[发明专利]一种可重构电池组容量利用最大化控制方法

说明书

本发明公开了一种可重构电池组容量利用最大化控制方法，首先对电池组所有单体实施最大可用容量测试和HPPC混合脉冲测试以获取单体参数信息；采用大容量模组先拆分后组合、小容量模组先旁通后回归的方法均衡各模组，同时保证电池组端电压的稳定；采用PWM分时接通的方法均衡模组内各单体，错开各单体的接通时间保证模组始终在线；最终电池组中的所有单体到达同一均衡状态，电池组容量被最大程度地利用。该方法综合考虑电池组中模组间均衡与模组内的单体均衡，借助可重构电池中单体连接形式可自由切换的特点，实现电池组内所有单体的均衡并最大化电池组可用容量。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种可重构电池组容量利用最大化控制方法。

背景技术

锂离子电池是当前电动汽车中最常用的电池类型，具有比能量高、比功率高、循环寿命长、无记忆效应等优点。为满足电动汽车大功率、高电压运行的需求，锂离子电池单体通常以串联、并联连接的形式构成锂离子电池组。然而，由于制造工差、单体所处环境的差异、单体间温度差异，电池组中电池单体的容量往往并不相等。这种单体间的容量差异使得电池组实际可利用容量受最小容量单体的限制。当最小容量单体到达预定放电截止状态时，其余单体中仍存有相当可观的电量未释放出，造成电池容量的浪费与电池组实际可用寿命的缩短。

为解决最弱容量单体对电池组的限制，以尽可能多地利用电池组容量，常采用被动均衡和主动均衡的方法平衡电池组内各单体间的容量。被动均衡方法通过与单体并联电阻的方式，将大容量单体中的电量以欧姆热的形式释放。虽然能够实现单体间的均衡，但造成电池组内电量的浪费，影响电池系统效率。主动均衡方法则采用能量转换元件，如变压器、电容器、电感器等，将大容量单体中的电量通过能量转换元件转移至小容量单体中，延长小容量单体的放电时间，进而解决小容量单体的放电限制问题。虽然相比于被动均衡效率有所提升，但主动均衡方式成本较高、均衡速度慢、体积大难以在电池组内布置，使得其在实际应用中未能得到广泛应用。

作为另一种均衡方式，基于可重构的电池组均衡方法近年来得到了广泛的关注。可重构电池是在传统固定结构电池的基础上，通过在每个电池单体周围设置若干开关，动态改变电池单体间的连接方式，从而为电池组各种形式的性能优化提供硬件基础。通过构型动态改变均衡电池单体，电池组存储的电量将全部用于驱动负载，相比于被动均衡，可重构电池组工作效率高；可重构电池仅需在传统电池基础上增加开关，改造难度小、成本低，相比于主动均衡也具有一定的优势。现有技术中，利用可重构实现电池组内单体均衡进而实现电池容量利用最大化的方案已经出现。如中国公开专利号CN111354989A，公开日为2020-06-30，公开了一种可重构电池组控制方法，通过对电池单体信息的获取，对可重构电池组进行重构，减少电池之间的不一致性，提高电池利用率；以及中国公开专利号CN110299745A，公开日为2019-10-01，公开了一种精细化动态可重构电池管理系统及方法，通过开关动作，能够实现任意电池单体之间、多个电池单体对单个电池的能量传递，均衡电池单体以实现电池组容量利用率的提升。虽然上述方案能够在一定程度上实现可重构电池单体间的均衡，但目前可重构电池均衡方案对电池组实际结构考虑简单，细节不足。如CN111354989A仅提出可重构控制思想未介绍具体实现方式，CN110299745A仅考虑串联形式的均衡而忽略并联形式的均衡，在广泛使用的并-串构型电池组中的均衡效果可能有限。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明提出一种可重构电池组容量利用最大化控制方法，利用可重构电池构型灵活变化的优势，综合考虑电池组内模组间的均衡与模组内单体间的均衡，采用大容量模组先拆分后组合、小容量模组先旁通后回归的方法均衡各模组，采用PWM分时接通的方法均衡模组内各单体，最终实现并-串构型电池组中的所有单体均衡，使得电池组中容量被最大程度地利用。

为实现上述目的，根据本发明实施例的一种可重构电池组容量利用最大化控制方法，适用于所有单体以并联形式连接，模组以串联形式连接，且连接形式可动态改变的可重构电池组，包括以下步骤：

步骤S1，通过实验获取电池组内所有单体的参数：