智能电池组及电池组特性自适应调整控制方法和系统与流程

本发明涉及电池，具体涉及一种具有特性自适应调整控制功能的智能电池组，以及一种电池组特性自适应调整控制方法和系统。

背景技术：

1、随着锂电池储能系统的快速大规模应用，储能系统的可能会在较短的时间内出现市场饱和。在储能系统市场达到饱和后，未来的储能系统的市场将大部分为对已有储能系统的升级和维护。因此，未来储能系统必然会出现大量新旧智能电池组混用的场景。新旧智能电池组的soc和soh将会不同，这种不一致性将导致串并联储能系统充放电过程中的“马太效应”。更具体的说，soc低的储能智能电池组最先耗尽，soc高的储能系统最先充满，这不仅导致储能系统的容量的无效利用，也使较低soc的智能电池组保持在高放电深度的循环中，使得旧智能电池组劣化速度加剧，系统寿命和效率进一步降低。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，通过自适应调整自身的输出特性的智能电池组。

2、本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，使用上述具有特性自适应调整控制功能的智能电池组的方法。该方法为通过软硬件配合，通过自适应调整自身的输出特性，保证系统功率的同时能够使新旧智能电池组soc和soh趋于一致，提升整个储能系统的利用率及使用寿命。

3、本发明所要解决的再一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，与上述具有特性自适应调整控制功能的智能电池组配合的系统。

4、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

5、一种具有特性自适应调整控制功能的智能电池组，其特点是，该装置包括机箱、安装在机箱内的电芯模组和自动调整电芯模组电压的控制电路；

6、所述控制电路包括主板，主板上设有dc/dc变换器、信号采集芯片、内设控制芯片的核心板以及提供电源的开关电源，信号采集芯片用于采集电芯模组电压及重要节点位置的温度，信号采集芯片通过uart接口与核心板连接；电芯模组的正极通过熔断器与dc/dc变换器的正输入端连接，电芯模组的负极与dc/dc变换器的负输出端连接，dc/dc变换器的正输入端通过模拟隔离放大电路ⅰ与控制芯片的ad管脚连接，dc/dc变换器的正输出端通过模拟隔离放大电路ⅱ与控制芯片的ad管脚连接，控制芯片的pwm管脚通过驱动电路与dc/dc变换器连接。

7、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述电芯模组由若干个电芯串联而成。

8、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，在所述主板上还设有散热器及板载温度采集电路，热器及板载温度采集电路与控制芯片的ad管脚相连。

9、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述控制芯片采用数字信号处理器，数字信号处理器的型号为tms320f280049，信号采集芯片的型号为bq79616。

10、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述机箱包括箱体和机箱面板，机箱面板上还设有正极端口、负极端口、soc指示灯、充放电指示灯、报警指示灯、2路can通讯接口、2路485通讯接口、按钮、wifi天线、拨码开关，正极端口和负极端口通过装在主板上的emi滤波电路与dc/dc变换器连接。

11、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，dc/dc变换器的拓扑结构包括但不限于两电平双向buck-boost电路、三电平buck-boost电路、双有源桥高频隔离dc/dc电路。

12、一种电池组特性自适应调整控制方法，其特点是，采用上述的智能电池组，该方法为，信号采集芯片采集电芯模组的电压v0、电流i0及温度t输送至控制芯片,模拟隔离放大电路ⅰ采集dc/dc变换器输入端的电压v1和电流i1输送至控制芯片，模拟隔离放大电路ⅱ采集dc/dc变换器输出端的电压v2和电流i2输送至控制芯片；

13、控制芯片根据采集到v2、i2，利用安时积分法测得本智能电池组的soc，并对充放电次数进行统计，完成本智能电池组的soh，再根据每个电池组的soc、soh及每个电池组温度t向dc/dc变换器输出pwm的控制信号，从而通过dc/dc变换器完成输出功率的调整。

14、一种电池组特性自适应调整控制系统，其特点是，该系统包括逆变器和若干如上所述的智能电池组，智能电池组间并联设置，各智能电池组的控制芯片之间、各智能电池组的控制芯片与逆变器之间均通过can进行通讯。

15、本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，该系统的工作过程为，

16、(1)荷电状态soc与电池健康状态soh的计算

17、信号采集芯片采集电芯模组的电压v0、电流i0，输送至控制芯片，控制芯片利用安时积分法测得本智能电池组的荷电状态soc，并对充放电次数进行统计，完成本智能电池组的电池健康状态soh；

18、(2)智能电池组的总体调度

19、首先，确定每个智能电池组的充放电优先级pri；

20、在逆变器为智能电池组充电时，定义

21、pri＝sohi-soci-k*ti                     (1)

22、其中，sohi为第i个智能电池组的soh，soci为第i个智能电池组的soc，k为温度系数，ti为第i个智能电池组的温度；

23、从pri的定义可知，优先给soh较高的智能电池组充电，优先给soc较低的智能电池组充电，优先给温度较低的智能电池组充电；

24、在逆变器为智能电池组放电时，定义

25、pri＝sohi+soci-k*ti                         (2)

26、从pri的定义可知，智能电池组放电时，优先给soh较高的智能电池组放电，优先给soc较高的智能电池组放电，优先给温度较低的智能电池组放电；

27、每个智能电池组输入输出的功率的参考值为prefi

28、prefi＝p*pri/(pri+.....+prn)               (3)

29、(3)智能电池组的特性模拟

30、设每个智能电池组的等效内阻模拟为r，在输出功率为prefi时，则智能电池组的等效开路电压为

31、voci＝v+prefi*r/v                    (4)

32、其中，v为智能电池组输出侧并联的额定电压；

33、智能电池组的对外表现特性为

34、v2refi＝voci-i2*r                (5)

35、(4)智能电池组的功率控制

36、将得到的v2refi、v1、v2、i1、i2采用功率控制算法，得到pwm的控制信号，将该控制信号输送至dc/dc变换器，从而将v1、r1转化为voci、r，从而完成输出功率的调整；

37、(5)在智能电池组并联的情况下，通过控制芯片的总体调度，为每个智能电池组分配输出功率，使各智能电池组调整各自的输出功率，使得各个智能电池组的soc和soh趋于一致，从而完成整个系统电压的均衡控制。

38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

39、第一，通过设dc/dc变换器和电芯模组，电池组对外表现与传统电池组类似，即是一个电压源串联一个等效内阻的形式，通过调整电压源电压及等效内阻，在多个电池组并联的情况下可以调整各自的输出功率，再次，具体每个电池组输出功率的确定是根据电池组本身soc、soh及与其并联的其它电池组的soc、soh，通过总体调度实现的，使得各个电池组的soc和soh趋于一致；

40、第二，通过设控制芯片，控制芯片内运行bms算法程序及智能电池组特性自适应调整程序，通过软硬件配合，通过自适应调整自身的输出特性，保证系统功率的同时能够使新旧电池组soc和soh趋于一致，提升整个储能系统的利用率及使用寿命。

41、本发明通过软硬件配合，通过自适应调整自身的输出特性，保证系统功率的同时能够使新旧电池组soc和soh趋于一致，提升整个储能系统的利用率及使用寿命。