CN107797011A - 储能bms的均衡策略模拟测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种储能BMS的均衡策略模拟测试方法及装置。该测试方法包括：对电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组充放电状态数据；根据所述电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组的均衡中的充放电状态数据；对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组均衡后的充放电状态数据。本发明的储能BMS的均衡策略模拟测试方法对问题电池组进行充放电并采集其充放电状态数据，根据其充放电状态数据确定均衡策略，在执行该均衡策略以进行模拟测试，均衡策略具有更强的灵活性。

Description

储能BMS的均衡策略模拟测试方法及装置

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体涉及一种储能BMS的均衡策略模拟测试方法以及一种储能BMS的均衡策略模拟测试装置。

背景技术

电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车，水下机器人等。

由于电池生产制造工艺不完善，同一批次电池容量有一定的离散性，电池自身容量差异导致电池组的不一致性；另外，电池组在实际应用过程中因为内阻差异、自放电差异等原因，造成各个单体电芯初始电流差异，导致电池组不一致性。BMS可以通过主动均衡和被动均衡等均衡功能解决电池组使用过程中存在的电芯一致性问题，优化电池组性能。

BMS均衡管理主要分为被动均衡(有损均衡)和主动均衡(无损均衡)。

在串联电池组中,虽然通过单体电池的电流相同,但是由于其容量不同,电池的放电深度也会不同,容量大的总会浅充浅放,而容量小的总会过充过放,这就造成容量大的衰减缓慢、寿命延长；容量小的衰减加快,寿命缩短,两者之间的差异会越来越大。均衡的目的是缩小这种差异，保持电池的一致性。

被动均衡又称有损均衡，是通过能量消耗，限制电压最高的电池单元的充电电流，来实现和电压较低的电池单元的充电平衡。被动型均衡的特点：被动均衡的主要优点是控制简单，体积小，缺点就是浪费能量。被动均衡一般采用电阻放热的方式将高容量电池“多出的电量”进行释放，从而达到均衡的目的，电路简单可靠，成本较低，但是电池效率也较低。主动均衡充电时将多余电量转移至高容量电芯，放电时将多余电量转移至低容量电芯，可提高使用效率，但是成本更高，电路复杂，可靠性低。

主动均衡又称无损均衡，通过能量补充，补充电压最低的电池单元的充电电流，来实现和电压较高的电池单元的充电平衡。主动型的特点：能量转移式，将单体能量高的转移到单体能量低的，或用整组能量补充到单体最低电池，在实施过程中需要一个电容器，好让能量通过这个电容器进行再分配，或直接需要从外面补充能量，给BMS供电DC功率要大。主动均衡由于需要电容器单元或者外部供电，针对储能系统，由于均衡节点居多，且外部供电电流较小，无法满足频繁多节点多线均衡。

目前储能BMS均衡系统还停留在单一模式的均衡策略，各种均衡策略均有局限性和单一性，不能根据实际情况调整均衡策略。

鉴于此，克服以上现有技术中的缺陷，提供一种新的储能BMS的均衡策略模拟测试方法成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种储能BMS的均衡策略模拟测试方法以及一种储能BMS的均衡策略模拟测试装置。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明第一方面提供了一种储能BMS的均衡策略模拟测试方法，包括：

对电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组充放电状态数据；

根据所述电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；

根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组的均衡中的充放电状态数据；

对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组均衡后的充放电状态数据。

优选地，所述电池组充电状态数据包括每个电池单体电压、电池组电流、温度或输出功率中的一个或多个。

优选地，该测试方法还包括如下步骤：

根据所述电池组均衡后的充放电状态数据对该电池组充放电均衡策略进行调整。

优选地，该测试方法包括：

对电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第一充放电曲线；

根据所述第一充放电曲线的数据确定该电池组充放电均衡策略；

根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第二充放电曲线；

对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第三充放电曲线。

优选地，所述电池组充放电均衡策略包括主动均衡策略、被动均衡策略、或复合型均衡策略。

本发明第二方面提供了一种储能BMS的均衡策略模拟测试装置，包括：

第一充放电模块，用于对电池组进行充放电；

第二充放电模块，用于分别对电池组中每一个电池单体进行充放电；

数据采集模块，用于在充放电过程中采集电池组充放电状态数据；

处理模块，用于根据电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；

充放电控制模块，用于根据电池组充放电均衡策略对第一充放电模块和/或第二充放电模块进行控制。

优选地，所述数据采集模块包括：

电压采集单元，用于测量并采集电池组中各个电池单体的电压值；

电压曲线绘制单元，用于根据电池组各个电池单体的电压变化绘制电池组的充放电曲线。

优选地，该测试装置还包括：

存储模块，用于存储电池组充放电状态数据。

优选地，该测试装置还包括：

仿真预测模块，用于根据电池组充放电均衡策略对电池组的原始数据进行计算得到电池组的均衡模拟数据以对电池组均衡后的充放电状态数据进行仿真预测，所述电池组的原始数据包括电池组均衡前每个电池单体的电压值、充放电电流值、温度值或输出功率值中的一个或多个。

优选地，所述计算模拟模块包括：

环境条件设定单元，用于输入环境条件数据，所述环境条件数据包括环境温度、环境湿度和环境风场；

环境条件反馈单元，用于根据环境条件数据对电池组充放电均衡策略进行反馈调节。

本发明的储能BMS的均衡策略模拟测试方法对问题电池组进行充放电并采集其充放电状态数据，根据其充放电状态数据确定均衡策略，在执行该均衡策略以进行模拟测试，均衡策略具有更强的灵活性；本发明的储能BMS的均衡策略模拟测试装置通过相互独立的第一充放电模块和第二充放电模块实现对储能BMS的模拟测试，有效降低了储能系统本身对BMS策略的影响，从策略本身出发，分析的变量更为稳定单一，具有广泛的适用性。

附图说明

图1是本发明实施例的储能BMS的均衡策略模拟测试方法的流程图。

图2是本发明第一优选的储能BMS的均衡策略模拟测试方法的流程图。

图3是本发明第二优选的储能BMS的均衡策略模拟测试方法的流程图。

图4是本发明第三优选的储能BMS的均衡策略模拟测试方法的流程图。

图5是本发明实施例的储能BMS的均衡策略模拟测试装置的结构框图。

图6是本发明优选实施方式储能BMS的均衡策略模拟测试装置的结构框图。

图7是本发明第一优选的测试方法的第一充放电曲线示例图。

图8是本发明第一优选的测试方法的第二充放电曲线示例图。

图9是本发明第一优选的测试方法的第三充放电曲线示例图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。

本说明书中的“储能系统”是将所生成的电力存储在包括发电站、变电站和输电线路的各种相关系统中然后选择地和高效地根据需要来使用所存储的电力以提高能量效率的系统，其功能为实现对储能电站的工作状态进行全方位监控和能量调度管理。储能系统包括多个电池组，每个电池组又包括多个相互串联或者并联的电池单体，每个电池单体都具有一个电芯。

本说明书中的“SOC”，其全称是State of Charge，荷电状态，也叫剩余电量，代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。

本说明书中的“电池组”与“电池包”(PACK)的意思相同，包括多颗电池单体通过串并联方式组成。

在本说明书中，“电池单体”、“单体电池”及“电芯”的意思相同。

图1示出了一种储能BMS的均衡策略模拟测试方法，包括如下步骤：

S1，对电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组充放电状态数据；

S2，根据所述电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；

S3，根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组的均衡中的充放电状态数据；

S4，对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组均衡后的充放电状态数据。

在一个优选实施方式中，电池组充电状态数据包括每个电池单体电压、电池组电流、温度或输出功率中的一个或多个。

在一个优选实施方式中，步骤S4之后还包括如下步骤：

S5，根据所述电池组均衡后的充放电状态数据对该电池组充放电均衡策略进行调整。

在一个优选实施方式中，充放电状态数据为每个电池单体电压，在充放电过程中，实时获取电池组中每个电池单体在各个运行时刻的电压，根据所得电压值绘制电压-时间曲线，具体地，请参阅图2所示，该储能BMS的均衡策略模拟测试方法包括如下步骤：

S1’，对电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第一充放电曲线；

S2’，根据所述第一充放电曲线的数据确定该电池组充放电均衡策略；

S3’，根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第二充放电曲线；

S4’，对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第三充放电曲线。

在一个具体应用例中，步骤S1’中第一充放电曲线，即初始电压-时间曲线如图7所示；步骤S3’中第二充放电曲线，即均衡中电压-时间曲线如图8所示；步骤S4’中第三充放电曲线，即均衡后电压-时间曲线如图9所示。

在一个优选实施方式中，电池组充放电均衡策略包括主动均衡策略、被动均衡策略、或复合型均衡策略。

在一个优选实施方式中，如图3所示，在步骤S1之后、步骤S2之前还包括如下步骤：

S11，根据电池组充放电均衡策略对电池组的原始数据进行计算得到电池组的均衡模拟数据以对电池组均衡后的充放电状态数据进行仿真预测。

在步骤S11中，电池组的原始数据即为步骤S1所得电池组充放电状态数据，电池组的原始数据包括电池组均衡前每个电池单体的电压值、充放电电流值、温度值或输出功率值中的一个或多个。也就是说，通过步骤S11对步骤S4所得电池组充放电状态数据进行仿真预测。

在一个优选实施方式中，如图4所示，在步骤S2之后、步骤S3之前还包括如下步骤：

S22，输入环境条件数据，根据环境条件数据对电池组充放电均衡策略进行反馈调节。

在步骤S22中，环境条件数据包括环境温度、环境湿度和环境风场。通过步骤S22，充分考虑各种环境工况，在不同环境条件对均衡策略进行模拟。

本发明实施例的储能BMS的均衡策略模拟测试方法对问题电池组进行充放电并采集其充放电状态数据，根据其充放电状态数据确定均衡策略，在执行该均衡策略以进行模拟测试，均衡策略具有更强的灵活性。

本发明实施例还提供了一种储能BMS的均衡策略模拟测试装置，实现上述储能BMS的均衡策略模拟测试方法，请参阅图5所示，该测试装置包括：第一充放电模块10、第二充放电模块20、数据采集模块30、处理模块40和充放电控制模块50，其中，第一充放电模块10用于对电池组进行充放电；第二充放电模块20用于分别对电池组中每一个电池单体进行充放电；数据采集模块30用于在充放电过程中采集电池组充放电状态数据；处理模块40用于根据电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；充放电控制模块50用于根据电池组充放电均衡策略对第一充放电模块和/或第二充放电模块进行控制。

下面结合上述实施例的模拟测试方法进行具体说明，在步骤S1中，第一充放电模块10对问题电池组进行充放电，数据采集模块30用于采集问题电池组均衡前的充放电状态数据(或原始的充放电数据)；在步骤S2中，处理模块40根据数据采集模块30所得的均衡前的充放电状态数据确定该问题电池组充放电均衡策略；在步骤S3中，充放电控制模块50用于根据电池组充放电均衡策略对第一充放电模块10和/或第二充放电模块20进行控制，第一充放电模块10和/或第二充放电模块20对问题电池组进行充放电均衡，在此过程中，数据采集模块30采集问题电池组均衡中的充放电状态数据；在步骤S4中，第一充放电模块10对均衡后的电池组进行充放电，数据采集模块30用于采集电池组均衡后的充放电状态数据。

在一个优选实施方式中，请参阅图6所示，数据采集模块30进一步包括：电压采集单元301和电压曲线绘制单元302，其中，电压采集单元301用于测量并采集电池组中各个电池单体的电压值；电压曲线绘制单元302用于根据电池组各个电池单体的电压变化绘制电池组的充放电曲线。

在一个优选实施方式中，请参阅图6所示，该测试装置还进一步包括存储模块60，其用于存储电池组充放电状态数据，包括均衡前的原始充放电状态数据、均衡中的充放电状态数据或均衡后的充放电状态数据。

在一个优选实施方式中，请参阅图6所示，该测试装置还进一步包括仿真预测模块70，用于执行步骤S11，即用于根据电池组充放电均衡策略对电池组的原始数据进行计算得到电池组的均衡模拟数据以对电池组均衡后的充放电状态数据进行仿真预测，所述电池组的原始数据包括电池组均衡前每个电池单体的电压值、充放电电流值、温度值或输出功率值中的一个或多个。

在一个优选实施方式中，请参阅图6所示，该测试装置还进一步包括计算模拟模块80，用于执行步骤S22，计算模块80包括环境条件设定单元801和环境条件反馈单元802，其中，环境条件设定单元801用于输入环境条件数据，所述环境条件数据包括环境温度、环境湿度和环境风场；环境条件反馈单元802用于根据环境条件数据对电池组充放电均衡策略进行反馈调节。

具体地，上述的测试装置可以通过一台电池组充放电测试仪、一台电池单体充放电测试仪和一台计算机实现，充放电测试仪可以实现充放电模块、数据采集模块和充放电控制模块的功能，例如，一台电池组充放电测试仪同时具有第一充放电模块10、数据采集模块30和充放电控制模块50的功能，一台电池单体充放电测试仪同时具有第二充放电模块20、数据采集模块30和充放电控制模块50的功能，一台计算机可以实现处理模块40、存储模块60、仿真预测模块70和计算模块80的功能。

本发明实施例的储能BMS的均衡策略模拟测试装置通过相互独立的第一充放电模块和第二充放电模块实现对储能BMS的模拟测试，有效降低了储能系统本身对BMS策略的影响，从策略本身出发，分析的变量更为稳定单一，具有广泛的适用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能BMS的均衡策略模拟测试方法，其特征在于，该测试方法包括：

对电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组充放电状态数据；

根据所述电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；

根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组的均衡中的充放电状态数据；

对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中采集该电池组均衡后的充放电状态数据。

2.根据权利要求1所述的储能BMS的均衡策略模拟测试方法，其特征在于，所述电池组充电状态数据包括每个电池单体电压、电池组电流、温度或输出功率中的一个或多个。

3.根据权利要求1所述的储能BMS的均衡策略模拟测试方法，其特征在于，该测试方法还包括如下步骤：

根据所述电池组均衡后的充放电状态数据对该电池组充放电均衡策略进行调整。

4.根据权利要求1所述的储能BMS的均衡策略模拟测试方法，其特征在于，该测试方法包括：

对电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第一充放电曲线；

根据所述第一充放电曲线的数据确定该电池组充放电均衡策略；

根据该电池组充放电均衡策略对该电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第二充放电曲线；

对均衡后的电池组进行充放电，在充放电过程中根据该电池组的每一个电池单体电压变化绘制第三充放电曲线。

5.根据权利要求1所述的储能BMS的均衡策略模拟测试方法，其特征在于，所述电池组充放电均衡策略包括主动均衡策略、被动均衡策略、或复合型均衡策略。

6.一种储能BMS的均衡策略模拟测试装置，其特征在于，该测试装置包括：

第一充放电模块，用于对电池组进行充放电；

第二充放电模块，用于分别对电池组中每一个电池单体进行充放电；

数据采集模块，用于在充放电过程中采集电池组充放电状态数据；

处理模块，用于根据电池组充放电状态数据确定该电池组充放电均衡策略；

充放电控制模块，用于根据电池组充放电均衡策略对第一充放电模块和/或第二充放电模块进行控制。

7.根据权利要求6所述的储能BMS的均衡策略模拟测试装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：

电压采集单元，用于测量并采集电池组中各个电池单体的电压值；

电压曲线绘制单元，用于根据电池组各个电池单体的电压变化绘制电池组的充放电曲线。

8.根据权利要求6所述的储能BMS的均衡策略模拟测试装置，其特征在于，该测试装置还包括：

存储模块，用于存储电池组充放电状态数据。

9.根据权利要求6所述的储能BMS的均衡策略模拟测试装置，其特征在于，该测试装置还包括：

仿真预测模块，用于根据电池组充放电均衡策略对电池组的原始数据进行计算得到电池组的均衡模拟数据以对电池组均衡后的充放电状态数据进行仿真预测，所述电池组的原始数据包括电池组均衡前每个电池单体的电压值、充放电电流值、温度值或输出功率值中的一个或多个。

10.根据权利要求6所述的储能BMS的均衡策略模拟测试装置，其特征在于，所述计算模拟模块包括：

环境条件设定单元，用于输入环境条件数据，所述环境条件数据包括环境温度、环境湿度和环境风场；

环境条件反馈单元，用于根据环境条件数据对电池组充放电均衡策略进行反馈调节。