【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池储能，具体是储能电芯均压控制电路、控制方法及电池管理系统。
技术介绍
1、在储能电池系统中，电池均衡技术至关重要。它确保每个电池单体都能够维持相近的电压水平，从而提高整个电池组的性能和寿命。然而，在实际应用中，电池均衡技术也面临着一些挑战。
2、在现有技术中，储能电芯的均压控制主要依赖于电池管理系统(bms)的主动或被动均衡策略。被动均衡通常通过电阻放电的方式，将电压较高的电芯电量以热能形式释放，为其他电芯争取更多充电时间。然而，当电芯数量较多时，这种方法不仅会造成电量的浪费，而且均衡速度相对较慢，因为电量是通过热耗散的方式逐渐减少的。此外，被动均衡还会产生热量，导致系统效率降低，甚至可能对电芯造成热损伤。主动均衡虽然可以通过将高电压电芯的电量转移到低电压电芯中来加快均衡速度，但是均衡过程中容易产生回流现象，这会导致主动均衡效率降低，甚至可能引发额外的能量损耗和电芯损伤。
3、因此，亟需一种储能电芯均压控制电路、控制方法及电池管理系统，能够提高均衡速度和整体能量效率。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供储能电芯均压控制电路、控制方法及电池管理系统，能够降低回流现象的产生，实现更高效的均衡。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、储能电芯均压控制电路，包括电池模块、采集模块、控制模块、均压模块和辅助模块；
4、电池模块包括若干串联的电芯；
5、采集模块用于
6、控制模块用于基于采集模块的数据，根据预设的均压目标和当前电芯状态，计算出需要调整的电压值，并发送指令给均压模块执行；
7、均压模块用于根据控制模块的指令，对电池模块中的电芯进行电压调整；
8、辅助模块用于基于预设的恒压门限值u恒和采集到的电芯的最大电压值umul确定均压模块的充电方式；若umul小于u恒，则控制均压模块采用恒流充电；若umul大于或等于u恒，则控制均压模块采用恒压充电，并基于恒压输出模型调整均压模块的充电参数；所述恒压输出模型的方程为：
9、
10、式中，η1、η2分别为内移相占空比和外移相占空比，u′(t)为t时刻采样得到的输出电压瞬时值，u′(t+1)为一个开关周期后预测的输出电压瞬时值，i′(t)为t时刻采样得到的输出电流瞬时值，c2为输出侧电容，fs为开关频率，l为电感，ui(t)为t时刻输入电压瞬时值。
11、进一步，所述预设的恒压门限值u恒基于以下步骤确定：获取电池模块的整体温度t确定高电压的电芯向低电压的电芯输入电压门限值u恒，若t1≤t≤t2，则设定u恒＝ut1，所述t1为低温门限值，t2为高温门限值，ut1为设定的常温时的输入电压最大值；若t＜t1，则基于低温区间划分结果确定t所处低温区间，并基于t所处低温区间中的输入电压最大值作为u恒；若t＞t2，则基于高温区间划分结果确定t所处高温区间，并基于t所处高温区间中的输入电压最大值作为u恒。
12、进一步，所述均压模块包括电压调整单元、转换电路和保护电路；电压调整单元，用于根据控制模块的指令，通过调整电芯间的电荷转移来实现电芯间的电压均衡；
13、转换电路，用于在恒流充电模式和恒压充电模式之间切换；
14、保护电路，用于监测电芯的电压、电流和温度。
15、进一步，所述电压调整单元包括至少一个双向dc/dc转换器、若干储能元件和若干开关器件；所述双向dc/dc转换器用于实现电芯之间的电量转移和电压调整；所述开关器件用于根据控制模块的指令控制电芯之间的能量转移；所述储能元件用于临时储存和释放能量。
16、进一步，所述储能元件为电感器。
17、进一步，所述控制模块在调整预设的恒压门限值u恒时，采用线性插值方法，根据电池模块的整体温度t在预设的温度区间内的位置，确定对应的u恒。
18、进一步，所述低温区间和高温区间的划分基于电池模块的热特性、电芯材料以及使用环境，并仿真方法确定每个区间的输入电压最大值。
19、进一步，所述电池模块中的电芯为锂离子电池、镍氢电池或其他类型的可充电电池。
20、进一步，一种储能电芯均压控制方法，包括以下步骤：
21、实时监测每个电芯的电压、电流和温度数据；
22、确定预设的均压目标和恒压门限值u恒，恒压门限值u恒基于电池模块的整体温度t进行调整；
23、根据预设的均压目标和当前电芯状态，计算需要调整的电压值；
24、根据辅助模块中的恒压输出模型和实时采集的电芯数据，计算最优的充电策略；
25、若电芯的最大电压值umul小于恒压门限值u恒，则采用恒流充电模式；若电芯的最大电压值umul大于或等于恒压门限值u恒，则采用恒压充电模式，并根据恒压输出模型调整充电参数，直至电芯电压接近目标值；
26、重复上述步骤，直到所有电芯的电压达到预设的均压目标。
27、进一步，一种电池管理系统，包括如上述的储能电芯均压控制电路、通信模块和故障诊断与报警模块；
28、通信模块用于bms与外部系统进行通信；
29、故障诊断与报警模块用于监测电池模块和bms自身的运行状态。
30、采用上述方案有以下有益效果：
31、1、本方案，通过精准控制充电电流和压，能够显著降低电池组在均衡过程中的回流现象；回流现象是指在电池均衡过程中，电量在电芯之间不必要的转移和损耗。通过优化控制策略，本方案减少了这种不必要的能量损耗，从而提高了整个电池组的能量利用效率。这对于提升电动汽车的续航里程和降低使用成本具有重要意义。
32、2、本方案，借助辅助模块中的恒压输出模型和实时采集的电芯数据，控制模块能够计算出最优的充电策略。这种策略使得电池组中的每个电芯都能迅速达到预设的均压目标，从而实现了高效的均衡。与传统的均衡方法相比，本方案具有更快的均衡速度和更高的均衡精度，有助于延长电池组的使用寿命和提高整体性能。
33、3、本方案中恒压门限值u恒能够根据电池模块的整体温度进行动态调整。这种设计使得本方案能够适应不同环境温度下的电池特性变化，确保在各种条件下都能实现最佳的均衡效果。
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1.储能电芯均压控制电路，其特征在于：包括电池模块、采集模块、控制模块、均压模块和辅助模块；
2.根据权利要求1所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述预设的恒压门限值U恒基于以下步骤确定：获取电池模块的整体温度T确定高电压的电芯向低电压的电芯输入电压门限值U恒，若T1≤T≤T2，则设定U恒＝UT1，所述T1为低温门限值，T2为高温门限值，UT1为设定的常温时的输入电压最大值；若T<T1，则基于低温区间划分结果确定T所处低温区间，并基于T所处低温区间中的输入电压最大值作为U恒；若T>T2，则基于高温区间划分结果确定T所处高温区间，并基于T所处高温区间中的输入电压最大值作为U恒。
3.根据权利要求2所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述均压模块包括电压调整单元、转换电路和保护电路；电压调整单元，用于根据控制模块的指令，通过调整电芯间的电荷转移来实现电芯间的电压均衡；
4.根据权利要求3所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述电压调整单元包括至少一个双向DC/DC转换器、若干储能元件和若干开关器件；所述双向DC/DC转换器
5.根据权利要求4所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述储能元件为电感器。
6.根据权利要求5所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述控制模块在调整预设的恒压门限值U恒时，采用线性插值方法，根据电池模块的整体温度T在预设的温度区间内的位置，确定对应的U恒。
7.根据权利要求6所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述低温区间和高温区间的划分基于电池模块的热特性、电芯材料以及使用环境，并仿真方法确定每个区间的输入电压最大值。
8.根据权利要求7所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述电池模块中的电芯为锂离子电池、镍氢电池或其他类型的可充电电池。
9.储能电芯均压控制方法，基于权利要求1-8所述的储能电芯均压控制电路进行，其特征在于：包括以下步骤：
10.电池管理系统，基于权利要求1-8所述的储能电芯均压控制电路进行，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.储能电芯均压控制电路，其特征在于：包括电池模块、采集模块、控制模块、均压模块和辅助模块；
2.根据权利要求1所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述预设的恒压门限值u恒基于以下步骤确定：获取电池模块的整体温度t确定高电压的电芯向低电压的电芯输入电压门限值u恒，若t1≤t≤t2，则设定u恒＝ut1，所述t1为低温门限值，t2为高温门限值，ut1为设定的常温时的输入电压最大值；若t<t1，则基于低温区间划分结果确定t所处低温区间，并基于t所处低温区间中的输入电压最大值作为u恒；若t>t2，则基于高温区间划分结果确定t所处高温区间，并基于t所处高温区间中的输入电压最大值作为u恒。
3.根据权利要求2所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述均压模块包括电压调整单元、转换电路和保护电路；电压调整单元，用于根据控制模块的指令，通过调整电芯间的电荷转移来实现电芯间的电压均衡；
4.根据权利要求3所述的储能电芯均压控制电路，其特征在于：所述电压调整单元包括至少一个双向dc/dc转换器、若干储能元件和若干开关器件；所述双...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚佳金，王丽群，徐寅飞，邢志钢，钱伟尼，
申请(专利权)人：杭州电力设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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