[發明專利]車載退役動力電池分組主動均衡系統及方法

有效

• 申請號: 201811320936.7
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109217433B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 謝長君;陳笑天;陳偉;黃亮;蔡振華;房偉;熊斌宇
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

1.一種車載退役動力電池分組主動均衡系統，其特征在于：它包括：

電池組模塊，由若干個電池小組、開關管和儲能電感組成，電池小組之間采用分布式電感儲能均衡拓撲結構；每個電池小組中包括若干單體電池和開關陣列，電池小組內采用集中式均衡拓撲結構；所述的單體電池為退役電池單體；

信號采集模塊，用于采集各單體電池和電池組的電壓和電流值；

均衡主控模塊，用于接收采集的各單體電池和電池組的電壓和電流值，判斷是否到達均衡條件，制定均衡策略并發送開關指令；

充放電模塊，通過所述的開關管和開關陣列與電池組模塊連接，用于在均衡主控模塊的控制下給電池小組和單體電池以特定電流進行充放電；

均衡電路模塊，用于根據均衡主控模塊發送的開關指令，利用對應的開關管和開關陣列選取需要均衡的單體電池和電池組進行均衡控制；

所述的均衡主控模塊根據OCV-SOC算法對電池小組和各單體電池進行SOC估算和分區，從而制定均衡策略，具體包括以下步驟：

在單體電池充放電初始時刻，測量各節單體電池的開路電壓；對每節單體電池進行充放電實驗，得到各節單體電池的SOC-OCV曲線，從而獲得各節單體退役電池的SOC初值；利用安時積分法實時計算某時刻的SOC；

先進行組內均衡，當電池小組中的單體電池SOC中心極差高于或等于1.5％時，開關陣列選通需要均衡的單體電池，啟動組內均衡；退役電池小組內SOC中心極差低于1.5％時，停止組內均衡；

組內均衡后再進行組間均衡，當電池小組內SOC中心極差高于或等于2％時，開關陣列選通需要均衡的電池組，啟動組間均衡；電池小組內SOC中心極差低于2％時，停止組間均衡；

根據單體電池的SOC值從低到高分成A、B、C三個區域，所述的組內均衡時，判斷本組內位于A、B、C三個區域中的單體電池數量，采取以下方法分別建立相應的單體電池能量互補對，以B區域為基準量：

Case1：A區與C區的單體電池數相等且不為零，

Case2：A區單體電池數大于C區單體電池數且都不為零；

Case3：A區單體電池數小于C區單體電池數且都不為零；

Case4：A區單體電池數為零，C區單體電池數大于零；

A、B、C三區域電池數量可分為以上四種情況,出現Case1、Case2、Case3情況時，C區SOC向A區域轉移；出現Case4特殊情況時，C區SOC直接向B區轉移；

將所述的若干個電池小組中，每3個相鄰的電池小組構成一個均衡小組，并進行分布式并聯，當需要組間均衡時，將本均衡小組內的電池小組按SOC均值由低到高排列，令本均衡小組內相鄰的第一至第三電池小組的SOC均值分別為SOCav1、SOCav2和SOCav3，分為以下情況：

①SOCav1≥SOCav2≥SOCav3，②SOCav1≥SOCav3≥SOCav2，③SOCav2≥SOCav1≥SOCav3，④SOCav2≥SOCav3≥SOCav1，⑤SOCav3≥SOCav1≥SOCav2，⑥SOCav3≥SOCav2≥SOCav1；

按以下方法確定組件均衡路徑：1)當出現情況①或⑥時，進行間接均衡，即將第二電池小組作為能量傳遞媒介，對第一電池小組和第三電池小組間進行均衡，直至達到組間均衡狀態；2)當出現情況②、③、④或⑤時，進行直接均衡，即相鄰的電池小組間進行能量傳遞，直至達到組間均衡狀態。

2.根據權利要求1所述的車載退役動力電池分組主動均衡系統，其特征在于：它還包括上位機，與所述的均衡主控模塊連接。

3.根據權利要求1所述的車載退役動力電池分組主動均衡系統，其特征在于：所述的OCV-SOC算法具體為：

首先在單體電池充放電初始時刻，測量各節單體電池的開路電壓；然后對每節單體電池進行充放電實驗，得到n節電池SOC值分別為100％、90％、……10％、0時對應的OCV值，曲線擬合后得到各節單體電池的SOC-OCV曲線，從而獲得各節單體退役電池的SOC初值SOC₀(1)～SOC₀(n)；最后利用安時積分法實時計算某時刻的SOC。