一种电池系统充电电压均衡控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电池充放电技术领域，设及一种电池系统充电电压均衡控制方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 可充电电池在各个领域的应用越来越广泛，如电动汽车和混合动力车等，在电池 供电的系统中，延长电池使用寿命是非常重要的，其中与电池寿命息息相关的是电压的平 衡问题。
[0003] 一般的可充电式蓄电池单节电池的电压低，在一些需要高压供电的系统上必须使 用同类电池多节串联的方式实现高压供电。一般的电池组通常是由数个或数十个单元电池 串联而成，若是单个电池的容量或内阻所致的充放电状态与其它单元电池的不匹配，则该 单元电池经过多次的充放电周期后，其充电和放电状态将越来越偏离其它单元电池，使得 电压不平衡而最终导致该单元电池损坏，进而整个电池组损坏。
[0004] 电压平衡的方法分为两种；第一种是最常用被动的平衡方式，该方法的电路结构 简单，均衡过程一般在充电过程中完成，但该方法不能对容量相对低的单体电池补充电量， 存在能量浪费的缺点并产生发热管理的问题。第二种是主动均衡方法，是指串联电池组在 充放电时，电压较高的电池的电能不会被电阻消耗掉，其能量通过载体传递给电压较低的 电池，实现了埋电池组的均衡充放电。
[0005] 目前已有许多相关充放电电池的方案申请了专利，比如：申请号为 CN201410132367,发明名称为智能电池组；申请号为CN201210125656,发明名称为具有自 动平衡能力的智能电池模块及电池组；申请号为CN98120388,发明名称为电子设备中智能 电池的充电和放电方法；申请号为CN201220375806，发明名称为一种主动均衡充放电的智 能电池模组及系统；申请号为CN200810181330,发明名称为一种电池系统的电压平衡装置 及电压平衡方法；申请号为CN201210018789,发明名称为电池电压平衡电路及具电池电压 平衡功能的电池模块，等等。
[0006] 该些专利有的提出了主动式的电压平衡方法，然而大部分采用的是增加各种物理 模块装置，如比较电路、延迟电路、绕组变压器、变流器等等，虽然对于电压的平衡有一定的 效果，但一般都是对电池组进行依次排列式的检测、传输、控制，该样的调节控制过程不免 需要一些时间的延迟，此外增加的各种模块装置也会使电路的结构较为复杂。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电池系统充电电压均衡控制方法及系统， 该方法通过控制电池系统的功率一致使得电池组的电压在充放电过程中达到一致平衡。 [000引为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0009] 一种电池系统充电电压均衡控制方法，包括W下步骤：步骤一：电池系统中各个 电池组开关断开；步骤二：检测每一个电池组的功率数据信号；步骤对电池组功率进行 平均一致性协议算法计算，得到平均功率；步骤四：通过计算平均功率和实际功率的误差 值，得到能够调节功率平衡的控制信号；步骤五；根据控制信号，通过控制均衡模块电路实 现电池组的充放电，从而达到功率平衡，实现充电电压均衡控制。
[0010] 进一步，在步骤=中，通过平均一致性协议算法得到各电池组的平均电功率IV，具 体包括：
[0011] 假设电池组为一个节点，用Pi表示每个电池组的功率，P1(0)为初始功率；离散化 后，当系统在k时刻达到一致时，即i节点和j节点的功率一致：
[0012]
【主权项】
1. 一种电池系统充电电压均衡控制方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：电池系统中各个电池组开关断开； 步骤二：检测每一个电池组的功率数据信号； 步骤三：对电池组功率进行平均一致性协议算法计算，得到平均功率； 步骤四：通过计算平均功率和实际功率的误差值，得到能够调节功率平衡的控制信 号； 步骤五：根据控制信号，通过控制均衡模块电路实现电池组的充放电，从而达到功率平 衡，实现充电电压均衡控制。
2. 根据权利要求1所述的一种电池系统充电电压均衡控制方法，其特征在于：在步骤 三中，通过平均一致性协议算法得到各电池组的平均电功率PA具体包括： 假设电池组为一个节点，用Pi表示每个电池组的功率，P i (O)为初始功率；离散化后，当 系统在k时刻达到一致时，即i节点和j节点的功率一致：
其中％为邻接矩阵A的元素；假设各个电池组之间的信息拓扑为强连通平衡图，则通 过上述的一致性算法计算，各个电池组的功率Pi最终达到了初始功率平均值的一致，即经
3. 根据权利要求2所述的一种电池系统充电电压均衡控制方法，其特征在于：在步骤 五中，通过控制均衡模块电路实现电池组的充放电，从而达到功率平衡，实现充电电压均衡 控制；具体包括： 采用PI控制器，其中的控制作用可表示如下：
其中，Ai为各个均衡模块的占空比，A JO)为初始值，Kp为控制器的比例系数,K1为控 制器的积分系数，T为所设置的均衡周期。
4. 一种电池系统充电电压均衡控制系统，其特征在于：包括物理层和网络层；物理层 包括电压检测电路、信号处理电路、通讯模块、均衡电路；网络层包括控制器和通信模块； 电压检测电路对智能电池组模块进行检测，得到每个相应储能单元组的电压值，由各 个组的电压值可以得到相应的功率值，每个组的功率值经过信号处理电路进行处理，转换 为数字信号；数字信号通过通讯模块传输给网络层，作为其输入信号；网络层的控制器对 数字信号进行算法计算处理之后，使得功率值达到平均一致，并产生相应控制信号，最终所 得到的相应控制信号经过处理再由通讯模块传输给物理层，作为电路信号控制智能电池组 中的均衡电路的开关，从而使得智能电池充放电的电压平衡。
5.根据权利要求4所述的一种电池系统充电电压均衡控制系统，其特征在于：所述通 讯模块采用无线通讯模块。
【专利摘要】本发明涉及一种电池系统充电电压均衡控制方法及系统，属于电池充放电技术领域。该方法包括以下步骤：步骤一：电池系统中各个电池组开关断开；步骤二：检测每一个电池组的功率数据信号；步骤三：对电池组功率进行平均一致性协议算法计算，得到平均功率；步骤四：通过计算平均功率和实际功率的误差值，得到能够调节功率平衡的控制信号；步骤五：根据控制信号，通过控制均衡模块电路实现电池组的充放电，从而达到功率平衡，实现充电电压均衡控制。本发明摆脱了固定的配置，重构了多单元电池系统，利用通信网络层的信息交互和能量总线层的能量相互交互，应用分布式协调控制理论，实现了电池组电压平衡系统的智能化、简单化。
【IPC分类】H02J7-00
【公开号】CN104821632
【申请号】CN201510267378
【发明人】陈刚, 赵亚
【申请人】重庆大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月21日