一种储能电池组均衡充放电方法及系统与流程

本发明属于储能电池，具体涉及一种储能电池组均衡充放电方法及系统。

背景技术：

1、储能电池作为新一代绿色能源动力系统，有助于解决能源危机和环境污染等问题。在充电过程中，空间温度分布不均匀和电池老化程度不一致也会引起充电速度的不同，从而导致充电过程中各单体的荷电状态不均衡，对外表现为开路端电压不相等。长期的不均衡充电会放大单体之间的差距，导致部分电池的过充和欠充等现象，从而严重影响电池的性能和使用寿命，甚至带来安全隐患。

2、现有的均衡充放电方法往往采用内置均衡充电方案，当任何一个电池的电压高于均衡充电的设定电压时，对应的均衡mos管导通，通过分流电阻对电池低的电池芯分流充电，但是该方法需要用到较多的开关管，控制相对复杂，成本相对较高，不利于储能电池的推广运用。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的需要用到较多的开关管，控制相对复杂，成本相对较高，不利于储能电池的推广运用的技术问题，本发明提供一种储能电池组均衡充放电方法和系统。

2、第一方面

3、本发明提供一种储能电池组均衡充放电方法，应用于均衡充放电系统，均衡充放电系统包括储能电池组，储能电池组包括多个电池，均衡充放电方法包括：

4、s101：在储能电池组充电的过程中，获取各个电池的soc值；

5、s102：选择多个电池中的第一电池和第二电池进行并联，并作为目标电池组进行均衡充电，其中，第一电池和第二电池为soc值最小的两者；

6、s103：控制充电电流i满足以下公式1，以完成第一电池和第二电池的均衡充电：

7、

8、其中，各个电池的内阻可近似相等，r表示电池内阻，ut表示达到均衡充电时的目标电压值，u1表示第一电池的初始电压值，u2表示第二电池的初始电压值，δu＝u2-u1，e表示电池的额定容量，0.05e表示达到均衡充电的判断条件；

9、s104：选择第三电池与已完成均衡充电的第一电池和第二电池进行并联，并作为目标电池组进行均衡充电，依此类推，直至所有电池均完成均衡充电，其中，第三电池为除第一电池和第二电池以外的电池中soc值最小的电池；

10、s105：在储能电池组放电的过程中，获取各个电池的soc值；

11、s106：选择多个电池中的soc值最小的电池作为输入电池，soc值最大的电池作为输出电池；

12、s107：输出电池向输入电池进行放电，以维持各个电池在放电过程中的均衡。

13、进一步地，s101具体为：

14、根据公式2获取各个电池的soc值：

15、

16、其中，soc0表示初始状态的soc值，e表示电池的额定容量，η表示充放电效率，i(t)表示充放电电流。

17、进一步地，s103具体包括：

18、s1031：根据欧姆定律，则有以下公式3：

19、δu＝δi·r                       公式3

20、其中，δu＝u2-u1，u2>u1，δi＝i1-i2，u1表示第一电池的电压，i1表示第一电池的充电电流，u2表示第二电池的电压，i2表示第二电池的充电电流；

21、s1032：根据电容的电流电压关系，则有以下公式4：

22、

23、其中，各个电池的等效电容可近似相等，c表示电池的等效电容；

24、s1033：将公式3代入至公式4，则有公式5：

25、

26、其中，t表示充电时长；

27、s1034：对公式5进行积分，得到公式6：

28、

29、s1035：设置δi≤0.05e作为达到均衡充电的判断条件，根据公式7计算达到均衡充电状态的充电时长t：

30、

31、s1036：设从均衡充电状态至非均衡充电状态的时间为t，根据公式4，可得公式8：

32、it＝c(ut-u2)                   公式8；

33、s1037：对公式8进行换算，可得公式9：

34、

35、s1038：在均衡充电过程中，需保持t≤t，根据公式7和公式9，则有公

36、式1：

37、

38、进一步地，s107具体为：

39、输出电池向输入电池进行放电，直至两者的soc值相同。

40、进一步地，s107具体为：

41、输出电池向输入电池进行放电时的放电电流if满足以下公式10：

42、

43、其中，δuf＝ua-ub，ua表示输入电池的当前电压值，ub输出电池的当前电压值，表示ua与ub的平均值。

44、第二方面

45、本发明提供一种储能电池组均衡充放电系统，均衡充放电系统包括储能电池组，储能电池组包括多个电池，均衡充放电系统还包括：

46、第一获取模块，用于在储能电池组充电的过程中，获取各个电池的soc值；

47、第一充电模块，用于选择多个电池中的第一电池和第二电池进行并联，并作为目标电池组进行均衡充电，其中，第一电池和第二电池为soc值最小的两者；

48、控制模块，用于控制充电电流i满足以下公式1，以完成第一电池和第二电池的均衡充电：

49、

50、其中，各个电池的内阻可近似相等，r表示电池内阻，ut表示达到均衡充电时的目标电压值，u1表示第一电池的初始电压值，u2表示第二电池的初始电压值，δu＝u2-u1，e表示电池的额定容量，0.05e表示达到均衡充电的判断条件；

51、第二充电模块，用于选择第三电池与已完成均衡充电的第一电池和第二电池进行并联，并作为目标电池组进行均衡充电，依此类推，直至所有电池均完成均衡充电，其中，第三电池为除第一电池和第二电池以外的电池中soc值最小的电池；

52、第二获取模块，用于在储能电池组放电的过程中，获取各个电池的soc值；

53、选择模块，用于选择多个电池中的soc值最小的电池作为输入电池，soc值最大的电池作为输出电池；

54、放电模块，用于输出电池向输入电池进行放电，以维持各个电池在放电过程中的均衡。

55、进一步地，第一获取模块具体用于：

56、根据公式2获取各个电池的soc值：

57、

58、其中，soc0表示初始状态的soc值，e表示电池的额定容量，η表示充放电效率，i(t)表示充放电电流。

59、进一步地，控制模块具体用于：

60、根据欧姆定律，则有以下公式3：

61、δu＝δi·r                       公式3

62、其中，δu＝u2-u1，u2>u1，δi＝i1-i2，u1表示第一电池的电压，i1表示第一电池的充电电流，u2表示第二电池的电压，i2表示第二电池的充电电流；

63、根据电容的电流电压关系，则有以下公式4：

64、

65、其中，各个电池的等效电容可近似相等，c表示电池的等效电容；

66、将公式3代入至公式4，则有公式5：

67、

68、其中，t表示充电时长；

69、对公式5进行积分，得到公式6：

70、

71、设置δi≤0.05e作为达到均衡充电的判断条件，根据公式7计算达到均衡充电状态的充电时长t：

72、

73、设从均衡充电状态至非均衡充电状态的时间为t，根据公式4，可得公式8：

74、it＝c(ut-u2)                   公式8；

75、对公式8进行换算，可得公式9：

76、

77、在均衡充电过程中，需保持t≤t，根据公式7和公式9，则有公式1：

78、

79、进一步地，放电模块具体用于：

80、输出电池向输入电池进行放电，直至两者的soc值相同。

81、进一步地，放电模块具体用于：

82、输出电池向输入电池进行放电时的放电电流if满足以下公式10：

83、

84、其中，δuf＝ua-ub，ua表示输入电池的当前电压值，ub输出电池的当前电压值，表示ua与ub的平均值。

85、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

86、在本发明中，在充电过程中，优先对soc值最小的两个电池进行均衡充电，在完成均衡充电后再与其他的电池进行均衡充电，直至所有电池均完成均衡充电，并且在均衡充电过程中实时控制充电电流。在放电过程中，soc值最大的电池向soc值最小的电池进行放电，以维持各个电池在放电过程中的均衡。避免采用mos管，只需进行软件计算即可进行相应的控制，控制逻辑简单，成本较低，易于实现，有利于储能电池的推广运用。