)中的應(yīng)用將改變電能只能傳輸不能存儲的歷史，給電力生產(chǎn)和運行帶來革命性的影響，極大地促進智能電網(wǎng)的發(fā)展。由于電池的單體電壓較低(小于5VDC)，容量有限(一般不超過500Ah)，因此在大容量電池儲能系統(tǒng)中，通行的做法是首先通過對電池単體的串聯(lián)，得到具有一定電壓(〈100VDC)電池模塊；再將多個電池模塊串聯(lián)為電池堆，電池堆電壓即為電池系統(tǒng)直流電壓,大多在300— 1100VDC之間。由于串聯(lián)電路中每個電池單體電流相等，而每個電池單體的容量存在一定的差異，充電時，容量較小的電池首先充滿，繼續(xù)充電可能會造成容量較小的電池過充；放電時，容量較小的電池首先放完，繼續(xù)放電可能會造成容量較小的電池過放。因而造成容量較小的電池單體的容量和壽命的損失，并形成惡性循環(huán)。因此，導(dǎo)線直接連接不可避免地導(dǎo)致了電池“短板效應(yīng)”的發(fā)生，嚴重限制了電池系統(tǒng)的整體壽命。在電池系統(tǒng)的電池単體串聯(lián)數(shù)量多、直流電壓高的情況下“短板效應(yīng)”更為突出。均衡控制是電池管理系統(tǒng)的重要功能，是解決電池“短板效應(yīng)”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。均衡的方案有多種，按照控制方式分為充電均衡、放電均衡和動態(tài)均衡。按照對能量的處理方式分為能量損耗型均衡和有源能量轉(zhuǎn)移型均衡。其中有源能量轉(zhuǎn)移型均衡按照結(jié)構(gòu)又可分為級聯(lián)結(jié)構(gòu)和獨立結(jié)構(gòu)，按照能量流動對象分為單體一単體和単體一組。無論上述哪種均衡結(jié)構(gòu)和控制方式，均需為每個電池單體(模塊)按照1:1配置均衡電路，電路重復(fù)性高、成本高。在大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)中，単體數(shù)量可能達到上萬的規(guī)模，均衡成本的問題十分突出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種選擇性均衡方法，可以配置少量均衡電路達到I: I配置均衡電路的效果。該方法可在保證電池均衡性能的同時極大地減小均衡電路成本。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明所述電池選擇性均衡方法，首先進行電池電壓的測量，然后對需要的均衡電池進行辨識，再根據(jù)辨識結(jié)果進行均衡電路的配置，其中所述對需要的均衡電池進行辨識，是根據(jù)電池容量偏差滿足正態(tài)分布的特點，只為偏差大的電池配置均衡電路。進ー步的
I、電池電壓的測量通過對電池模塊進行充放電，使得電池模塊處于即將充滿(SOOO. 85 )或者將要放完電(S0C〈0. 15)的狀態(tài)。然后進行各個電池単體(模塊)電壓的測量。該測量可以是在線測量也可以是離線測量。為了避免干擾因素的影響和較小測量誤差，測量中需要進行濾波處理。濾波方式即可以是模擬方式也可以是數(shù)字濾波，考慮到保證各個通道濾波參數(shù)的一致性，優(yōu)先取數(shù)字濾波方式。假設(shè)電池模塊由N個電池単體串聯(lián)，測得的各個電池単體的系列電壓數(shù)據(jù)為U1, U2, U3, - ,Uno電壓測量精度高于5mV為宜。2、對需要均衡的電池的辨識對測得的電壓數(shù)據(jù)U1, U2, U3,…，Un求取平均值，得到其平均值為Uavg0
權(quán)利要求
1.一種電池選擇性均衡方法，其特征在于首先進行電池電壓的測量，然后對需要的均衡電池進行辨識，再根據(jù)辨識結(jié)果進行均衡電路的配置，其中所述對需要的均衡電池進行辨識，是根據(jù)電池容量偏差滿足正態(tài)分布的特點，只為偏差大的電池配置均衡電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于所述對需要均衡的電池的辨識，具體實現(xiàn)如下 對各個電池單體的系列電壓數(shù)據(jù)U1, U2, U3,…，Un求取平均值，得到其平均值為Uavg,再求取各個電壓值與平均值Uavg的偏差A(yù)Ui,對偏差A(yù)Ui按照從大到小的循序進行排序； 在對需要均衡的電池的辨識過程中忽略電池由于自身故障或者外部因素導(dǎo)致的容量衰減，僅僅考慮由于電池的材料和生產(chǎn)エ藝過程導(dǎo)致的容量離散性，由于容量的偏差控制在2%-3%以內(nèi)且服從正態(tài)分布規(guī)律，按照10%-20%的電池單體數(shù)量來配置均衡電路數(shù)量M，M= (10%-20%) N，根據(jù)此比例確定均衡電路的數(shù)量M后，按照上述偏差的大小從大到小找出對應(yīng)的前M個電池單體，該M個電池單體即為需要均衡的電池單體。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于所述均衡電路的配置具體通過雙向DC/DC或者DC/AC電路來實現(xiàn)對電池的均衡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于所述均衡電路并聯(lián)在電池單體的兩端，有兩種方法實現(xiàn)電池單體和均衡電路之間的物理配置連接靜態(tài)配置和動態(tài)配置，其中采取靜態(tài)配置方式時，根據(jù)上述辨識結(jié)果，手動地將均衡電路與電池單體通過導(dǎo)線連接；采取動態(tài)配置時，均衡電路與需要均衡的電池單體之間的電氣連接通過可控電子開關(guān)或者繼電器實現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于在配置好均衡電路與電池單體的連接關(guān)系之后，無論電池模塊處于在線或者離線狀態(tài)都可以進行均衡工作。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于所述電池電壓的測量，具體如下 通過對電池模塊進行充放電，使得電池模塊處于即將充滿或者將要放完電的狀態(tài)，然后進行各個電池單體電壓的測量；測量中需要進行濾波處理假設(shè)電池模塊由N個電池単體串聯(lián)，測得的各個電池単體的系列電壓數(shù)據(jù)為U1, U2, U3,…，Un,電壓測量精度高于5mV。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于所述濾波方式是模擬方式或是數(shù)字濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池選擇性均衡方法，其特征在于所述測量是在線測量或是離線測量。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電池選擇性均衡方法，首先進行電池電壓的測量，然后對需要的均衡電池進行辨識，再根據(jù)辨識結(jié)果進行均衡電路的配置，其中所述對需要的均衡電池進行辨識，是根據(jù)電池容量偏差滿足正態(tài)分布的特點，只為偏差大的電池配置均衡電路。本發(fā)明可以配置少量均衡電路達到1:1配置均衡電路的效果。該方法可在保證電池均衡性能的同時極大地減小均衡電路成本。
文檔編號H02J7/00GK102769316SQ20121025192
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者凌志斌 申請人:上海交通大學