[发明专利]一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统及其控制方法，包括梯次电池组包括电池组和变流器组，电池组与双向功率变换单元连接，电池组根据电荷状态通过双向功率变换单元进行充电或放电；电池组包括多个电池模块串联，电池模块间根据电荷状态差值通过变流器组进行充电或放电；控制单元通过电池组的电荷状态和电池模块间的电荷状态差值分别控制双向功率变换单元与变流器组完成对电池组的充电或放电。本发明可将梯次电池组并入电网，能量回馈式的控制策略实现对电池能量的动态管理，在实现梯次电池充放电的同时保证能量的最小消耗。

技术领域

本发明涉及锂电池梯次利用技术领域，特别是涉及一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

新能源汽车产业迅猛发展带来的退役的动力蓄电池回收与梯次利用问题亟待解决，如将退役的动力蓄电池用于储能系统可有效缓解回收压力并降低动力蓄电池全生命周期成本；

但是，发明人认为，梯次利用电池的安全维护与参数不一致性问题，特别是容量不一致造成电池组能量利用率低下的问题亟需解决。对于退役的动力锂电池，将电池拆解到模组级时，电池模组可能来自不同批次、不同厂家、电池容量及电压等级可能不同，使用后电池老化程度及老化水平也不同，会产生不一致性问题；另外对梯次电池进行循环的充放电性能测试进行参数估算的办法，属于能量消耗式的充放电测试，会浪费大量的能源。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统及其控制方法，本发明可将梯次电池组并入电网，通过双向功率变换单元实现电池的充放电能与电网能量的转换，通过变流器对电池组内电池模块的充放电进行均衡控制，对于电池模块内单个电池间的均衡采用主动均衡策略，能量回馈式的控制策略实现对电池能量的动态管理，在实现梯次电池充放电的同时保证能量的最小消耗。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统，包括：梯次电池组、双向功率变换单元与控制单元；

所述梯次电池组包括电池组和变流器组，所述电池组与所述双向功率变换单元连接，所述电池组根据电荷状态通过双向功率变换单元进行充电或放电；

所述电池组包括多个电池模块串联，所述电池模块与变流器组连接，所述电池模块间根据电荷状态差值通过变流器组进行充电或放电；

所述控制单元通过电池组的电荷状态和电池模块间的电荷状态差值分别控制双向功率变换单元与变流器组完成对电池组的充电或放电。

第二方面，本发明提供一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统的充电控制方法，包括：

根据电池组的电压、电流以及预设的第一充电阈值，判断电池组的电荷状态，若低于第一充电阈值，控制双向功率变换单元向电池组充电；

根据预设第二充电阈值，判断电池组中电池模块间的电荷状态差值，若高于第二充电阈值，控制变流器组向低电荷状态的电池模块充电；

否则判断电池模块内单个电池间的电荷状态差值，若高于第二充电阈值，启动主动均衡向低电荷状态的电池充电；

直至电池组中电池模块间和单个电池间的电荷状态差值低于第二充电阈值，且电池组的电荷状态高于第一充电阈值，则电池组充电完成。

第三方面，本发明提供一种能量回馈式梯次电池充放电均衡系统的放电控制方法，包括：

根据电池组的电压、电流以及预设的第一放电阈值，判断电池组的电荷状态，若高于第一放电阈值，控制电池组通过双向功率变换单元放电；