[發明專利]一種電池模塊的SOC均衡控制裝置及方法

有效

• 申請號: 202110047271.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112886076B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 高強;胡文飛;趙江武;王寧
• 申請（專利權）人: 溫州職業技術學院
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 北京祺和祺知識產權代理有限公司 11501
• 代理人: 張業放

本發明公開了一種電池模塊的SOC均衡控制裝置，其技術方案要點是包括有：電池模塊選擇器、升壓轉換器、再生開關、模式選擇器以及充電備用開關；電池模塊選擇器與升壓轉換器連接；電池模塊選擇器包括有多組電池組，再生開關分別與電池模塊選擇器和升壓轉換器連接，用于使升壓轉換器對電池組進行反向充電；充電備用開關與升壓轉換器連接，用于充當升壓轉換器的備用電源；模式選擇器分別與充電備用開關、升壓轉換器、電池模塊選擇器連接，用于切換供電模式。該均衡控制裝置能夠允許電池在為負載充電的同時進行電池SOC均衡，均衡速度和均衡效率均得到了極大提高。

技術領域

本發明涉及電池儲能領域，更具體地說，它涉及一種電池模塊的SOC均衡控制裝置及方法。

背景技術

作為提升電力系統對規模化新能源發電消納能力的一種有效措施，電池儲能技術一直是研究熱點。隨著新能源發電在電網的滲透率逐步提高，儲能系統的容量也逐漸從過去的kW級發展到近年來的百MW級。

鋰離子電池由于其自放電率低、電池電壓高、充電效率高、沒有記憶效應、能量密度高等優點在電動車中被廣泛使用。為了達到較高的輸出電壓和較大的容量，需要將許多電池組串并聯。然而，生產制造過程導致電池組間容量及電阻存在差異，這種差異在電池充放電循環使用過程中會加劇，造成電池間不一致的現象。當電池組存在不均衡時，某些電池容量會有所下降，從而由于“短板效應”而影響整個電池組的使用特性，降低其工作壽命。

SOC(State of Charge，電池荷電狀態)是描述電池當前狀態的重要參數，定義為電池當前的剩余容量與其完全充電狀態的容量的比值。由于制造過程及使用過程的限制，串聯的電池組之間往往存在不一致性，從而導致電池組使用過程中各單體放電電流倍率及溫度不一致，反過來作為正反饋加劇單體間SOC和內阻的不一致。這種差異會使個別電池組因過充或過放而損壞，使得儲能系統容量得不到充分利用，影響電池組的整體性能和使用壽命，嚴重時甚至會引起爆炸。因此，電池SOC均衡控制是延長電池壽命和提高儲能系統利用率的重要措施，是儲能系統的核心必備功能。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種電池模塊的SOC均衡控制裝置及方法，該均衡控制裝置能夠允許電池在為負載充電的同時進行電池SOC均衡，均衡速度和均衡效率均得到了極大提高。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種電池模塊的SOC均衡控制裝置，包括有：電池模塊選擇器、升壓轉換器、再生開關、模式選擇器、充電備用開關、數據采集模塊、狀態計算模塊、以及開關動作控制模塊；

所述電池模塊選擇器與升壓轉換器連接；

所述電池模塊選擇器包括有多組依次串聯設置的電池組，所述電池組負極端均串聯有進口開關，所述電池組的正極端均串聯有出口開關，多組所述進口開關相互并聯設置，多組所述出口開關也相互并聯設置；

所述升壓轉換器包括有電感L、開關Sb、負載電阻、電容C、二極管D3以及二極管D2；

所述出口開關遠離電池組的一端均與電感L的第一端連接，所述電感L的第二端分別與二極管D2的正極端以及開關Sb的第一端連接；

所述二極管D2的負極端分別與電容C和負載電阻的第一端連接；

所述開關Sb的第二端分別與電容C的第二端、負載電阻的第二端、二極管D3的正極端、以及進口開關遠離電池組的一端連接；

所述二極管D3的負極端串聯于若干電池組的末尾端；

所述再生開關分別與電池模塊選擇器和升壓轉換器連接，用于使升壓轉換器對電池組進行反向充電；

所述充電備用開關與升壓轉換器連接，用于充當升壓轉換器的備用電源；

所述模式選擇器分別與充電備用開關、升壓轉換器、電池模塊選擇器連接，用于切換供電模式；