本發(fā)明涉及新能源儲能電池均衡領(lǐng)域，特別涉及一種基于聚類的電池組群均衡方法與系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電池儲能系統(tǒng)中因為不可避免的串聯(lián)應(yīng)用和環(huán)境因素影響，以及電池制造中工藝和材料的原因，各電池單體間會存在一致性差異。這一問題是以電化學(xué)電池為載體的儲能固有問題，從制造工藝角度提高電池單體間一致性，在應(yīng)用層面控制環(huán)境影響因素，以及各類電池均衡方法的研究眾多，包括主動或被動均衡，均衡電路、均衡策略等等方面。通過深入分析鋰離子電池不一致性的原因和各種均衡變量，溫度、soc、soh、內(nèi)阻、電壓等可反應(yīng)一致性的參數(shù)是目前領(lǐng)域中研究的重點。

2、鋰電池一致性的判斷依靠準(zhǔn)確的soc計算，而這一參數(shù)與溫度有關(guān)，在一般的soc估算中，對溫度的影響采用標(biāo)定和修正的方法，增加了標(biāo)定測試和計算的工作量；soh的是一個長時間尺度的參數(shù)，同均衡的控制周期不相匹配，基于soh的一致性修正無法在短時間內(nèi)獲得理想效果；電池的交流內(nèi)阻可以反應(yīng)電池材料老化時特性的變化，直流內(nèi)阻也同荷電狀態(tài)有一定關(guān)系，但溫度變化以及放電平臺期和生產(chǎn)工藝等因素使得通過內(nèi)阻無法高分辨率地區(qū)分soc差異；在通常的均衡策略中最多使用的是通過單體電壓對一致性進行判斷，開路電壓ocv從電化學(xué)原理上反映了材料的荷電情況，但對于正極為磷酸鐵鋰材料的鋰離子電池在soc中間區(qū)域的ocv差異并不明顯，為了捕獲輕微的電壓變化往往需要電池靜置較長時間，這在追求鋰電池儲能利用率的情況下是難以實現(xiàn)的；基于工作時刻電壓ov的判斷避免了電壓采樣等待時間，但容易受到工作電流波動的影響。

3、隨著鋰電池串聯(lián)數(shù)量的增加，均衡效率問題逐漸顯現(xiàn)，主動均衡由于均衡效率高也成為研究的熱點，形成了眾多有關(guān)主動均衡電路的課題。主動均衡電路施加在單體會增加電路器件失效風(fēng)險對電池產(chǎn)生影響，單體級低壓變換器在效率和成本上均產(chǎn)生了負(fù)面影響，也使電路的復(fù)雜程度提高從而降低了可靠性；被動均衡的電流小可靠性高仍被廣泛采用，但在soc差異很大，特別是模塊之間出現(xiàn)不平衡時均衡時間會很長，控制方法上也往往采用極差法、開關(guān)法等，不能充分發(fā)揮集群均衡的效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明的一種基于聚類的電池組群均衡方法與系統(tǒng)，實現(xiàn)更加有效的電池均衡。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

3、一種基于聚類的電池組群均衡方法，包括步驟：

4、s1、在電池簇充電臨近截止且未達到單體電池過充保護的條件下，對同一電池簇內(nèi)的全部電池模塊實施均溫限壓充電，在電池模塊層級和電芯層級分別進行電壓采樣，得到模塊電壓采樣數(shù)據(jù)集和單體電壓采樣數(shù)據(jù)集；

5、s2、根據(jù)所述模塊電壓采樣數(shù)據(jù)集，對所述電池模塊進行聚類配組，并根據(jù)配組結(jié)果進行所述電池模塊間的主動均衡；

6、根據(jù)每個所述電池模塊的所述單體電壓采樣數(shù)據(jù)集，對所述電池模塊內(nèi)的單體電池進行聚類配組，并根據(jù)配組結(jié)果進行所述單體電池間的被動均衡。

7、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案為：

8、一種基于聚類的電池組群均衡系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)每個電池簇包括多個電池模塊；

9、每個所述電池模塊包括多個電池單體，且設(shè)有雙向主動均衡變換器以及電池單體管理單元，所述雙向主動均衡變換器用于實現(xiàn)低壓輔助電源和電池模塊之間的均衡能量雙向流動，進而實現(xiàn)主動均衡；

10、所述電池單體管理單元包括微處理器和模擬前端，且所述電池單體管理單元與電池模塊管理單元通訊連接，用于接受控制指令，所述模擬前端用于實現(xiàn)單體電池間的被動均衡；

11、所述電池簇基于以上結(jié)構(gòu)實現(xiàn)以上所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法中的步驟。

12、本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的一種基于聚類的電池組群均衡方法與系統(tǒng)，消除溫度影響，根據(jù)電壓實現(xiàn)電池模塊以及電池單體的聚類，根據(jù)聚類結(jié)果，在電池模塊間進行主動均衡，在電池模塊內(nèi)的電池單體間進行被動均衡，實現(xiàn)更加有效的電池均衡。

技術(shù)特征：

1.一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，步驟s1包括步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，步驟s2中根據(jù)所述模塊電壓采樣數(shù)據(jù)集，對所述電池模塊進行聚類配組，并根據(jù)配組結(jié)果進行所述電池模塊間的主動均衡，包括步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，步驟s21a具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，步驟s22a具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，步驟s23a具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，根據(jù)每個所述電池模塊的所述單體電壓采樣數(shù)據(jù)集，對所述電池模塊內(nèi)的單體電池進行聚類配組，并根據(jù)配組結(jié)果進行所述單體電池間的被動均衡，包括步驟:

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，所述放電被動均衡具體為：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于聚類的電池組群均衡方法，其特征在于，還包括步驟：

10.一種基于聚類的電池組群均衡系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)內(nèi)每個電池簇包括多個電池模塊；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電池均衡領(lǐng)域，特別涉及一種基于聚類的電池組群均衡方法與系統(tǒng)，在電池簇充電臨近截止且未達到單體電池過充保護的條件下，對同一電池簇內(nèi)的全部電池模塊實施均溫限壓充電，在電池模塊層級和電芯層級分別進行電壓采樣，得到模塊電壓采樣數(shù)據(jù)集和單體電壓采樣數(shù)據(jù)集；根據(jù)所述模塊電壓采樣數(shù)據(jù)集，對所述電池模塊進行聚類配組，并根據(jù)配組結(jié)果進行所述電池模塊間的主動均衡；根據(jù)每個所述電池模塊的所述單體電壓采樣數(shù)據(jù)集，對所述電池模塊內(nèi)的單體電池進行聚類配組，并根據(jù)配組結(jié)果進行所述單體電池間的被動均衡；在電池模塊間進行主動均衡，在電池模塊內(nèi)的電池單體間進行被動均衡，實現(xiàn)更加有效的電池均衡。

技術(shù)研發(fā)人員：馬克明,李國偉,司孟周
受保護的技術(shù)使用者：福建時代星云科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2