一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，包括梯次利用儲能電池系統(tǒng)，所述梯次利用儲能電池系統(tǒng)包括充電主電路、梯次利用負(fù)載電路、梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)和若干個鋰電池單體，若干個所述鋰電池單體相互串聯(lián)設(shè)置于所述充電主電路的正負(fù)極之間，所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)用于調(diào)節(jié)與所述梯次利用負(fù)載電路并聯(lián)的所述鋰電池單體的數(shù)量；任意相鄰的兩個所述鋰電池單體構(gòu)成一個均衡基本單元，每個所述均衡基本單元中設(shè)置有一個穿梭均衡電容，每個所述穿梭均衡電容的正負(fù)極端各設(shè)置有一個雙向切換開關(guān)，兩個雙向切換開關(guān)交替接通所述均衡基本單元中所述鋰電池單體的正負(fù)極。本發(fā)明可以實現(xiàn)動力電池組的電能梯次利用和所有鋰電池單體的容量均衡。
【專利說明】
一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新能源動力鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源是指傳統(tǒng)能源之外的剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的各種能源形式，新能源能夠有效地應(yīng)對石油危機(jī)和環(huán)境污染等問題，具體地如:太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等;新能源的存儲轉(zhuǎn)移利用是新能源推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)也是重點(diǎn)公關(guān)的技術(shù)難題，新能源的存儲主要通過一定的技術(shù)將新能源轉(zhuǎn)化為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)，使轉(zhuǎn)化后的能量具有空間上可轉(zhuǎn)移或時間上可轉(zhuǎn)移或質(zhì)量可控制的特點(diǎn)，可以在適當(dāng)?shù)臅r間、地點(diǎn)以適合的方式釋放出來。其中最為常見的儲能方式為電池儲能，但是對于高能耗、大功率的動力設(shè)備為其提供新能源的動力蓄能電池技術(shù)尚有待于進(jìn)一步地開發(fā)。
[0003]鋰離子動力蓄電池作為一種綠色環(huán)保電池，具有高能量密度、高工作電壓、高安全性能和長使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，因此在便攜式電子設(shè)備、電動汽車等新能源儲能方面顯示出優(yōu)越的前景。為了使串聯(lián)電池組能夠達(dá)到最大的容量利用率，同時盡量減少電池過壓損壞的可能性，延長電池組的使用壽命，我們必須對串聯(lián)電池組中的電池單元進(jìn)行容量均衡；此夕卜，例如電動汽車等鋰離子動力蓄電池在實際應(yīng)用中通常采用梯次利用方式滿足不同系統(tǒng)和設(shè)備的供電需求，鋰離子動力蓄電池梯次利用會導(dǎo)致各鋰離子動力蓄電池單體之間的性能差異更大，對梯次電池進(jìn)行均衡管理必不可少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，包括梯次利用儲能電池系統(tǒng)，所述梯次利用儲能電池系統(tǒng)包括充電主電路、梯次利用負(fù)載電路、梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)和若干個鋰電池單體，若干個所述鋰電池單體相互串聯(lián)設(shè)置于所述充電主電路的正負(fù)極之間，所述梯次利用負(fù)載電路與所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)串聯(lián)，所述梯次利用負(fù)載電路與所有的或部分的所述鋰電池單體并聯(lián)，且所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)用于調(diào)節(jié)與所述梯次利用負(fù)載電路并聯(lián)的所述鋰電池單體的數(shù)量;任意相鄰的兩個所述鋰電池單體構(gòu)成一個均衡基本單元，每個所述均衡基本單元中設(shè)置有一個穿梭均衡電容，每個所述穿梭均衡電容的正極端設(shè)置有一個正極雙向切換開關(guān)，每個所述穿梭均衡電容的負(fù)極端設(shè)置有一個負(fù)極雙向切換開關(guān);且包括以下步驟:
步驟一、每個所述穿梭均衡電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流上游方向的所述鋰電池單體的正極，每個所述穿梭均衡電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流下游方向的所述鋰電池單體的正極；
步驟二、每個所述穿梭均衡電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流上游方向的所述鋰電池單體的負(fù)極，每個所述穿梭均衡電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流下游方向的所述鋰電池單體的負(fù)極；
所述步驟一和所述步驟二交替重復(fù)進(jìn)行。
[0006]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)包括一個梯次利用調(diào)節(jié)觸片和若干個梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)，所述梯次利用負(fù)載電路的正極連接所述充電主電路的正極，所述梯次利用負(fù)載電路的負(fù)極連接所述梯次利用調(diào)節(jié)觸片，若干個所述梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)分別連接不同所述鋰電池單體的負(fù)極。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在充電前對所述鋰電池單體的容量進(jìn)行檢測并計算若干個所述鋰電池單體的平均容量，將低于平均容量的所述鋰電池單體和高于平均容量的所述鋰電池單體交替穿插串聯(lián)在所述充電主電路的正負(fù)極之間。交替穿插的意思是使得每一個低于平均容量的所述鋰電池單體的相鄰兩側(cè)均為高于平均容量的所述鋰電池單體，使每一個高于平均容量的所述鋰電池單體的相鄰兩側(cè)均為低于平均容量的所述鋰電池單體。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，若干個所述鋰電池單體分為多個動力電池分組，每個所述動力電池分組中所含有的所述鋰電池單體數(shù)量相同，任意相鄰的兩個所述動力電池分組構(gòu)成一個均衡組單元，每個所述均衡組單元中設(shè)置有一個穿梭均衡組電容，每個所述穿梭均衡組電容的正極端設(shè)置有一個正極雙向切換開關(guān)，每個所述穿梭均衡組電容的負(fù)極端設(shè)置有一個負(fù)極雙向切換開關(guān);且包括以下步驟:
步驟一、每個所述穿梭均衡組電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流上游方向的所述動力電池分組的正極，每個所述穿梭均衡組電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流下游方向的所述動力電池分組的正極；
步驟二、每個所述穿梭均衡組電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流上游方向的所述動力電池分組的負(fù)極，每個所述穿梭均衡組電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流下游方向的所述動力電池分組的負(fù)極；
所述步驟一和所述步驟二交替重復(fù)進(jìn)行。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明所提供的一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，通過設(shè)置所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)可以實現(xiàn)動力電池組的電能梯次利用，以滿足不同系統(tǒng)和設(shè)備的供電需求;且通過雙向切換開關(guān)的反復(fù)切換，使相鄰兩動力電池分組或鋰電池單體容量一致，最后使所有鋰電池單體的容量一致，且上述級聯(lián)電容穿梭均衡電路的均衡速度快，耗費(fèi)的時間較短。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明所述的梯次利用儲能電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述的動力電池分組的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]參照圖1至圖2，圖1至圖2是本發(fā)明一個具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]如圖1至圖2所示，一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，包括梯次利用儲能電池系統(tǒng)，所述梯次利用儲能電池系統(tǒng)包括充電主電路U、梯次利用負(fù)載電路M、梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)SA和16個鋰電池單體，16個所述鋰電池單體相互串聯(lián)設(shè)置于所述充電主電路U的正負(fù)極之間，且優(yōu)選地，在充電前對所述鋰電池單體的容量進(jìn)行檢測并計算16個所述鋰電池單體的平均容量，將低于平均容量的所述鋰電池單體和高于平均容量的所述鋰電池單體交替穿插串聯(lián)在所述充電主電路U的正負(fù)極之間。交替穿插的意思是使得每一個低于平均容量的所述鋰電池單體的相鄰兩側(cè)均為高于平均容量的所述鋰電池單體，使每一個高于平均容量的所述鋰電池單體的相鄰兩側(cè)均為低于平均容量的所述鋰電池單體。
[0014]所述梯次利用負(fù)載電路M與所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)SA串聯(lián)，所述梯次利用負(fù)載電路M與所有的或部分的所述鋰電池單體并聯(lián)，且所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)SA用于調(diào)節(jié)與所述梯次利用負(fù)載電路M并聯(lián)的所述鋰電池單體的數(shù)量;任意相鄰的兩個所述鋰電池單體構(gòu)成一個均衡基本單元，每個所述均衡基本單元中設(shè)置有一個穿梭均衡電容，每個所述穿梭均衡電容的正極端設(shè)置有一個正極雙向切換開關(guān)，每個所述穿梭均衡電容的負(fù)極端設(shè)置有一個負(fù)極雙向切換開關(guān);進(jìn)一步地，16個所述鋰電池單體分為4個動力電池分組Gl-1、Gl-2、G1-3和G1-4，每個所述動力電池分組中所含有的所述鋰電池單體數(shù)量相同，任意相鄰的兩個所述動力電池分組構(gòu)成一個均衡組單元，每個所述均衡組單元中設(shè)置有一個穿梭均衡組電容C1-UC1-2或C1-3，每個所述穿梭均衡組電容的正極端設(shè)置有一個正極雙向切換開關(guān)Sl-l、Sl-2或S1-3，每個所述穿梭均衡組電容的負(fù)極端設(shè)置有一個負(fù)極雙向切換開關(guān)S1-2、S1-3或S1-4;具體地，所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)SA包括一個梯次利用調(diào)節(jié)觸片和4個梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)，所述梯次利用負(fù)載電路M的正極連接所述充電主電路U的正極，所述梯次利用負(fù)載電路M的負(fù)極連接所述梯次利用調(diào)節(jié)觸片，4個所述梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)分別連接不同所述鋰電池單體的負(fù)極，優(yōu)選地，4個所述梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)分別連接4個所述動力電池分組Gl-1、G1-2、G1_3 和 G1-4 的負(fù)極。
[0015]且包括以下步驟:
步驟一、每個所述穿梭均衡電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流上游方向的所述鋰電池單體的正極，每個所述穿梭均衡電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流下游方向的所述鋰電池單體的正極;每個所述穿梭均衡組電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流上游方向的所述動力電池分組的正極，每個所述穿梭均衡組電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流下游方向的所述動力電池分組的正極；
步驟二、每個所述穿梭均衡電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流上游方向的所述鋰電池單體的負(fù)極，每個所述穿梭均衡電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流下游方向的所述鋰電池單體的負(fù)極;每個所述穿梭均衡組電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流上游方向的所述動力電池分組的負(fù)極，每個所述穿梭均衡組電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流下游方向的所述動力電池分組的負(fù)極；
所述步驟一和所述步驟二交替重復(fù)進(jìn)行。
[0016]通過使所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)SA的所述梯次利用調(diào)節(jié)觸片和不同的所述梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)連接，從而可以使所述梯次利用負(fù)載電路M與不同數(shù)量的所述鋰電池單體并聯(lián)即可以輸出不同梯次的電能;在進(jìn)行電池容量均衡時，以任意一個動力電池分組中的四個所述鋰電池單體G0-l、G0-2、G0-3和G0-4為例:當(dāng)雙向切換開關(guān)S0-l、S0-2、S0-3和S0-4接通相互串聯(lián)的鋰電池單體GO-1、G0-2、G0-3和G0-4的正極時，穿梭均衡電容CO-1、⑶-2或C0-3電壓分別與鋰電池單體G0-l、G0-2、G0-3相等；當(dāng)雙向切換開關(guān)S0-l、S0-2、S0-3和S0-4接通四個相互串聯(lián)的鋰電池單體GO-1、G0-2、G0-3和G0-4的負(fù)極時，穿梭均衡電容CO-1、C0-2或C0-3電壓分別與鋰電池單體G0-2、G0-3、G0-4相等；穿梭均衡電容C0-l、C0-2或C0-3電壓的變化會產(chǎn)生電能的吸收或釋放，從而使鋰電池單體G0-l、G0-2、G0-3和G0-4的容量趨于一致;然后類似的原理，使四個動力電池分組G1-1、G1-2、G1_3和G1-4的容量趨于一致，從而加快所有動力電池分組中的鋰電池單體的容量均衡的速率。
[0017]以上對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，當(dāng)然，本發(fā)明還可以采用與上述實施方式不同的形式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下所作的等同的變換或相應(yīng)的改動，都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，其特征在于:包括梯次利用儲能電池系統(tǒng)，所述梯次利用儲能電池系統(tǒng)包括充電主電路、梯次利用負(fù)載電路、梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)和若干個鋰電池單體，若干個所述鋰電池單體相互串聯(lián)設(shè)置于所述充電主電路的正負(fù)極之間，所述梯次利用負(fù)載電路與所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)串聯(lián)，所述梯次利用負(fù)載電路與所有的或部分的所述鋰電池單體并聯(lián)，且所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)用于調(diào)節(jié)與所述梯次利用負(fù)載電路并聯(lián)的所述鋰電池單體的數(shù)量;任意相鄰的兩個所述鋰電池單體構(gòu)成一個均衡基本單元，每個所述均衡基本單元中設(shè)置有一個穿梭均衡電容，每個所述穿梭均衡電容的正極端設(shè)置有一個正極雙向切換開關(guān)，每個所述穿梭均衡電容的負(fù)極端設(shè)置有一個負(fù)極雙向切換開關(guān);且包括以下步驟: 步驟一、每個所述穿梭均衡電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流上游方向的所述鋰電池單體的正極，每個所述穿梭均衡電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流下游方向的所述鋰電池單體的正極； 步驟二、每個所述穿梭均衡電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流上游方向的所述鋰電池單體的負(fù)極，每個所述穿梭均衡電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡基本單元中電流下游方向的所述鋰電池單體的負(fù)極； 所述步驟一和所述步驟二交替重復(fù)進(jìn)行。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，其特征在于:所述梯次利用觸點(diǎn)開關(guān)包括一個梯次利用調(diào)節(jié)觸片和若干個梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)，所述梯次利用負(fù)載電路的正極連接所述充電主電路的正極，所述梯次利用負(fù)載電路的負(fù)極連接所述梯次利用調(diào)節(jié)觸片，若干個所述梯次利用調(diào)節(jié)觸點(diǎn)分別連接不同所述鋰電池單體的負(fù)極。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，其特征在于:在充電前對所述鋰電池單體的容量進(jìn)行檢測并計算若干個所述鋰電池單體的平均容量，將低于平均容量的所述鋰電池單體和高于平均容量的所述鋰電池單體交替穿插串聯(lián)在所述充電主電路的正負(fù)極之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化梯次利用儲能電池控制方法，其特征在于:若干個所述鋰電池單體分為多個動力電池分組，每個所述動力電池分組中所含有的所述鋰電池單體數(shù)量相同，任意相鄰的兩個所述動力電池分組構(gòu)成一個均衡組單元，每個所述均衡組單元中設(shè)置有一個穿梭均衡組電容，每個所述穿梭均衡組電容的正極端設(shè)置有一個正極雙向切換開關(guān)，每個所述穿梭均衡組電容的負(fù)極端設(shè)置有一個負(fù)極雙向切換開關(guān);且包括以下步驟: 步驟一、每個所述穿梭均衡組電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流上游方向的所述動力電池分組的正極，每個所述穿梭均衡組電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流下游方向的所述動力電池分組的正極； 步驟二、每個所述穿梭均衡組電容的所述正極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流上游方向的所述動力電池分組的負(fù)極，每個所述穿梭均衡組電容的所述負(fù)極雙向切換開關(guān)均接通位于所述均衡組單元中電流下游方向的所述動力電池分組的負(fù)極； 所述步驟一和所述步驟二交替重復(fù)進(jìn)行。
【文檔編號】H01M10/42GK105932346SQ201610478545
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陶以彬, 柯勇
【申請人】蕪湖格利特新能源科技有限公司