一种集中式并联电池簇高压动态投切算法

技术领域

本发明属于电化学储能嵌入式设备技术领域，具体涉及一种集中式并联电池簇高压动态投切算法。

背景技术

现有储能系统中，电池簇与储能变流器(PCS)的连接方式分为有两种，一种方式为每簇电池直接连接一个PCS；另一种方式为多簇电池并联到直流母线再连接到PCS；而在第二种连接方式中，在多簇电池直流并联到母线的电气结构下，若有一簇电池存在故障需要退出高压连接，即断开高压接触器，在此故障簇断开高压连接后，其他状态正常的簇继续保持稳定运行充放电。

在此故障簇人工维护后，需要重新并联到直流母线中，由于在此故障簇维护过程中其他正常簇是保持正常充放电运行的，导致正常簇的总压和故障簇的总压产生一定的差异，在两簇总压差异较大时同时并联到高压母线上，总压高的电池簇会对总压低的电池簇进行充电，即产生电池簇之间的环流，此时的环流大小即为两簇总压的差值与电池簇内阻的比值，电池簇内阻一般为毫欧级别，所以导致电池簇间的环流特别大，导致电芯的损伤，降低电芯寿命，甚至引发电芯短路引起热失控及起火、爆炸危险。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种集中式并联电池簇高压动态投切算法，以解决背景技术中提出的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种集中式并联电池簇高压动态投切算法，包括：

S1、实时监测未接入高压直流母线的电池簇并将其设为投切对象，检测投切对象的簇压总值与母线高压的差值，若所述差值满足预设启动区间则将所述投切对象执行并入操作，若不满足则执行步骤S2；

S2、判断当前母线高压是否大于投切对象的簇压总值，若是则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3、对已并入母线的电池簇执行放电操作，直至当前母线电压值小于等于投切对象的总压值、以及直至当前实际放电电流值满足预先设置的第一区间、以及直至当前母线电压值满足预先设置的第二区间，再对投切对象进行并入操作；

S4、对已并入母线的电池簇执行充电操作，直至当前母线电压值大于等于未上高压的簇的总压值、以及直至当前实际充电电流值满足预先设置的第三区间，再对当前母线电压值是否在第四区间进行判断，若满足则执行并入操作，否则执行步骤S2。

作为本发明的进一步优化方案，所述启动区间包括：所述差值小于10V。

作为本发明的进一步优化方案，所述第一区间包括：所述当前实际放电电流值≤5A。

作为本发明的进一步优化方案，步骤S3中，若所述当前实际放电电流值不满足预先设置的第一区间，则降低所述放电操作中放电电流值至当前放电电流值的0.8倍。

作为本发明的进一步优化方案，所述第二区间包括：所述当前母线电压值≤投切对象簇总压值-5A*电池簇总内阻值。

作为本发明的进一步优化方案，所述第三区间包括：所述当前实际充电电流值≤5A。

作为本发明的进一步优化方案，步骤S4中，若所述当前实际充电电流值不满足预先设置的第三区间，则降低所述充电操作中充电电流值至当前充电电流值的0.8倍。

作为本发明的进一步优化方案，所述第四区间包括：所述当前母线电压值≥投切对象簇总压值+5A*电池簇总内阻值。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明中提出的投切算法支持故障切断经维护恢复正常后的簇自动投入并联高压母线系统中，无需人为干预，且能够降低簇投切时的环流，保证电池系统运行稳定安全，通过动态调节的方式降低高压接触器动作时的负载电流值，提高其使用寿命。

(2)本发明中提出的投切算法采用外部储能变流器(PCS)对特定的簇充、放电操作，算法实施过程中电流可控，且控制时间短效率高，采用本实施例中投切算法时正常的充放电不会对电池及其他设备造成损伤。

附图说明

图1是本发明的整体方法执行流程图；

图2是本发明中整体方法实施的系统框架图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

如图1-2所示，本实施方式提出了一种集中式并联电池簇高压动态投切算法，包括：

S1、实时监测未接入高压直流母线的电池簇并将其设为投切对象，检测投切对象的簇压总值与母线高压的差值，若差值满足预设启动区间则将投切对象执行并入操作，若不满足则执行步骤S2；

其中，启动区间包括：差值小于10V。

S2、判断当前母线高压是否大于投切对象的簇压总值，若是则执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3、对已并入母线的电池簇执行放电操作，直至当前母线电压值小于等于投切对象的总压值、以及直至当前实际放电电流值满足预先设置的第一区间、以及直至当前母线电压值满足预先设置的第二区间，再对投切对象进行并入操作；

其中，第一区间包括：当前实际放电电流值≤5A。

可以理解的是，此处的实际放电电流值的限定值只是一个代表较小电流的值，表明两簇总压值相差10V以内是真实的电压相等，而不是因为存在大的充电或放电电流拉相同的，在存在充电电流时，总压值会被拉升高；在存在放电电流时，总压值会被拉低，几安的小电流造成的总压拉高和拉低可以接受。

作为优选的，步骤S3中，若当前实际放电电流值不满足预先设置的第一区间，则降低放电操作中放电电流值至当前放电电流值的0.8倍。

第二区间包括：当前母线电压值≤投切对象簇总压值-5A*电池簇总内阻值。

S4、对已并入母线的电池簇执行充电操作，直至当前母线电压值大于等于未上高压的簇的总压值、以及直至当前实际充电电流值满足预先设置的第三区间，再对当前母线电压值是否在第四区间进行判断，若满足则执行并入操作，否则执行步骤S2。

其中，第三区间包括：当前实际充电电流值≤5A。

作为优选的，步骤S4中，若当前实际充电电流值不满足预先设置的第三区间，则降低充电操作中充电电流值至当前充电电流值的0.8倍。此处降低至0.8倍的目的是使当前的电流值比上一时刻小，逐渐缓慢减小电流的值。

作为优选的，第四区间包括：当前母线电压值≥投切对象簇总压值+5A*电池簇总内阻值。

通过以上步骤S1-S4，可以把所有簇动态投入到并联母线高压中。

在本实施例中，在电池故障簇维护恢复正常状态后，通过动态调节电流的方式对当前正常状态簇进行充放电控制，调节正常状态簇的电池总压，使正常状态簇的电池总压与故障维护完成后的簇的电池总压接近，降低电池簇间的环流到安全范围内。

相对现有技术中通过在总压较高的簇和总压较低的簇之间增加电阻的方式，以达到总压高的簇给总压低的簇充电，使两簇总压缓慢达到一致，再接入其他簇继续执行充放的均衡动作，以达到所有簇的总压均衡，会存在如下缺点：

1.在簇间压差较大时，经过预充电阻的均衡电流会特别小，导致此方法达到均衡的目标所花的时间非常久；

2.预充电阻长时间经过电流容易损坏爆炸，影响系统安全性。

根据本发明的实施例，该投切算法采用外部储能变流器(PCS)对特定的簇充、放电操作，算法实施过程中电流可控，且控制时间短效率高，采用本实施例中投切算法时正常的充放电不会对电池及其他设备造成损伤。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。