[发明专利]一种液态金属电池组均衡控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种液态金属电池组均衡控制系统及方法，液态金属电池组均衡控制系统包括：上位机，包括通信单元、控制单元和均与控制单元连接的数据处理单元、分析计算单元和历史数据存储单元，通信单元连接数据处理单元，用于根据采集的电池信息、电池组均衡时间、电池组能耗数据和决策划分均衡控制范围的维度数据，计算均衡控制步长和均衡控制范围，生成变步长均衡控制指令并下传；下位机，包括电池信息采集模块、主控模块、PWM信号产生模块、开关驱动模块和反激电路，电池信息采集模块连接主控模块。本发明通过变步长的均衡控制算法，降低计算量和均衡电流在电池内阻的能量损耗，提高均衡控制效率。

技术领域

本发明涉及金属电池技术领域，具体涉及一种液态金属电池组均衡控制系统及方法。

背景技术

液态金属电池是一种具有应用前景的新型化学电池，具有大电流充放电能力、超强过载能力、低成本以及使用寿命长等优势，适合在电网储能中进行应用。液态金属电池工作电压偏低，其应用于电网储能时需要进行串并联成电池组以满足电压和容量需求。

电池组中各个单体电池在生产与制造过程里因工艺和原材料的差异导致电池单体之间产生参数初始差异。而在实际工作过程中，容易对电池组内电池造成过充过放，使得这些电池的可用容量和性能下降。若不进行干预，各个单体电池之间的不一致性会越来越大，形成恶性循环，影响到整个系统的效率和安全性。因此需要使用带电池均衡技术的电池管理系统对电池组进行能量均衡控制，从而提高电池组的充放电性能和使用寿命。

现有技术中，对电池组进行均衡之前，首先需选取合适的参数作为评价电池组内各单体电池间不一致性的指标，同样也是进行能量均衡的判断依据。一般采用单体电池SoC作为均衡判据来控制电池组均衡的好处在于电池SoC更能准确地反映电池所含能量的大小，将各单体电池的SoC趋于一致作为均衡结束的条件。专利公告号为CN112072735A的发明专利中公开了一种基于卷积神经网络的液态金属电池组的均衡管理系统，采用卷积神经网络作为计算各个电池均衡方案的分类器来计算均衡方案，但该均衡控制算法结构复杂，计算量大，均衡效率低，使得均衡电流在电池内阻的能量损耗大，均衡电路安全性低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种液态金属电池组均衡控制系统及方法，通过变步长的均衡控制算法，降低计算量和均衡电流在电池内阻的能量损耗，提高均衡控制效率。

本发明采用的技术方案是：

本申请提出一种液态金属电池组均衡控制系统，包括：

上位机，包括通信单元、控制单元和均与控制单元连接的数据处理单元、分析计算单元和历史数据存储单元，所述通信单元连接数据处理单元，用于根据采集的电池信息、电池组均衡时间、电池组能耗数据和决策划分均衡控制范围的维度数据，计算均衡控制步长和均衡控制范围，生成变步长均衡控制指令并下传；

下位机，包括电池信息采集模块、主控模块、PWM信号产生模块、开关驱动模块和反激电路，所述电池信息采集模块连接主控模块，且用于采集电池组的工作数据和各个单体电池的信息数据并上传，所述主控模块连接通信单元和PWM信号产生模块，且用于向上位机上传采集的数据，并接收、解析、发送均衡控制命令，所述PWM信号产生模块连接开关驱动模块，且用于向开关驱动模块发送PWM控制信号，实现双向反击均衡模块中能量与电流的控制，所述开关驱动模块连接反激电路，且用于根据输入的PWM控制信号快速准确的控制反激电路内。

优先地，所述反激电路连接有电池组，所述电池组包括第一单体电池至第N单体电池。

优先地，所述反激电路包括N个双向反激均衡模块，N为单体电池的总数量或双向反激均衡模块的，所述双向反激均衡模块包括2N个MOS管和变压器，所述变压器的原边和副边侧均连接有一个MOS管，所述变压器的副边一侧分别与单体电池的正负极相连，且原边一侧与电池组的正负极相连，用于实现对电池组内每个单体电池的单独控制。