[發(fā)明專利]退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811319949.2
• 申請(qǐng)日: 2018-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN109378875B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 續(xù)丹;毛景祿;王斌;趙根;周佳輝;鄭惠文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)及其控制方法。采用分布式儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，根據(jù)退役動(dòng)力電池電壓、容量，SOC均衡等參數(shù)計(jì)算的權(quán)重分配因子對(duì)儲(chǔ)能模塊輸出電壓進(jìn)行分配實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡。基于本發(fā)明的退役動(dòng)力電池的SOC均衡控制系統(tǒng)，不需要額外的均衡電路，避免了退役動(dòng)力電池模塊間的能量轉(zhuǎn)移，采用于權(quán)重因子的輸出電壓分配規(guī)則的SOC均衡與負(fù)載電壓調(diào)節(jié)相結(jié)合的雙閉環(huán)控制方法，保證儲(chǔ)能系統(tǒng)負(fù)載電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池模塊間的SOC的均衡，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體而言設(shè)計(jì)一種退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著國內(nèi)新能源汽車的市場(chǎng)保有量不斷增加，車用動(dòng)力電池將在未來幾年迎來持續(xù)增長的退役高峰。大部分車用退役動(dòng)力電池的剩余容量仍能達(dá)到原有容量的80％，通過梯次儲(chǔ)能利用的方式，車用退役動(dòng)力電池仍能應(yīng)用到對(duì)電池性能要求較低的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，降低了電池的壽命周期成本，提高了電池材料的利用率，減少了環(huán)境污染，對(duì)于推動(dòng)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)具有重要意義。

在分布式的梯次儲(chǔ)能系統(tǒng)中，為滿足更多的負(fù)載要求，一般退役動(dòng)力電池模塊串聯(lián)使用，退役動(dòng)力電池模塊在放電/充電過程中，可能會(huì)存在溫度和充電/放電電流倍率等不一致性，造成電池模塊的SOC不一致。這種差異可能會(huì)造成個(gè)別退役動(dòng)力電池的過沖和過放，降低了儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池能量的利用率，大大減少了退役動(dòng)力電池的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)引起爆炸。因此需要一種有效地均衡控制方法來使退役電池模塊間的SOC趨于一致，去延長退役動(dòng)力電池模塊的使用壽命，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池能量利用率。

在退役動(dòng)力電池模塊組成的分布式梯次儲(chǔ)能系統(tǒng)中，由于篩選的難度，很難保證篩選的退役動(dòng)力電池和新電池一樣具有高度的一致性。傳統(tǒng)的SOC均衡控制方案中在只考慮電池模塊間的SOC差異的情況下，由于在梯次儲(chǔ)能系統(tǒng)中的退役動(dòng)力電池模塊存在額外的電壓、容量的高度不一致性，傳統(tǒng)的SOC均衡控制方案無法實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池的SOC均衡。因此需要設(shè)計(jì)一種涉及多變量的SOC均衡控制方法來實(shí)現(xiàn)分布式梯次儲(chǔ)能中的退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)的電池單元SOC均衡控制存在的缺陷。本發(fā)明提供了一種退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)及其控制方法，根據(jù)退役動(dòng)力電池電壓、容量，SOC均衡等參數(shù)計(jì)算的權(quán)重分配因子對(duì)儲(chǔ)能模塊輸出電壓進(jìn)行分配實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡，使用雙閉環(huán)控制保證儲(chǔ)能系統(tǒng)負(fù)載電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)退役動(dòng)力電池模塊間的SOC的均衡，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。采用分布式儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，不需要額外的均衡電路，避免了退役動(dòng)力電池模塊間的能量轉(zhuǎn)移，提高了儲(chǔ)能系統(tǒng)電池能量利用率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)，包括N個(gè)退役動(dòng)力電池模塊、N個(gè)故障開關(guān)、N個(gè)雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器和一個(gè)外部采樣控制器，每個(gè)雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器由2個(gè)晶閘管開關(guān)組成；每個(gè)退役動(dòng)力電池模塊與1個(gè)故障開關(guān)串聯(lián)及1個(gè)雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)儲(chǔ)能模塊，每一個(gè)儲(chǔ)能模塊為一個(gè)升壓拓?fù)潆娐罚總€(gè)DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸出端串聯(lián)為直流母線和負(fù)載端提供輸出電壓和輸出功率；

外部采樣控制器的控制端連接PWM驅(qū)動(dòng)的輸入端，PWM輸出端連接雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器的輸入端，外部采樣控制器的輸入端連接每個(gè)儲(chǔ)能模塊中的電感電流輸出端及DC-DC轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端。

一種退役動(dòng)力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：外環(huán)SOC均衡控制：利用安時(shí)法計(jì)算得到的各退役動(dòng)力電池模塊的SOC與設(shè)定的均衡參考SOC值SOC_ref進(jìn)行比較；