一种电池运维工具及均衡控制方法与流程

本发明涉及电池储能电站领域，特别涉及一种电池运维工具及均衡控制方法。

背景技术：

1、电池在实际应用中，一般采用串联或者并联的方式组成电池组，以满足应用场景电压或者容量的需求。但由于电池生产过程个体在内阻、容量等参数方面存在一次不一致性，同时在使用过程中由于工作环境、人为等因素导致的二次不一致性，导致电池组内单体之间容量差异逐渐加大，最终导致电池组的容量远低于额定总容量，性能严重退化。

2、为保证电池组运行过程的性能，需要对电池进行运维管理，从而提高电池组的一致性水平，也即需要进行电池均衡。目前的均衡技术包括被动均衡、主动均衡、主被动均衡，但均衡系统一般针对特定电池组或电池储能系统进行设计，不具备可移植性。因此，开发一种电池运维工具，可以对电池组进行均衡管理，从而最大限度发挥电池组的性能，具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明目的即在于提供一种电池运维工具及均衡控制方法，以实现电池储能电站领域电池组内电池单体的均衡控制。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，该电池运维工具10包括主控mcu模块100、手操器模块200、can通信模块300、恒流源电路模块400、均衡开关电路模块500。所述手操器模块200连接至主控mcu模块100，包含输入和显示面板；所述can通信模块300一侧连接至主控mcu模块100，另一侧连接至外部电池组电池管理系统的can总线；所述恒流源电路模块400一侧连接至主控mcu模块100，另一侧连接至均衡开关电路模块500的电流信号输入端；所述均衡开关电路模块500的开关信号输入侧连接至主控mcu模块100，输出侧连接至外部电池组。

4、所述电池运维工具10连接至外部电池组和外部电池组的电池管理系统，通过主控mcu模块100按照均衡控制方法，驱动均衡开关电路模块500对电池组进行均衡。

5、在上述一种电池运维工具及均衡控制方法中，均衡控制方法包括以下步骤：

6、a、根据当前连接电池组序号，通过手操器模块200设置唯一序号和均衡电流限值参数，并将唯一序号和均衡电流限值参数发送至主控mcu模块100；

7、b、主控mcu模块100通过can通信模块300获取多个电池组的采集数据，并通过唯一序号筛选所连接电池组的采集数据；

8、c、根据电池组电压数据，利用电压阈值法判断该电池组是否需要进行均衡以及所需均衡的电池单体序号：若需要均衡，则进入步骤d；若不需要均衡，则进入步骤f；

9、d、根据该电池单体的电压与电池组平均电压的差值，结合均衡电流限值，计算该电池单体所需的均衡时间；

10、e、根据所需均衡的电池单体序号以及所需的均衡时间，控制该电池单体对应的均衡开关启动，对电池单体进行均衡，直至均衡时间结束；

11、f、关闭均衡开关电路模块，重新进入步骤b，进行循环判断。

12、在上述一种电池运维工具及均衡控制方法中，所连接外部电池组内部最多串联12节电池单体，通过can通信模块300可以获取所有电池单体的电压采集数据以及成组电池荷电状态soc。

13、在上述一种电池运维工具及均衡控制方法中，恒流源电路模块400包含恒流源电路子模块一401和恒流源电路子模块二402，可通过分别设置pwm占空比单独调节恒流源电路子模块一401和恒流源电路子模块二402输出电流的大小。

14、在上述一种电池运维工具及均衡控制方法中，均衡开关电路模块500由12个继电器和电池接口组成，每一路均衡开关继电器电路对应连接至每个串联节点上的电池单体，最多连接至12节电池单体；可通过单独打开对应电池单体的继电器开关，实现单独对该节电池充电。

15、在上述一种电池运维工具及均衡控制方法中，均衡开关电路模块500按继电器电路分成2组，第1组输出侧分别连接至外部电池组内串联节点低的6个电池单体，电流信号输入侧连接至恒流源电路子模块一401，第2组分别连接至外部电池组内串联节点高的6个电池单体，电流信号输入侧连接至恒流源电路子模块二402。

16、在上述一种电池运维工具及均衡控制方法中，电压阈值法根据电池组荷电状态soc和平均电压的对应关系，利用电池组荷电状态soc获得对应的平均电压，以该平均电压作为阈值，分别筛选电池组内高6节电池和低6节电池中电压最低的电池，并对比这两个电池的当前电压值与平均阈值的差值，判断是否需要进行均衡。

17、本专利相比其它技术，其优势在于：所设计的系统方案利用手操器模块，减低了均衡系统对环境的要求和复杂性；同时使用电压法阈值法配合自适应均衡时间算法对电池组进行均衡管理，在减低系统的成本同时可以有效提高均衡效率，降低了电池能量损耗。此外，采用简单且可靠性高的can通信方案，可以有效获得均衡参考依据。

技术特征：

1.一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，该电池运维工具(10)包括主控mcu模块(100)、手操器模块(200)、can通信模块(300)、恒流源电路模块(400)、均衡开关电路模块(500)。所述手操器模块(200)连接至主控mcu模块(100)，包含输入和显示面板；所述can通信模块(300)一侧连接至主控mcu模块(100)，另一侧连接至外部电池组电池管理系统的can总线；所述恒流源电路模块(400)一侧连接至主控mcu模块(100)，另一侧连接至均衡开关电路模块(500)的电流信号输入端；所述均衡开关电路模块(500)的开关信号输入侧连接至主控mcu模块(100)，输出侧连接至外部电池组；所述电池运维工具(10)连接至外部电池组和外部电池组的电池管理系统，通过主控mcu模块(100)按照均衡控制方法，驱动均衡开关电路模块(500)对电池组进行均衡。

2.根据权利要求1所述的一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，均衡控制方法包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，所连接外部电池组内部最多串联12节电池单体，通过can通信模块(300)可以获取所有电池单体的电压采集数据以及成组电池荷电状态soc。

4.根据权利要求1所述的一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，恒流源电路模块(400)包含恒流源电路子模块一(401)和恒流源电路子模块二(402)，可通过分别设置pwm占空比单独调节恒流源电路子模块一(401)和恒流源电路子模块二(402)输出电流的大小。

5.根据权利要求1所述的一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，均衡开关电路模块(500)由12个继电器和电池接口组成，每一路均衡开关继电器电路对应连接至每个串联节点上的电池单体，最多连接至12节电池单体；可通过单独打开对应电池单体的继电器开关，实现单独对该节电池充电。

6.根据权利要求1所述的一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，均衡开关电路模块(500)按继电器电路分成2组，第1组输出侧分别连接至外部电池组内串联节点低的6个电池单体，电流信号输入侧连接至恒流源电路子模块一(401)，第2组分别连接至外部电池组内串联节点高的6个电池单体，电流信号输入侧连接至恒流源电路子模块二(402)。

7.根据权利要求1所述的一种电池运维工具及均衡控制方法，其特征在于，电压阈值法根据电池组荷电状态soc和平均电压的对应关系，利用电池组荷电状态soc获得对应的平均电压，以该平均电压作为阈值，分别筛选电池组内高6节电池和低6节电池中电压最低的电池，并对比这两个电池的当前电压值与平均阈值的差值，判断是否需要进行均衡。

技术总结
本发明提供了一种电池运维工具及均衡控制方法，该电池运维工具主要面向电池储能电站，实现电池储能电站中电池组内电池单体之间的均衡。考虑到电池储能电站的电池单体型号以及成组方式存在较大差异，本发明利用手操器模块，基于CAN通信方法获取电池组的电池数据，并根据电压阈值法判断所需均衡的电池，均衡过程的电流和时间由电池组荷电状态SOC和电池组平均电压的数学关系、电池单体和平均电压的差值以及均衡电路限制等条件共同确定，可同时对2个电池单体进行均衡。本专利可以有效减低均衡系统对环境的要求和复杂性，在减低系统的成本同时可以有效提高均衡效率，降低了电池能量损耗，可广泛应用于电池储能电站领域。

技术研发人员：李晟,林仕立,张玲,张先勇,刘克江,赵磊,吴伟生,牛祥冬
受保护的技术使用者：水发兴业能源（珠海）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21