一种电池簇并联系统的控制方法和电池簇并联系统与流程

本发明实施例涉及电池管理，尤其涉及一种电池簇并联系统的控制方法和电池簇并联系统。

背景技术：

1、目前，电池系统在汽车和储能等领域得到了广泛的应用，而随着新能源行业的发展，市场对电池容量的需求越来越高。为了提升电池容量，电池串并联数目在不断增加，多个电芯串并联组成电池模组，多个电池模组串联形成电池簇，多个电池簇并联形成电池堆，如图1所示。在充放电过程中，一般会由电池管理系统(battery management system，bms)输出电池系统可接受的最大充放电功率，pcs(power conversion system，储能变流器)根据该功率对电池系统进行充放电。

2、但是由于单体电池的不一致性，例如电压、温度、soc、内阻等的差异，导致每一簇所能承受的最大充放电功率也是不一致的。如果以同一固定功率输出至电池系统，可能存在个别电池簇功率过限的问题，影响电池系统的使用寿命。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种电池簇并联系统的控制方法和电池簇并联系统，解决了现有技术中对电池系统进行功率输出时无法考虑每一电池簇所能承受的最大充放电功率所导致的个别电池簇功率过限的技术问题。

2、本发明实施例提供了一种电池簇并联系统的控制方法，所述控制方法包括：

3、电池阵列管理单元接收每个电池簇管理单元发送的电池簇的簇内电阻、开路电压以及最大额定功率，其中，所述最大额定功率包括最大充电功率以及最大放电功率；

4、所述电池阵列管理单元将第一电池簇作为当前电池簇，计算所述当前电池簇以自身最大额定功率运行时的目标并联电压；

5、所述电池阵列管理单元计算每个第二电池簇以所述目标并联电压运行时的运行功率，并判断每个所述第二电池簇的所述运行功率的绝对值是否小于或等于自身的最大额定功率的绝对值，其中，所述第二电池簇为除所述当前电池簇外的电池簇；

6、若存在其中一个所述第二电池簇的所述运行功率的绝对值大于自身的最大额定功率的绝对值，则将所述第二电池簇作为新的当前电池簇重新执行计算新的目标并联电压的步骤，直至所有所述第二电池簇的所述运行功率的绝对值均小于或等于自身的最大额定功率的绝对值；

7、若每个所述第二电池簇的所述运行功率的绝对值均小于或等于自身的最大额定功率的绝对值，则基于所述运行功率计算得到电池簇并联系统的系统最大功率。

8、进一步地，在电池阵列管理单元接收每个电池簇管理单元发送的电池簇的簇内电阻、开路电压以及最大额定功率之前，所述控制方法还包括：

9、每个电池簇管理单元基于各自电池簇的并联电压和电流计算相应电池簇的簇内电阻以及开路电压；

10、每个所述电池簇管理单元获取各自电池簇的最大额定功率；

11、每个所述电池簇管理单元将各自的所述簇内电阻、所述开路电压以及所述最大额定功率发送至所述电池阵列管理单元。

12、进一步地，每个电池簇管理单元基于各自电池簇的并联电压和电流计算相应电池簇的簇内电阻以及开路电压包括：

13、每个所述电池簇管理单元间隔一个预设采样时间△t对各自电池簇的所述并联电压和电流进行两次采样，得到第一并联电压vs(t)、第一电流ii(t)、第二并联电压vs(t+△t)以及第二电流ii(t+△t)；

14、基于所述第一并联电压vs(t)、所述第一电流ii(t)、所述第二并联电压vs(t+△t)以及所述第二电流ii(t+△t)，利用公式ri(t)＝(vs(t)-vs(t+△t))/(ii(t+△t)-ii(t))计算相应电池簇的簇内电阻ri(t)，利用公式vi(t)＝vs(t)+ii(t)*ri(t)计算相应电池簇的开路电压vi(t)，其中，i为电池簇的编号。

15、进一步地，每个所述电池簇管理单元获取各自电池簇的最大额定功率包括：

16、每个所述电池簇管理单元依据各自电池簇中的所有电池单体中的最大电压、最小温度、最大温度和相应电池簇的荷电状态，通过查询预设充电功率表确定各所述电池簇的最大充电功率；

17、每个所述电池簇管理单元依据各自电池簇中的所有电池单体中的最小电压、最小温度、最大温度和相应电池簇的荷电状态，通过查询预设放电功率表确定各所述电池簇的最大放电功率。

18、进一步地，所述电池阵列管理单元将第一电池簇作为当前电池簇，计算所述当前电池簇以自身最大额定功率运行时的目标并联电压包括：

19、所述电池阵列管理单元将第一电池簇作为当前电池簇，根据下述公式计算所述当前电池簇以自身最大额定功率运行时的目标并联电压：

20、vs(pdmi/pcmi)＝v1(t)-i1(pdmi/pcmi)*r1(t)；

21、pdmi/pcmi＝vs(pdmi/pcmi)*i1(pdmi/pcmi)；

22、其中，pdmi为最大放电功率，pcmi为最大充电功率，vs(pdmi)为所述第一电池簇以最大放电功率pdmi运行时的目标并联电压，vs(pcmi)为所述第一电池簇以最大充电功率pcmi运行时的目标并联电压，i1(pdmi)为所述第一电池簇以最大放电功率pdmi运行时的簇电流，i1(pcmi)为所述第一电池簇以最大充电功率pcmi运行时的簇电流，v1(t)为所述第一电池簇的所述开路电压，r1(t)为所述第一电池簇的簇内电阻，i为电池簇的编号，所述第一电池簇的编号为1。

23、进一步地，所述电池阵列管理单元计算每个第二电池簇以所述目标并联电压运行时的运行功率，并判断每个所述第二电池簇的所述运行功率的绝对值是否小于或等于自身的最大额定功率的绝对值包括：

24、所述电池阵列管理单元利用公式pi＝(vs*(vi-v1)+(p1*r1))/ri计算每个第二电池簇以所述目标并联电压运行时的运行功率；其中，pi为第i个所述第二电池簇的所述运行功率，vs为每个所述第二电池簇的所述目标并联电压，vs为vs(pdmi)或vs(pcmi)，vi为第i个所述第二电池簇的所述开路电压，v1为所述当前电池簇的所述开路电压，p1为所述当前电池簇的最大额定功率，p1为pdm1或pcm1，r1为所述当前电池簇的所述簇内电阻，ri所述第二电池簇的所述簇内电阻；

25、判断每个所述第二电池簇的所述运行功率的绝对值|pi|是否小于或等于自身的最大额定功率的绝对值|ps|，其中，|ps|为|pdmi|或|pcmi|。

26、进一步地，基于所述运行功率计算得到电池簇并联系统的系统最大功率包括：

27、利用公式计算得到电池簇并联系统的系统最大功率，其中，p系统为所述系统最大功率，pi为所述运行功率，n为所述电池簇的总数。

28、进一步地，在所述电池阵列管理单元计算得到所述电池簇并联系统的所述系统最大功率之后，所述控制方法还包括：

29、所述电池阵列管理单元将所述系统最大功率发送至储能变流器；

30、所述储能变流器以所述系统最大功率对所述电池簇并联系统充电或放电。

31、本发明实施例还提供了一种电池簇并联系统，所述电池簇并联系统执行上述任意实施例所述的电池簇并联系统的控制方法；

32、所述电池簇并联系统包括电池阵列管理单元、多个电池簇管理单元以及多个电池簇；

33、一个所述电池簇管理单元对应连接一个所述电池簇；

34、每个所述电池簇均通过各自对应的所述电池簇管理单元与所述电池阵列管理单元电连接。

35、本发明实施例还提供了一种储能电池系统，所述储能电池系统包括上述任意实施例所述的电池簇并联系统，还包括储能变流器；

36、所述电池簇并联系统与所述储能变流器电连接。

37、本发明实施例公开了一种电池簇并联系统的控制方法和电池簇并联系统，控制方法包括：电池阵列管理单元接收每个电池簇管理单元发送的电池簇的簇内电阻、开路电压以及最大额定功率；电池阵列管理单元将第一电池簇作为当前电池簇，计算当前电池簇以自身最大额定功率运行时的目标并联电压；电池阵列管理单元计算每个第二电池簇以目标并联电压运行时的运行功率，并判断每个第二电池簇的运行功率的绝对值是否小于或等于自身的最大额定功率的绝对值；若存在其中一个第二电池簇的运行功率的绝对值大于自身的最大额定功率的绝对值，则将第二电池簇作为新的当前电池簇重新执行计算新的目标并联电压的步骤，直至所有第二电池簇的运行功率的绝对值均小于或等于自身的最大额定功率的绝对值；若每个第二电池簇的运行功率的绝对值均小于或等于自身的最大额定功率的绝对值，则基于运行功率计算得到电池簇并联系统的系统最大功率。本技术通过考虑电池簇的簇内内阻，保证了所有电池簇的充放电功率都在可承受的范围之内，解决了现有技术中对电池系统进行功率输出时无法考虑每一电池簇所能承受的最大充放电功率所导致的个别电池簇功率过限的技术问题，实现了防止个别电池簇充放电过流，最大程度的保证了电池系统的寿命，更好得发挥了电池性能的技术效果。