专利名称：电池选择性均衡方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种进行蓄电池均衡的方法，具体地说，是ー种在串联的蓄电池単体或模块间有选择地进行蓄电池均衡的方法。属于电池储能与电池管理技术领域。
背景技术：
电池储能是电动汽车和智能电网中新能源接入的重要技术手段。电动汽车中的动カ电池管理和均衡是保证电动汽车 续航能力和电池使用寿命的关键，电池储能用于平滑风电和光伏发电功率是解决新能源并网难和风电“弃风”问题的有效途径。大規模电池储能在电网中的应用将改变电能只能传输不能存储的历史，给电力生产和运行带来革命性的影响，极大地促进智能电网的发展。由于电池的单体电压较低(小于5VDC)，容量有限(一般不超过500Ah)，因此在大容量电池储能系统中，通行的做法是首先通过对电池単体的串联，得到具有一定电压(〈100VDC)电池模块；再将多个电池模块串联为电池堆，电池堆电压即为电池系统直流电压,大多在300— 1100VDC之间。由于串联电路中每个电池单体电流相等，而每个电池单体的容量存在一定的差异，充电时，容量较小的电池首先充满，继续充电可能会造成容量较小的电池过充；放电时，容量较小的电池首先放完，继续放电可能会造成容量较小的电池过放。因而造成容量较小的电池单体的容量和寿命的损失，并形成恶性循环。因此，导线直接连接不可避免地导致了电池“短板效应”的发生，严重限制了电池系统的整体寿命。在电池系统的电池単体串联数量多、直流电压高的情况下“短板效应”更为突出。均衡控制是电池管理系统的重要功能，是解决电池“短板效应”的关键环节。均衡的方案有多种，按照控制方式分为充电均衡、放电均衡和动态均衡。按照对能量的处理方式分为能量损耗型均衡和有源能量转移型均衡。其中有源能量转移型均衡按照结构又可分为级联结构和独立结构，按照能量流动对象分为单体一単体和単体一組。无论上述哪种均衡结构和控制方式，均需为每个电池单体(模块)按照1:1配置均衡电路，电路重复性高、成本高。在大規模电池储能系统中，単体数量可能达到上万的规模，均衡成本的问题十分突出。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出一种选择性均衡方法，可以配置少量均衡电路达到I: I配置均衡电路的效果。该方法可在保证电池均衡性能的同时极大地减小均衡电路成本。为实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的本发明所述电池选择性均衡方法，首先进行电池电压的測量，然后对需要的均衡电池进行辨识，再根据辨识结果进行均衡电路的配置，其中所述对需要的均衡电池进行辨识，是根据电池容量偏差满足正态分布的特点，只为偏差大的电池配置均衡电路。进ー步的
I、电池电压的测量通过对电池模块进行充放电，使得电池模块处于即将充满(SOOO. 85 )或者将要放完电(S0C〈0. 15)的状态。然后进行各个电池単体(模块)电压的測量。该测量可以是在线測量也可以是离线测量。为了避免干扰因素的影响和较小测量误差，測量中需要进行滤波处理。滤波方式即可以是模拟方式也可以是数字滤波，考虑到保证各个通道滤波參数的一致性，优先取数字滤波方式。假设电池模块由N个电池単体串联，测得的各个电池単体的系列电压数据为U1, U2, U3, - ,Uno电压测量精度高于5mV为宜。2、对需要均衡的电池的辨识对测得的电压数据U1, U2, U3,…，Un求取平均值，得到其平均值为Uavg0
权利要求
1.一种电池选择性均衡方法，其特征在于首先进行电池电压的測量，然后对需要的均衡电池进行辨识，再根据辨识结果进行均衡电路的配置，其中所述对需要的均衡电池进行辨识，是根据电池容量偏差满足正态分布的特点，只为偏差大的电池配置均衡电路。
2.根据权利要求I所述的电池选择性均衡方法，其特征在于所述对需要均衡的电池的辨识，具体实现如下 对各个电池单体的系列电压数据U1, U2, U3,…，Un求取平均值，得到其平均值为Uavg,再求取各个电压值与平均值Uavg的偏差AUi,对偏差AUi按照从大到小的循序进行排序； 在对需要均衡的电池的辨识过程中忽略电池由于自身故障或者外部因素导致的容量衰减，仅仅考虑由于电池的材料和生产エ艺过程导致的容量离散性，由于容量的偏差控制在2%-3%以内且服从正态分布规律，按照10%-20%的电池单体数量来配置均衡电路数量M，M= (10%-20%) N，根据此比例确定均衡电路的数量M后，按照上述偏差的大小从大到小找出对应的前M个电池单体，该M个电池单体即为需要均衡的电池单体。
3.根据权利要求I所述的电池选择性均衡方法，其特征在于所述均衡电路的配置具体通过双向DC/DC或者DC/AC电路来实现对电池的均衡。
4.根据权利要求3所述的电池选择性均衡方法，其特征在于所述均衡电路并联在电池单体的两端，有两种方法实现电池单体和均衡电路之间的物理配置连接静态配置和动态配置，其中采取静态配置方式时，根据上述辨识結果，手动地将均衡电路与电池单体通过导线连接；采取动态配置时，均衡电路与需要均衡的电池单体之间的电气连接通过可控电子开关或者继电器实现。
5.根据权利要求3或4所述的电池选择性均衡方法，其特征在于在配置好均衡电路与电池单体的连接关系之后，无论电池模块处于在线或者离线状态都可以进行均衡工作。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电池选择性均衡方法，其特征在于所述电池电压的測量，具体如下 通过对电池模块进行充放电，使得电池模块处于即将充满或者将要放完电的状态，然后进行各个电池单体电压的测量；测量中需要进行滤波处理假设电池模块由N个电池単体串联，测得的各个电池単体的系列电压数据为U1, U2, U3,…，Un,电压测量精度高于5mV。
7.根据权利要求6所述的电池选择性均衡方法，其特征在于所述滤波方式是模拟方式或是数字滤波。
8.根据权利要求6所述的电池选择性均衡方法，其特征在于所述测量是在线測量或是离线測量。
全文摘要
本发明公开一种电池选择性均衡方法，首先进行电池电压的测量，然后对需要的均衡电池进行辨识，再根据辨识结果进行均衡电路的配置，其中所述对需要的均衡电池进行辨识，是根据电池容量偏差满足正态分布的特点，只为偏差大的电池配置均衡电路。本发明可以配置少量均衡电路达到1:1配置均衡电路的效果。该方法可在保证电池均衡性能的同时极大地减小均衡电路成本。
文档编号H02J7/00GK102769316SQ20121025192
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者凌志斌 申请人:上海交通大学