[发明专利]退役动力电池模块间的SOC均衡系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种退役动力电池模块间的SOC均衡系统及其控制方法。采用分布式储能结构，根据退役动力电池电压、容量，SOC均衡等参数计算的权重分配因子对储能模块输出电压进行分配实现退役动力电池模块间的SOC均衡。基于本发明的退役动力电池的SOC均衡控制系统，不需要额外的均衡电路，避免了退役动力电池模块间的能量转移，采用于权重因子的输出电压分配规则的SOC均衡与负载电压调节相结合的双闭环控制方法，保证储能系统负载电压稳定调节的同时，实现退役动力电池模块间的SOC的均衡，保证了系统运行的稳定性。

技术领域

本发明属于电池储能领域，具体而言设计一种退役动力电池模块间的SOC均衡系统及其控制方法。

背景技术

随着国内新能源汽车的市场保有量不断增加，车用动力电池将在未来几年迎来持续增长的退役高峰。大部分车用退役动力电池的剩余容量仍能达到原有容量的80％，通过梯次储能利用的方式，车用退役动力电池仍能应用到对电池性能要求较低的储能系统中，降低了电池的寿命周期成本，提高了电池材料的利用率，减少了环境污染，对于推动新能源汽车产业的优化升级具有重要意义。

在分布式的梯次储能系统中，为满足更多的负载要求，一般退役动力电池模块串联使用，退役动力电池模块在放电/充电过程中，可能会存在温度和充电/放电电流倍率等不一致性，造成电池模块的SOC不一致。这种差异可能会造成个别退役动力电池的过冲和过放，降低了储能系统中电池能量的利用率，大大减少了退役动力电池的使用寿命，严重时可能会引起爆炸。因此需要一种有效地均衡控制方法来使退役电池模块间的SOC趋于一致，去延长退役动力电池模块的使用寿命，提高储能系统的电池能量利用率。

在退役动力电池模块组成的分布式梯次储能系统中，由于筛选的难度，很难保证筛选的退役动力电池和新电池一样具有高度的一致性。传统的SOC均衡控制方案中在只考虑电池模块间的SOC差异的情况下，由于在梯次储能系统中的退役动力电池模块存在额外的电压、容量的高度不一致性，传统的SOC均衡控制方案无法实现退役动力电池的SOC均衡。因此需要设计一种涉及多变量的SOC均衡控制方法来实现分布式梯次储能中的退役动力电池模块间的SOC均衡。

发明内容

针对传统的电池单元SOC均衡控制存在的缺陷。本发明提供了一种退役动力电池模块间的SOC均衡系统及其控制方法，根据退役动力电池电压、容量，SOC均衡等参数计算的权重分配因子对储能模块输出电压进行分配实现退役动力电池模块间的SOC均衡，使用双闭环控制保证储能系统负载电压稳定调节的同时，实现退役动力电池模块间的SOC的均衡，保证了系统运行的稳定性。采用分布式储能结构，不需要额外的均衡电路，避免了退役动力电池模块间的能量转移，提高了储能系统电池能量利用率。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种退役动力电池模块间的SOC均衡系统，包括N个退役动力电池模块、N个故障开关、N个双向DC-DC转换器和一个外部采样控制器，每个双向DC-DC转换器由2个晶闸管开关组成；每个退役动力电池模块与1个故障开关串联及1个双向DC-DC转换器并联构成一个储能模块，每一个储能模块为一个升压拓扑电路，每个DC-DC转换器的输出端串联为直流母线和负载端提供输出电压和输出功率；

外部采样控制器的控制端连接PWM驱动的输入端，PWM输出端连接双向DC-DC转换器的输入端，外部采样控制器的输入端连接每个储能模块中的电感电流输出端及DC-DC转换器的电压输出端。

一种退役动力电池模块间的SOC均衡系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：外环SOC均衡控制：利用安时法计算得到的各退役动力电池模块的SOC与设定的均衡参考SOC值SOC_ref进行比较；