【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种双层电感开关的均衡电路调控方法及系统。
技术介绍
1、均衡电路是储能系统正常工作的重要设备，国内外研究人员对此进行了广泛而深入的研究。现有均衡电路主要分为耗散型均衡电路和非耗散型均衡电路两类。其中，耗散型均衡电路配备有电阻，用以对储能单体的能量进行消耗，使得所有单体最终的荷电状态趋于一致。虽然耗散型均衡电路具备电路结构相对简单、制作成本低等优点，然而其能量转换效率为零，且在均衡过程中产热效率高，使得储能系统容易面临过热风险。非耗散型均衡电路配置有电容、电感和变压器等元件，用以实现储能单体之间直接或间接的能量传递，具备能量传递效率高、均衡效果良好等优点。而且，非耗散均衡电路主要分为六类：开关电容型，开关电感型，多绕组变压器型，开关选择型，倍压电路型和层叠变换器型。对于安装有非耗散型的均衡电路的储能系统来说，由于均衡电路中相互串联的多个储能单体之间的soc(state ofcharge，电池中剩余电荷的可用状态)存在差异，使得储能系统中不同储能单元之间的soc存在差异，最终会导致储能系统整体的有效电容量下降。为了解决上述问题，可在储能系统中安装上述非耗散型的均衡电路来均衡不同储能单元之间的soc。
2、然而，专利技术人意识到，在现有的均衡电路中，传统开关电容型的均衡电路的均衡速度较慢，而串-并联开关电容的均衡电路则需要使用过多的开关器件，难以实现储能单元内的电池单体之间的实时均衡，不能很好地解决因储能单元之间soc不一致导致储能系统整体的有效电容量下降的问题。
1、本申请针对上述不足或缺点，提供了一种双层电感开关的均衡电路调控方法及系统。实现了储能单元内的电池单体之间的实时均衡，更好地解决了储能系统中因储能单元之间soc不一致导致储能系统整体的有效电容量下降的问题。同时，在均衡过程中还引入了基于极差、均值-差值的模糊均衡策略，利用主动均衡电路的工作原理及数学模型，设置多段soc区间以对储能单元进行归类，实现了动态改变开关管的占空比来调节均衡电流。相比传统的均衡策略，上述引入了模糊控制规则的模糊均衡策略更够更好地实现占空比最大值的动态调节，更好地改善极差均衡、均值-差值均衡效果。
2、本申请根据第一方面提供了一种双层电感开关的均衡电路调控方法，该均衡电路包括2个串联的电池单体b1、b2、2个开关管s1、s2和1个电感l1；l1的第一端连接于b1的负极与b2的正极之间的电路上，第二端分别与s1、s2各自的第一端连接，s1、s2的第二端分别连接b1的正极以及b2的负极；该方法包括：
3、当b1、b2的可用电荷剩余率soc不相等时，根据soc的大小确定soc较大的第一电池单体，第一电池单体为b1、b2之中的一项；
4、开启与第一电池单体并联的第一开关管，以使第一电池单体为l1充电，第一开关管为s1、s2之中的一项；
5、关闭第一开关管，开启与另一个第二电池单体并联的第二开关管，以使l1为第二电池单体充电。
6、在一些实施例中，若b1、b2构成储能单元m1，则均衡电路包括n个串联的储能单元m1、m2-mn、3n个开关管和3n-2个电感，每第k个储能单元mk包括2节串联的电池单体bk/1、bk/2；bk/1、bk/2同时与单个的一层电感单元lb/k并联，每第k个储能单元mk与单个二层电感单元lm/k并联；其中，n、k均为大于1的任意整数，每个lb/k或lm/k包括1个开关管和1个电感，开关管与电感串联。
7、在一些实施例中，当mk内的bk/1、bk/2的可用电荷剩余率soc出现不相等时，该方法还包括：
8、按照soc的大小确定soc较大的第一电池单体，并按照预设的均衡策略计算bk/1、bk/2的平均可用电荷剩余率以及电量差值第一电池单体为bk/1、bk/2之中的一个，另一soc较小的为第二电池单体；
9、根据和计算出与bk/1、bk/2并联的一层电感单元lb/k在开启时所需的占空比db/k；
10、按照db/k开启与第一电池单体并联的第一开关管，令第一电池单体为lb/k充电；
11、关闭第一开关管，按照db/k开启与另一个第二电池单体并联的第二开关管，以使lb/k为第二电池单体充电。
12、在一些实施例中，当mk、mk+1的soc不相等时，其中，mk、mk+1的soc为各个储能单元内电池单体的soc均值；该方法还包括：
13、按照mk、mk+1的soc的大小确定soc较大的第一储能单元，并按照预设的均衡策略计算mk、mk+1的平均可用电荷剩余率以及电量差值
14、根据和计算出与mk、mk+1并联的二层电感单元lm/k在开启时各自所需的占空比dm/k；
15、按照dm/k开启与第一储能单元并联的第一开关管，以使第一储能单元为lm/k充电；
16、关闭第一开关管，按照dm/k开启与另一个第一储能单元并联的第二开关管，以使lm/k为第二储能单元充电。
17、在一些实施例中，均衡策略包括均值-差值均衡策略以及极差均衡策略；按照预设的均衡策略计算b1、b2平均可用电荷剩余率以及电量差值或者，按照预设的均衡策略计算m1、m2平均可用电荷剩余率以及电量差值该方法包括：
18、当采用均值-差值均衡策略时，确定b1、b2的最大可用电荷剩余率通过以下方法计算
19、
20、或者确定m1、m2的最大可用电荷剩余率
21、通过以下方法计算
22、
23、在一些实施例中，该方法还包括：
24、当采用极差均衡策略时，确定b1、b2的最大、最小可用电荷剩余率
25、通过以下方法计算
26、
27、或者确定m1、m2的最大、最小可用电荷剩余率
28、通过以下方法计算
29、
30、在一些实施例中，根据和计算出与bk/1、bk/2并联的一层电感单元lb/k在开启时所需的占空比db/k；或者，根据和计算出与mk、mk+1并联的二层电感单元lm/k在开启时各自所需的占空比dm/k；该方法包括：
31、将和输入预设的模糊控制器，获得来自模糊控制器输出一类均衡电流指令将与lb/k的最大电流值之差输入预设的比例积分控制器，计算得到最大占空比以及db/k；
32、或者，将和输入预设的模糊控制器，获得来自模糊控制器输出一类均衡电流指令将与lm/k的最大电流值之差输入预设的比例积分控制器，计算得到最大占空比以及dm/k。
33、本申请根据第二方面提供了一种双层电感开关的均衡电路调控系统，系统包括均衡电路，均衡电路包括2个串联的电池单体b1、b2、2个开关管s1、s2和1个电感l1；l1的第一端连接于b1的负极与b2的正极之间的电路上，第二端分别与s1、s2各自的第一端连接，s1、s2的第二端分别连接b1的正极以及b2的负极；该系统包括：
【技术保护点】
1.一种双层电感开关的均衡电路调控方法，其特征在于，所述均衡电路包括2个串联的电池单体B1、B2、2个开关管S1、S2和1个电感L1；所述L1的第一端连接于B1的负极与B2的正极之间的电路上，第二端分别与所述S1、S2各自的第一端连接，所述S1、S2的第二端分别连接B1的正极以及B2的负极；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述B1、B2构成储能单元M1，则所述均衡电路包括n个串联的储能单元M1、M2-Mn、3n个开关管和3n-2个电感，每第k个所述储能单元Mk包括2节串联的电池单体Bk/1、Bk/2；所述Bk/1、Bk/2同时与单个的一层电感单元LB/k并联，每第k个储能单元Mk与单个二层电感单元LM/k并联；其中，n、k均为大于1的任意整数，每个所述LB/k、LM/k包括1个开关管和1个电感，所述开关管与所述电感串联。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述Mk内的Bk/1、Bk/2的可用电荷剩余率SOC出现不相等时，所述方法还包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当Mk、Mk+1的SOC不相
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述均衡策略包括均值-差值均衡策略以及极差均衡策略；按照预设的均衡策略计算所述B1、B2平均可用电荷剩余率以及电量差值所述方法包括：
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按照预设的均衡策略计算所述M1、M2平均可用电荷剩余率以及电量差值所述方法包括：
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述和计算出与所述Bk/1、Bk/2并联的一层电感单元LB/k在开启时所需的占空比DB/k；所述方法包括：
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述和计算出与所述Mk、Mk+1并联的二层电感单元LM/k在开启时各自所需的占空比DM/k；所述方法包括：
10.一种双层电感开关的均衡电路调控系统，其特征在于，所述系统包括均衡电路，所述均衡电路包括2个串联的电池单体B1、B2、2个开关管S1、S2和1个电感L1；所述L1的第一端连接于B1的负极与B2的正极之间的电路上，第二端分别与所述S1、S2各自的第一端连接，所述S1、S2的第二端分别连接B1的正极以及B2的负极；所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种双层电感开关的均衡电路调控方法，其特征在于，所述均衡电路包括2个串联的电池单体b1、b2、2个开关管s1、s2和1个电感l1；所述l1的第一端连接于b1的负极与b2的正极之间的电路上，第二端分别与所述s1、s2各自的第一端连接，所述s1、s2的第二端分别连接b1的正极以及b2的负极；所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述b1、b2构成储能单元m1，则所述均衡电路包括n个串联的储能单元m1、m2-mn、3n个开关管和3n-2个电感，每第k个所述储能单元mk包括2节串联的电池单体bk/1、bk/2；所述bk/1、bk/2同时与单个的一层电感单元lb/k并联，每第k个储能单元mk与单个二层电感单元lm/k并联；其中，n、k均为大于1的任意整数，每个所述lb/k、lm/k包括1个开关管和1个电感，所述开关管与所述电感串联。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述mk内的bk/1、bk/2的可用电荷剩余率soc出现不相等时，所述方法还包括：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当mk、mk+1的soc不相等时，其中，mk、mk+1的soc为各个所述储能单元内电池单体的soc均值；所述方法还包...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈星，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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