一种动力或储能电池保养设备及保养方法

摘要

本发明涉及车载及储能电池技术领域，具体涉及一种动力或储能电池保养设备及保养方法，保养设备连接动力或者储能电池，包括对电池的每节电芯充电的电源模块，管理所述电源模块的单体控制模块，以及用于采集所有充放电模块的主控的信息和控制整个系统的充放电的主控系统。本发明对电芯进行均衡，再用主控对整个系统进行调理。将电池数据云平台的电池大数据和健康度分析等人工智能算法与系统控制硬件相结合，能够很好地改善电池单体之间的不一致性，提高电池组的充放电容量，支持恒流充电、恒压充电、脉冲充放电三种模式，并且支持锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂等多种电池，根据客户需求选择截止电压充放电、截止电流充放电，截止时间充放电。

说明书

技术领域

本发明涉及车载和储能电池技术领域，具体涉及一种动力或储能电池保养设备及保养方法。

背景技术

目前车载和储能电池的BMS只拥有被动均衡的效果，电池在使用环境复杂而产生的不均衡，电压一致性差，甚至可能出现的一些安全隐患。BMS都显得较为无力。

常规的主动均衡设备只是将电池的电量补满，电芯电压补足。而忽略了该电芯整体的一个均衡效果，极有可能均衡完之后很快再次出现不均衡的问题。

随着电动汽车和电力储能行业的兴起，动力和储能电池的使用寿命也备受关注，尽管在开发设计的时候已经在努力希望提高使用寿命，但是动力和储能电池使用环境复杂恶劣，BMS均衡能力有限。所以开始开发对电池的主动均衡，主动将电池的单芯电压补满。

现有的均衡系统存在以下缺陷：

1、现有技术是一个均衡设备直接对各个电芯进行补电，只是简单的把电压作为均衡的判断标准，电芯与电芯之间的内阻差和容量差并没有作为均衡的依据。

2、现有技术中对于电芯的状态缺乏判断，有些电芯可能已经出现了不可逆的衰减情况，即使均衡完依然很快就出现不均衡，

3、现有技术对电芯的电池健康度不具备一个分析预算，存在在不知道电池健康度的情况下的盲目充放电问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种动力或储能电池保养设备及保养方法，用于解决上述背景技术中存在的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开了一种动力或储能电池保养设备，所述保养设备连接动力或储能电池；包括对电池的每节电芯充电的智能电源模块，管理所述智能电源模块的单体控制模块，以及用于采集所有充放电模块的主控的信息和控制整个系统的充放电的系统控制模块。

更进一步的，所述电源模块充电电芯的数量范围为1-192节。

更进一步的，所述单体控制模块管理的智能电源模块的数量范围为1-12个。

更进一步的，所述单体控制模块采集当前的电压、电流、温度、充放电容量信息。

更进一步的，所述系统控制模块负责采集所有充放电模块的主控的信息，并且对异常情况的告警以及停机；

所述系统控制模块控制整个系统的充放电，并且电池数据熨平提拥有电池健康模型以及电池大数据，提供均衡和保养算法。

更进一步的，所述系统控制模块用于充放电电池的每节电芯、修复电芯不一致性带来的电池容量减少，在电芯的脉冲充放电模式下可激活一部分电池的锂离子的活性。

更进一步的，如果需要对动力或储能电池进行放电或者快速充电，所述保养设备还配备PCS。

更进一步的，所述PCS直接跟电池进行快速充放电，系统控制模块与所述PCS进行通讯进而控制PCS的充放电。

第二方面，本发明公开了一种动力和储能电池保养设备的保养方法，所述方法执行时使用如权利要求1-9任一项所述的动力或储能电池保养设备，其特征在于，所述方法对每一个电芯配一个电源模块，每12电源模块个由一个单体控制模块进行数据采集以及管理控制，单体控制模块将电源模块的信息传输给系统控制模块，其中，系统控制模块可接N个单体控制模块，系统控制模块和电池数据云平台之间进行电池均衡和保养算法的通讯协调。

本发明的有益效果为：

本发明是将传统的电池均衡设备分为三级控制结构，首先对电芯进行均衡，再用主控对整个系统进行调理。并且将电池数据云平台的电池大数据和健康度分析等人工智能算法与电池保养硬件相结合，能够很好地改善电池单体之间的不一致性，提高电池组的充放电容量，支持恒流充电、恒压充电、脉冲充放电电三种模式，并且支持锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂多种电池，也可以根据客户需求选择截止电压充放、截止电流充放电，截止时间充放电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种动力和储能电池保养设备的原理示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例公开如图1所示一种动力和储能电池保养设备该电池保养设备功能是对动力电车或储能系统进行修复和保养，该设备分为三层。

第一层为电源模块，负责对电池的每节电芯充放电，该设备最大支持192节电芯。

第二层是单体控制模块，一个单体控制模块负责管理12个电源，并且采集当前的电压、电流、温度、充放电容量等信息。

第三层为主控系统，主控系统分为两部分，第一部分为系统控制模块，系统控制模块负责采集所有充放电模块的信息，并且对异常情况的告警以及停机，并执行电池均衡和保养算法等。第二部分为电池数据云平台，内部拥有电池健康模型以及电池大数据分析等，提供电池的每节电芯的充放电算法，不仅能够修复电芯不一致性带来的电池容量减少，而且在电芯的脉冲充放电模式下也能够激活一部分电池的锂离子的活性。

本实施例中如果需要对电池进行放电或者快速充电，该设备还配备PCS，提供不同场景下的需求。

实施例3

本实施例公开一种动力和储能电池保养设备的保养方法，所述方法对每一个电芯配一个电源模块，每12电源模块个由一个单体控制模块进行数据采集以及管理控制，充放电模块将电源模块的信息传输给主控系统，其中，主控系统可接N个单体控制模块，主控系统和电池数据云平台之间进行电池均衡和保养算法的通讯协调。

综上，1、本发明是将传统的电池均衡设备分为三级控制结构，首先对电芯进行均衡，再用主控对整个系统进行调理。并且将电池数据云平台的电池大数据和健康度分析等人工智能算法与均衡保养硬件相结合。

2、电动汽车中动力电池和储能系统中储能电池的单体之间会逐渐出现不一致性，从而大大降低电池包的性能和使用寿命。针对此问题提出了一种新颖的基于容量和电压的混合最优控制均衡方案，该方案优先进行容量均衡，同时结合电压均衡对电池组进行混合最优控制，此策略充分利用了两种均衡策略的优点。此外，通过实际工况实验，特别是在针对磷酸铁锂动力电池和储能电池的均衡应用中，充分证明了该方案相比于传统均衡策略——电压均衡，效率更高、均衡效果更好，能够很好地改善电池单体之间的不一致性，提高电池组的充放电容量

3、均衡设备的均衡算法逻辑不是单一的电压判断方法，采用了和车辆电芯历史大数据结合，多元使用内阻和电池SOH等实现精准的智能均衡，可实现整体电池寿命提升。

4、该设备支持恒流充电、恒压充电、脉冲充放电三种模式，并且支持锰酸锂、磷酸铁锂、三元锂多种电池，也可以根据客户需求选择截止电压充放电、截止电流充放电，截止时间充放电。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。