[发明专利]磷酸铁锂电池集成电池包编组方法

说明书

本发明涉及一种磷酸铁锂电池集成电池包编组方法。磷酸铁锂电池集成电池包编组方法，包括如下过程：在恒温条件下对待编组的磷酸铁锂电池单体进行混合脉冲功率特性测试，确定各单体电池的开路电压、电流数据、等效电阻；通过最小二乘法选取最优匹配等效电路模型，最后将相同拟合等效电路模型所对应电池单体进行并联；将不同等效电路模型模组进行串联连接，构成完整电池包。而本发明提出的专利充分考虑电池单体间的参数差异，能够有效避免个别电池单体的过充过放，从而保证整个电池系统的运行安全。

技术领域：

本发明涉及储能电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂电池集成电池包编组方法。

背景技术：

应用于储能工程的电池种类繁多，包括锰酸锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池、液流电池以及近年来发展迅猛的磷酸铁锂电池。从一次性投资成本、循环寿命、安全性角度来说，磷酸铁锂电池具有稳定性高、循环寿命长等优点：储能用磷酸铁锂电池能量密度120～150Wh/kg，系统能量转换效率85％～88％，小倍率充放电循环寿命3500～5000次。近年来，受磷酸铁锂电池成本下降及综合性能提升的影响，该技术被广泛应用在电力系统发输配用各个环节。

]但是，磷酸铁锂电池的端电压通常较低，为2V～4.2V。一般情况下，为满足负载对电压、功率和容量的需求，常常将电池单体串并联成组后使用。但由于难以避免电池原材料、零部件的制造工艺的细微差异，即所谓不一致性，且此差异会随着电池组的老化而不断增大，引起电池单体端电压的不一致，进而导致某些电池单体的过充过放问题，减少电池组的可用容量与循环寿命，甚至引起起火爆炸等安全事故。

电池单体模型发展到现阶段形成了以下三种常用模型建立思路：电化学模型、黑箱模型和等效电路模型。其中电化学模型是从机理方面研究，主要应用于充放电状态估计和老化预测，但由于计算较为复杂，且难以获得电池制造商的完整参数集，一般用于研发和电池组件制造的研究，在大规模储能工程中难以实现；其次，黑箱模型是从外特性出发，需要通过大量的数据训练，模型的精度和计算负担受到输入变量的选择和数量的影响，但在数据量不足或训练方法不合适的情况下精度较差；等效电路模型是基于电路理论的系统辨识方法获得相关参数，记录电池的输入输出数据，进而模拟出锂离子电池非线性特性，属于半经验仿真模型，相较于前两种模型，等效电路模型结构简单、参数较少且模拟精度较高，降低了电池的计算复杂性，可写出解析的数学方程，对电池进行建模，因此等效电路模型更适合用于电池模组或更大规模的建模分析。

发明内容：

为解决电池储能系统中电池单体性能不一致性对系统中电池管理的影响，本发明提供一种设计合理、考虑电池单体不一致性的磷酸铁锂电池集成电池包编组方法。具体技术方案如下：

磷酸铁锂电池集成电池包编组方法，包括如下过程：

步骤1：在恒温条件下对待编组的磷酸铁锂电池单体进行混合脉冲功率特性测试，确定各单体电池的开路电压、电流数据、等效电阻；

步骤2：通过最小二乘法对开路电压、电流的测试数据进行拟合，并根据拟合结果选取最优匹配等效电路模型，最后将相同拟合等效电路模型所对应电池单体进行并联；

步骤3：将不同等效电路模型模组进行串联连接，构成完整电池包。

与现有技术相比,本发明的有益成果是：

当前大多数等效模型均为整体等效，忽略电池内部参数差异，从而导致电池系统中个别电池的过充过放，缩短电池寿命，甚至引发着火、爆炸等安全问题。而本发明提出的专利充分考虑电池单体间的参数差异，能够有效避免个别电池单体的过充过放，从而保证整个电池系统的运行安全。

本发明可以为电池储能系统的优化设计提供依据。在忽略电池包内部电池单体间参数差异的情况下，电池包电压估计并不准确，所以当前大多数模型容易造成控制系统偏差。而本发明提出的电池包模型充分考虑各个单体参数差异，对电池包电压估计更加准确。