[发明专利]一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统与控制方法

说明书

本发明提供一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统与控制方法。所述模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统包括DCDC变换器，所述DCDC变换器用于负责根据目标要求输出目标电压及其它基本保护功能；电池组管理器，所述电池组组管理器用于负责锂电池电压、电流、温度等信息采集并计算SOC；特性模拟控制器，所述特性模拟控制器用于负责存储铅酸电池伏安特性及铅酸电池等效电路模型参数，所述特性模拟控制器与所述电池组管理器交互收集锂电池当前SOC、电流及运行环境温度，生成目标输出电压。本发明提供的模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统与控制方法具有不仅可以模拟输出开路状态电压特性，也可以模拟充放电状态下输出特性的优点。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统与控制方法。

背景技术

我国是全球最大的铅酸蓄电池生产国、消费国和出口大国。我国铅酸蓄电池行业主要实行以销定产。巨大的销量都得益于铅酸电池优势：价格较低、具有技术成熟、稳定可靠、安全性高等。然而也有其严重的问题：环境污染、能量密度低、循环寿命低、全生命期成本高等问题。随着新能源汽车大力推广，锂离子电池得到大力大展，锂离子电池对铅酸电池具有很强的竞争性，它的优势在于电池能量密度高，自放电率低，体积小，重量轻，瞬间放电大、环境污染小等优点。随着锂离子电池的规模化应用，成本逐渐降低，市场逐渐再考虑使用锂离子电池替换铅酸电池，但是当前替换过程中，由于锂电池电压与电量呈非线性关系，锂电池管理系统较复杂，其电量算法较复杂，难以在铅酸电池使用场景中直接替换或者与铅酸电池组并联应用。

现有技术中有申请号为201920902993X，发明名称为一种锂电池模拟干电池输出结构的专利申请。一种锂电池模拟干电池输出结构，该专利方法在实际应用时，如果为较大容量电池组，需要大电流充放电时，DCDC转换器将配置较大容量，存在其一次投入建设成本高，系统整体效率低的问题。

申请号为202010567531.4，发明名称为用锂电池组模拟铅酸电池组充放电特性的装置的专利申请，该专利方法复杂，在实际应用中其锂电池的SOC计算等已包含在锂电池管理系统(BMS)功能中。同时其方法采用的DCDC转换器同样存在上面问题，成本高、系统转换效率低的问题。

因此，有必要提供一种新的模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统与控制方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种不仅可以模拟输出开路状态电压特性，也可以模拟充放电状态下输出特性的模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统与控制方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的模拟铅酸电池电气特性的锂电池集成系统包括：

DCDC变换器，所述DCDC变换器用于负责根据目标要求输出目标电压及其它基本保护功能；

电池组管理器，所述电池组组管理器用于负责锂电池电压、电流、温度等信息采集并计算SOC；

特性模拟控制器，所述特性模拟控制器用于负责存储铅酸电池伏安特性及铅酸电池等效电路模型参数，所述特性模拟控制器与所述电池组管理器交互收集锂电池当前SOC、电流及运行环境温度，生成目标输出电压。

优选的，所述DCDC变换器采用隔离型拓扑结构，所述DCDC变换器的输入侧与锂电池组正、负极并联，所述DCDC变换器的输出侧与锂电池组正、负极连接线并联。

一种模拟铅酸电池电气特性的锂电池的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：根据容量及电压范围选择DCDC变换器及电池组进行集成；

步骤2：获取铅酸电池类型开路电压与剩余电量SOC的非线性电气特性，以及等效电路参数模型，存储至系统；

步骤3：判断系统状态，系统如果停机，则停止输出，结束控制，如果运行则执行步骤4；