一种电池包间电压自动平衡系统的制作方法

本发明涉及家庭电池储能领域；具体为一种电池包间电压自动平衡系统

背景技术：

1、家庭储能是指将能源储存起来以供家庭使用的一种技术。随着人们对可再生能源的关注度和需求不断增加，家庭储能系统成为一种热门的选择，而电池在使用的过程中，家庭储能通过将电能储存起来，以便在需要时供应给家庭使用。这样的系统通常包括能源储存装置、逆变器和能源管理控制器。能源储存装置一般采用电池技术，如锂离子电池或铅酸电池；由于家庭用的电池的生产批次不同、使用的时间不同、充电的次数不同、在家庭不同用电单元用电时所消耗的电量不同经常导致了各个电池组之间的容量一致性不同；导致各蓄电池组之间需要进行电压以及容量均衡；而目前对于家庭的储能系统的各个电池组之间进行电压均衡的手段往往是进行容量较多的电池组进行放电，这样就造成了能源的浪费，且不能判断电压压差的出现是否由于电池组本身的故障或者测量装置的故障。

2、(一)解决的技术问题

3、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电池包间电压自动平衡系统(二)技术方案

4、一种电池包间电压自动平衡系统；包括充电阶段的电池组平衡和放电阶段的电池组平衡；充电阶段的电池组平衡包括充电末端电压自动平衡系统。

5、进一步地；在充电末端时期采用开路电压法计算各个电池组的电压值；满足以下条件时控制对应电池包开启电池包均衡；充电机开启均衡5分钟，停止3分钟后重新检测是否满足条件电池包均衡开启条件；

6、一：判断系统处于充电末端，当充电单体过压1级故障，即≥3.40v时认定为充电末端；

7、二：包内最高单体电压vx＜3.6v，充电机通讯正常，充放电继电器打开；

8、三：当认定系统处于均衡状态时，对各个电池包之间的电压进行测量并计算各个电池包之间的压差，当umax-umin≧1.2v时，打开对应电池包的从控电路的开关k1+对其进行电池包均衡，其均衡电流为10a；

9、四：当0.5v≤umax-umin≤1.2v时；充电机开启5a电流均衡。

10、进一步地；当满足以下任意一个条件后停止均衡。

11、一：充电单体过压阈值1级释放(≤3.28v)。

12、二：umax-umin≦0.5v。

13、三：电池包均衡开启持续5min。

14、进一步地；在电池包系统处于放电末端满足以下所有条件控制对应电池包开启电池包均衡，充电机开启均衡5分钟，停止3分钟后重新检测是否满足条件电池包均衡开启条件。

15、一：系统处于放电末端(放电单体欠压1级故障，即≤3.05v)。

16、二：充电机通讯正常，充放电继电器打开。

17、三：当认定系统处于放电末端均衡状态时，对各个电池包之间的电压进行测量并计算各个电池包之间的压差umax-umin≧0.5v时；充电机开启5a电流均衡；umax-umin≧1.2v，充电机开启10a电流均衡。

18、进一步地；放电末端停止均衡条件：满足以下任意一个条件停止均衡。

19、一：放电单体欠压阈值1级释放(≥3.15v)。

20、二：umax-umin≦0.5v。

21、包间均衡策略停止条件：满足以下任一条件控制对应电池包开启电池包停止均衡(断开从控lsd1+)，且电池包均衡开启时间清零，延迟3分钟后再重新判断电池包均衡开启条件；

22、一：电池包累积总压ux＝最大总压umax

23、二：包内最高单体电压vx≥3.6v。

24、三：电池包均衡开启持续5min。

25、四：充放电继电器故障。

26、五：充电机通讯故障。

27、进一步地；所述自动平衡系统还包括分析与修正模块，其中包括：

28、监测模块，用于监测运行过程中电池包每一时间点的电压值大小、电流值大小、电池温度、其它电器元件电性参数；

29、存储模块，用于将收集信息进行存储；

30、分析计算模块，用于计算实时电池的电压、电流变化值，其他电器元件的相关参数；

31、风险计算模块；用于计算风险等级值大小，输出风险等级，并提示进行预警；

32、显示模块，用于显示实时信息以及风险提示信息；

33、故障分析模块，分析可能的故障类型，提示故障类型。

34、均衡策略修正模块，用于均衡策略进行修正。

35、所述监测运行过程中每一时间点的电压值，电流值大小包括：监测第n个时间的电压值un,in，第n+1个时间点的电压值un+1,in+1,电压实时变化值u变，电流实时变化值i变，电压/电流变化速率vu，vi；

36、u变＝un+1-un,i变＝in+1-in；

37、vu＝u变/t,vi＝i变/t；

38、对电压实时变化值u变进行风险分级，u变风险分级为：第一风险级别：u变〉x1；第二风险级别：x2>u变〉x1,第三风险级别：x3>u变〉x2,第四风险级别：x4>u变〉x3,第五风险级别：x5>u变〉x4；

39、对电压变化速率vu进行风险分级，vu风险分级为：第一风险级别：vu>y1；第二风险级别：y2>vu>y1,第三风险级别：y3>vu>y2,第四风险级别：y4>vu>y 3,第五风险级别：y5>vu>y4；其中风险级别从一到五由高到低。

40、监测将实时电压、电流数据传输到控制器，分析计算模块得出风险级别信息，并传输至显示模块并提示预警。

41、故障分析模块，用于分析产生的故障类型。

42、均衡策略修正模块包括：在实施均衡之前，记录下当时电池的信息，包括电流、温度、电压参数大小。记录均衡后电流变化速率a后、温度变化速率t后、电压变化速率vu后，设定电流、温度、电压阈值区间。

43、若在均衡后电流变化速率a后，温度变化速率t后，电压变化速率vu后均在阈值区间内，则不生成故障信号；若电流变化速率a后，温度变化速率t后，电压变化速率vu后均在阈值区间外，则生成故障信号；若电流变化速率a后，温度变化速率t后，电压变化速率vu后任意一个或两个在阈值区间外，则针对该在阈值区间外的参数执行故障分析。

44、例如，均衡后电流变化速率，温度变化速率在阈值区间内，而电压变化速率在阈值区间外，则针对电压进行故障分析。

45、均衡后，各电池包的电压变化速率vu1、vu2、vu3…vun，电压变化速率平均值vu均；

46、若电压变化速率差值比((vu均-vun)/vu均)的绝对值〈m,n为整数，且n>1，则不触发故障信号；若电压变化速率差值比((vu均-vun)/vu均)的绝对值〉m，则故障信号生成。

47、若故障信号生成，则根据该故障信号进行故障排除和分析；

48、若故障信号未生成，则根据电压变化速率差值vu均－vun对进行均衡策略进行修正。

49、其中该修正的均衡策略用于下次均衡时使用，均衡策略修正的方式为：根据电压变化速率差值vu均－vun，执行均衡策略修正。

50、预设均衡的时间，若vu均-vun＝0，则按照预定的均衡开关时间执行均衡；

51、若vu均-vun>0或vu均-vun<0，则在预定的均衡开关时间的基础上，预设延长或缩短均衡开关的时间。

52、故障分析模块还包括用于分析其他电器元件电性参数的模块。

53、分析与修正模块是作为均衡策略的进一步优化，可以独立于均衡模块运行。

54、(三)有益效果

55、本发明通过家庭储能电池包之间补电功能让不同批次的电池包可以混合使用，不受电量差异影响，从而避免家庭储能电池使用时间减少；通过充电器给电池补电，在充电和放电的末端，以及充电的平衡时期，当满足一定条件时，如压差过大或电压异常，会启动均衡策略，通过充电器调整电流来实现电池电量的平衡。均衡会在满足停止条件时自动停止，如电压恢复正常或压差缩小到一定范围。此外，如果家庭储能电池包总压过高、电压过高、均衡时间过长或充放电继电器、充电机出现故障，均衡也会停止，以确保电池系统的安全稳定；同时通过设置分析与修正模块对均衡过程中遇到的故障进行分析和修正。

技术实现思路