【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池电源控制领域，尤其涉及一种针对梯次电池组成的电源系统进行高效、精准级联控制方法。
技术介绍
1、随着电动汽车、储能系统等行业的快速发展，大量动力电池在完成其初始应用的生命周期后，仍保留一定的剩余容量和性能，这些退役的动力电池可通过梯次利用的方式应用于对电池性能要求相对较低的场景，如分布式储能、低速电动车等。然而，梯次电池由于其来源广泛、电池单体一致性较差等特点，在组成电源系统并进行级联使用时，面临诸多挑战。
2、不同梯次电池的内阻、容量、电压、自放电率等参数往往存在较大差异，采用常规的控制方法难以保证各电池模块在充放电过程中的均衡性，容易出现过充、过放、不均衡充放电等问题，这不仅会降低电池组的整体性能和使用寿命，还可能引发安全隐患。因此，迫切需要一种创新的、能够有效应对梯次电池特性的级联控制方法来保障梯次电池电源系统的稳定、高效、安全运行。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种梯次电池电源级联控制方法，通过对梯次电池进行全面的参数检测、科学分类、精准的级联控制以及完善的不一致性管理等手段，克服现有技术中因梯次电池单体差异导致的各种问题，显著提升梯次电池电源系统的性能、安全性和使用寿命。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供了一种梯次电池电源级联控制方法，包括以下步骤：
3、s1，对组成梯次电池电源的各个电池单体进行全面的参数检测，包括但不限于开路电压、内阻、容量、充放电曲线这些参数，并根据检测得到的参数，利用聚类分
4、s2，按照分类结果，将相似的电池单体组合成不同的电池模块，每个电池模块内部的电池单体通过均衡电路进行连接，将这些电池模块进行级联连接形成梯次电池电源系统；
5、s3，在梯次电池电源系统运行过程中，通过安装在各个电池单体和电池模块上的传感器，实时监测电池的电压、电阻、电流、容量、自放电情况、温度等关键运行参数，并将监测到的参数实时反馈至控制系统；
6、s4，控制系统基于实时监测的反馈信息，对各电池单体之间的参数差异进行全面且深入的量化分析，详细计算每个电池单体的内阻、容量、电压、自放电率参数与同类别电池单体平均参数的差值，以及与整个梯次电池电源系统中所有电池单体平均参数的差值，形成详尽且准确的参数差异报告，依据参数差异量化分析的结果，进行内阻差异补偿，容量差异补偿，电压差异补偿和自放电率差异补偿不一致性补偿策略。
7、进一步的，所述不一致性补偿策略优先进行内阻差异补偿和容量差异补偿，然后在进行容量差异补偿，最后进行自放电率差异补偿。
8、进一步的，所述聚类分析等算法可以为k-means算法、k-medoids算法、凝聚式层次聚类算法，分裂式层次聚类算法和高斯混合模型中的一种或几种。
9、进一步的，所述均衡电路为主动均衡电路，包括但不限于电感式均衡电路、电容式均衡电路中一种或几种。
10、进一步的，所述传感器与控制系统通过有线或无线通信方式进行连接，有线通信方式包括但不限于can总线，无线通信方式包括但不限于zigbee。
11、进一步的，所述电压差异补偿策略为，当某一电池单体在模块内的电压高于其他单体平均电压超过一定阈值时，若该单体所在电池模块采用电感式均衡电路，通过调整电感的通断时间、电流大小以及电感值这些参数，将其电压调整到与同类别电池单体平均电压相近的水平；若该单体所在电池模块采用电容式均衡电路，通过调整电容的充放电时间、电容值这些参数，将其电压调整到与同类别电池单体平均电压相近的水平。
12、进一步的，所述内阻差异补偿策略为，对于内阻差异较大的电池单体，在充放电过程中，若该单体所在电池模块采用电感式均衡电路，通过适当增加电感式均衡电路中的电感值，同时精细调整电感的通断时间和电流大小，以有效降低电流波动，从而补偿因内阻差异带来的影响，使得各电池单体在充放电过程中的电流分配更加合理；若采用电容式均衡电路，则通过适当调整电容式均衡电路中的电容值，以及合理调整电容的充放电时间，实现电流分配的优化，补偿因内阻差异带来的影响。
13、进一步的，所述容量差异补偿策略为，针对容量差异较大的电池单体，在充放电时，根据其剩余容量与同类别电池单体平均剩余容量的比例关系，采用不同的充放电倍率，若该单体剩余容量为c1，同类别电池单体平均剩余容量为c_avg，当c1/c_avg<0.7时，采用0.5c的充电倍率进行充电，以避免过充现象；在放电时，根据其剩余容量占整个电池组剩余容量的比例，合理调整其放电电流，若电池组剩余容量为c_total，该单体剩余容量为c1，当c1/c_total<0.1时，可将其放电电流降低至原放电电流的50％，确保其在整个系统中的放电过程相对均衡。
14、进一步的，所述自放电率差异策略为，针对自放电率差异较大的电池单体，在充电过程中，可适当增加其充电时间或充电电流，以弥补因自放电率高而损失的电量；在放电过程中，根据其自放电率与同类别电池单体平均自放电率的关系，合理调整其放电电流，若该单体自放电率为s1，同类别电池单体平均自放电率为s_avg，当s1/s_avg>1.5时，在放电时可将其放电电流降低至原放电电流的60％，确保其在整个系统中的放电过程相对均衡。
15、进一步的，在步骤s4中，还包括，在梯次电池电源系统运行过程中，设定固定的监测周期，对电池单体的参数进行重新评估，当达到设定的监测周期时，再次执行参数差异量化分析步骤，即重新计算各电池单体与同类别电池单体平均参数的差值以及与整个梯次电池电源系统中所有电池单体平均参数的差值，根据新的参数差异分析结果，重新调整不一致性补偿策略。
16、本专利技术具有以下有益效果：
17、(1)通过对梯次电池单体进行详尽的参数检测与科学分类，显著提高电池模块内部及不同模块之间的一致性，有效减少因电池单体差异导致的不均衡充放电问题，从而大幅延长梯次电池电源系统的使用寿命。
18、(2)实时监测与反馈机制与分级补偿策略紧密结合，使得控制系统能够及时、精准地对电池系统的运行状态进行调整，有力保障了系统在不同工况下的稳定运行，极大提高了系统的可靠性和安全性。
19、(3)在进行分级补偿时，优先进行内阻差异补偿和容量差异补偿，然后在进行容量差异补偿，最后进行自放电率差异补偿，这样不仅能提高差异补偿效率，同时能提升梯次电池电源系统的性能和可靠性。
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1.一种梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述不一致性补偿策略优先进行内阻差异补偿和容量差异补偿，然后在进行容量差异补偿，最后进行自放电率差异补偿。
3.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述聚类分析等算法可以为K-Means算法、K-Medoids算法、凝聚式层次聚类算法，分裂式层次聚类算法和高斯混合模型中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述均衡电路为主动均衡电路，包括但不限于电感式均衡电路、电容式均衡电路中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于：所述传感器与控制系统通过有线或无线通信方式进行连接，有线通信方式包括但不限于CAN总线，无线通信方式包括但不限于ZigBee。
6.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述电压差异补偿策略为，当某一电池单体在模块内的电压高于其他单体平均电压超过一定阈值时，若该单体所在电
7.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述内阻差异补偿策略为，对于内阻差异较大的电池单体，在充放电过程中，若该单体所在电池模块采用电感式均衡电路，通过适当增加电感式均衡电路中的电感值，同时精细调整电感的通断时间和电流大小，以有效降低电流波动，从而补偿因内阻差异带来的影响，使得各电池单体在充放电过程中的电流分配更加合理；若采用电容式均衡电路，则通过适当调整电容式均衡电路中的电容值，以及合理调整电容的充放电时间，实现电流分配的优化，补偿因内阻差异带来的影响。
8.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，在特征在于，所述容量差异补偿策略为，针对容量差异较大的电池单体，在充放电时，根据其剩余容量与同类别电池单体平均剩余容量的比例关系，采用不同的充放电倍率，若该单体剩余容量为C1，同类别电池单体平均剩余容量为C_avg，当C1/C_avg<0.7时，采用0.5C的充电倍率进行充电，以避免过充现象；在放电时，根据其剩余容量占整个电池组剩余容量的比例，合理调整其放电电流，若电池组剩余容量为C_total，该单体剩余容量为C1，当C1/C_total<0.1时，可将其放电电流降低至原放电电流的50％，确保其在整个系统中的放电过程相对均衡。
9.据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，在特征在于，所述自放电率差异策略为，针对自放电率差异较大的电池单体，在充电过程中，可适当增加其充电时间或充电电流，以弥补因自放电率高而损失的电量；在放电过程中，根据其自放电率与同类别电池单体平均自放电率的关系，合理调整其放电电流，若该单体自放电率为S1，同类别电池单体平均自放电率为S_avg，当S1/S_avg>1.5时，在放电时可将其放电电流降低至原放电电流的60％，确保其在整个系统中的放电过程相对均衡。
10.据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，在步骤S4中，还包括，在梯次电池电源系统运行过程中，设定固定的监测周期，对电池单体的参数进行重新评估，当达到设定的监测周期时，再次执行参数差异量化分析步骤，即重新计算各电池单体与同类别电池单体平均参数的差值以及与整个梯次电池电源系统中所有电池单体平均参数的差值，根据新的参数差异分析结果，重新调整不一致性补偿策略。
...【技术特征摘要】
1.一种梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述不一致性补偿策略优先进行内阻差异补偿和容量差异补偿，然后在进行容量差异补偿，最后进行自放电率差异补偿。
3.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述聚类分析等算法可以为k-means算法、k-medoids算法、凝聚式层次聚类算法，分裂式层次聚类算法和高斯混合模型中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述均衡电路为主动均衡电路，包括但不限于电感式均衡电路、电容式均衡电路中一种或几种。
5.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于：所述传感器与控制系统通过有线或无线通信方式进行连接，有线通信方式包括但不限于can总线，无线通信方式包括但不限于zigbee。
6.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述电压差异补偿策略为，当某一电池单体在模块内的电压高于其他单体平均电压超过一定阈值时，若该单体所在电池模块采用电感式均衡电路，通过调整电感的通断时间、电流大小以及电感值这些参数，将其电压调整到与同类别电池单体平均电压相近的水平；若该单体所在电池模块采用电容式均衡电路，通过调整电容的充放电时间、电容值这些参数，将其电压调整到与同类别电池单体平均电压相近的水平。
7.根据权利要求1所述的梯次电池电源级联控制方法，其特征在于，所述内阻差异补偿策略为，对于内阻差异较大的电池单体，在充放电过程中，若该单体所在电池模块采用电感式均衡电路，通过适当增加电感式均衡电路中的电感值，同时精细调整电感的通断时间和电流大小，以有效降低电流波动，从而补偿因内阻差异带来的影响，使得各电池单体在充放电过程中的电流分配更加合理；若...
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞，郭英豪，刘承灯，
申请(专利权)人：湖北德普电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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