本發(fā)明屬于電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，具體涉及一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池的成組均衡控制裝置及控制方法，其能夠解決液態(tài)金屬電池電壓平臺(tái)低且寬而難以實(shí)施主動(dòng)均衡控制的缺陷，以及應(yīng)對(duì)液態(tài)金屬電池成組使用時(shí)所處的高溫環(huán)境，降低均衡控制裝置和控制方法的復(fù)雜性。

背景技術(shù)：

儲(chǔ)能技術(shù)在提高風(fēng)能及太陽能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、平滑用戶側(cè)負(fù)荷、提高電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性等方面有著舉足輕重的作用。電化學(xué)儲(chǔ)能憑借靈活方便、效率高、維護(hù)成本低而成為儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的重要方向。但現(xiàn)有的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)都因?yàn)榘踩匦圆患押蛢?chǔ)能成本較高而無法滿足大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求，液態(tài)金屬電池正是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)而發(fā)展起來的新型電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。液態(tài)金屬電池工作溫度在300℃～700℃，因具有特殊的電極材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其性能穩(wěn)定，壽命較長。

為了滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電壓和功率的要求，必須將液態(tài)金屬電池串并聯(lián)成組使用，但在實(shí)際運(yùn)行過程中，單體電池由于制造工藝、使用環(huán)境、老化速度等差異，電池間的性能差異也會(huì)日趨增大，因?yàn)槟就靶?yīng)的存在，電池組的容量利用率及使用壽命將大大降低，因此必須對(duì)液態(tài)金屬電池組采取相應(yīng)的均衡控制措施。

液態(tài)金屬電池具有大容量、低電壓的特點(diǎn)，且運(yùn)行在高溫環(huán)境，成組使用時(shí)需保存在高溫保溫箱中。目前國內(nèi)對(duì)液態(tài)金屬電池的均衡控制研究相對(duì)較少，中國發(fā)明專利說明書CN104682511A提出對(duì)滿充液態(tài)金屬電池進(jìn)行大電流能耗均衡的方法，該方法均衡能耗大，造成了能量浪費(fèi)和大量產(chǎn) 熱問題，且要依次等待所有電池達(dá)到滿充狀態(tài)，均衡速度慢。中國發(fā)明專利說明書CN105141004A提出采用高溫非線性電組對(duì)達(dá)到均衡閾值的電池進(jìn)行能耗均衡的方法，該方法雖然均衡速度快，控制簡單，但由于在充放電末端，液態(tài)金屬電池電壓變化較快，非線性電阻中流過的電流也極大，造成大量損耗和產(chǎn)熱。且這兩種被動(dòng)均衡方法都沒有考慮，液態(tài)金屬電池成組使用時(shí)，需放置在高溫保溫箱中，應(yīng)盡可能地減少高溫保溫箱的對(duì)外引線。

由于存在上述缺陷和不足，本領(lǐng)域亟需做出進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種針對(duì)液態(tài)金屬電池的均衡控制裝置及控制方法，使其能夠解決液態(tài)金屬電池電壓平臺(tái)低且寬而難以實(shí)施主動(dòng)均衡控制的缺陷，以及應(yīng)對(duì)液態(tài)金屬電池成組使用時(shí)所處的高溫環(huán)境，降低均衡控制裝置和控制方法的復(fù)雜性，以便滿足對(duì)于液態(tài)儲(chǔ)能金屬電池的使用需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池的成組均衡控制裝置及控制方法，該均衡控制裝置包括N個(gè)串聯(lián)的液態(tài)金屬電池單元、電壓檢測模塊、均衡控制模塊、均衡電路模塊，其能夠解決液態(tài)金屬電池電壓平臺(tái)低且寬而難以實(shí)施主動(dòng)均衡控制的缺陷，以及應(yīng)對(duì)液態(tài)金屬電池成組使用時(shí)所處的高溫環(huán)境，降低均衡控制裝置和控制方法的復(fù)雜性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池的成組均衡控制裝置，其特征在于，包括N個(gè)串聯(lián)的液態(tài)金屬電池單元、電壓檢測模塊、均衡控制模塊和均衡電路模塊，其中，N≥0，且N為整數(shù)；

所述液態(tài)金屬電池單元由經(jīng)過篩選得到的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體構(gòu)成，篩選后的性能一致的液態(tài)金屬電池單體放置在同一個(gè)保溫箱內(nèi)，按照先串后并的方式成組，構(gòu)成液態(tài)金屬電池單元，N個(gè)液態(tài)金屬電池單元通過保溫 箱外的引線進(jìn)行串聯(lián)；

所述電壓檢測模塊用于檢測N個(gè)液態(tài)金屬電池單元的端電壓數(shù)據(jù)，并將電壓數(shù)據(jù)輸送到均衡控制模塊；

所述均衡控制模塊接收電壓檢測模塊的各個(gè)電池單元的電壓數(shù)據(jù)，并根據(jù)各電池單元的電壓選擇均衡對(duì)象和均衡時(shí)機(jī)，產(chǎn)生相應(yīng)開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸送到均衡電路模塊用于控制相應(yīng)開關(guān)管的開通和關(guān)斷；

所述均衡電路模塊是一種基于開關(guān)矩陣的電感型均衡電路。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述均衡電路模塊中的電感型均衡電路包括2N個(gè)MOS管、2(N+1)個(gè)二極管和一個(gè)均衡電感，

其中，所述2(N+1)個(gè)二極管，除二極管D11和二極管D2N+1外均串聯(lián)一個(gè)MOS管，上述二極管串接在電池單元和均衡電感之間以防止電池短路；所述二極管D11和二極管D2N+1未串接MOS管，為均衡電感提供續(xù)流回路。

優(yōu)選地，所述二極管選用低壓降的肖特基二極管。

較多的比較試驗(yàn)表明，采用上述電感型均衡電路能夠有效地提高電路電流的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高電池使用的穩(wěn)定性能和電能使用效率。二極管選用低壓降的肖特基二極管，能夠降低能量轉(zhuǎn)移過程中的壓降和損耗。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池的成組充放電均衡控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.對(duì)一批電池進(jìn)行篩選，將液態(tài)金屬電池單體進(jìn)行放電容量、電壓平臺(tái)和庫倫效率三個(gè)參考量的篩選，篩選得出性能一致的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體；

S2.將篩選后的性能一致的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體按照先串聯(lián)后并聯(lián)的方式，組成一個(gè)液態(tài)金屬電池單元；

S3.經(jīng)過數(shù)次篩選，得到數(shù)個(gè)液態(tài)金屬電池單元；

S4.將篩選得到的數(shù)個(gè)液態(tài)金屬電池單元按照性能從優(yōu)至劣進(jìn)行串聯(lián)，梯次利用，對(duì)串聯(lián)的液態(tài)金屬電池單元充放電進(jìn)行監(jiān)測及均衡控制。

將液態(tài)金屬電池單元內(nèi)的電池單體按照先串后并的方式進(jìn)行合理的連接，一方面能夠提高電池單元的電壓，另一方面并聯(lián)方式也能夠?qū)崿F(xiàn)電池單元內(nèi)的電壓自均衡，相對(duì)于對(duì)保溫箱內(nèi)數(shù)節(jié)電池單體分別進(jìn)行均衡控制，一方面減少了保溫箱的對(duì)外引線，另一方面也大大降低了均衡控制裝置的復(fù)雜性。較多的比較試驗(yàn)表明，液態(tài)金屬電池經(jīng)篩選后，在相同的使用環(huán)境下，即使經(jīng)過多圈循環(huán)仍然能夠保持電池的一致性。

進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟S1中，所述電池的篩選過程包括以下步驟：

S11.先對(duì)理論放電容量相同的一批液態(tài)金屬電池進(jìn)行充放電測試，篩選出放電容量差異在2％的一組液態(tài)金屬電池；

S12.再對(duì)篩選后的液態(tài)金屬電池組進(jìn)行0.2C標(biāo)準(zhǔn)倍率充放電2圈，以第二圈為準(zhǔn)，篩選出電壓平臺(tái)差異在0.02V以內(nèi)的一組液態(tài)金屬電池；

S13.對(duì)新篩選出的一組液態(tài)金屬電池進(jìn)行0.2C標(biāo)準(zhǔn)倍率充放電10圈，篩選出庫侖效率差異在0.5％以內(nèi)的一組液態(tài)金屬電池，即為一致性較好的一批液態(tài)金屬電池單體。

較多的比較試驗(yàn)表明，經(jīng)過上述篩選后的一組液態(tài)金屬電池一致性已經(jīng)比較高，而且長時(shí)間運(yùn)行，電池單體間自放電率的差異對(duì)液態(tài)金屬電池性能的影響相對(duì)較小。

優(yōu)選地，在步驟S4中，對(duì)液態(tài)金屬電池單元充放電進(jìn)行監(jiān)測及均衡控制過程包括以下步驟：

S41.通過數(shù)據(jù)采集模塊采集各電池單元電壓數(shù)據(jù)，并將其輸送到均衡控制模塊；

S42.均衡控制模塊判斷電池電壓是否滿足均衡開啟條件，若滿足，則轉(zhuǎn)到步驟S43，若不滿足則轉(zhuǎn)到步驟S46；

S43.均衡控制模塊產(chǎn)生需均衡的電池均衡充放電MOS管的脈沖寬度調(diào) 制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸送到均衡電路模塊，同時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)使充電機(jī)減小電池組的充放電電流；

S44.均衡電路模塊根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，開通相應(yīng)充放電回路的開關(guān)管，進(jìn)行主動(dòng)均衡過程；

S45.均衡控制模塊判斷電池電壓是否滿足均衡關(guān)閉條件，若滿足則轉(zhuǎn)到步驟S46，否則轉(zhuǎn)到步驟S43；

S46.關(guān)閉均衡控制裝置，均衡結(jié)束。

具體地，均衡控制策略采用電壓作為均衡變量，以電壓極大液態(tài)金屬電池單元和電壓極小液態(tài)金屬電池單元作為均衡對(duì)象，在電池組充放電末端以0.1C的均衡電流進(jìn)行大電流主動(dòng)均衡。以SOC作為均衡變量的均衡控制策略雖然能更好地達(dá)到均衡目的，但現(xiàn)有的SOC估計(jì)算法精度不夠，特別是對(duì)于放置在高溫保溫箱的液態(tài)金屬電池，單體電池的SOC估計(jì)依賴于單體電池電流檢測，這在實(shí)際操作中較難實(shí)現(xiàn)；相反，電壓檢測簡單，且只需要在保溫箱外檢測電池單元的電壓即可，實(shí)際操作可行性更高。選擇在電池組充放電末端進(jìn)行大電流主動(dòng)均衡，主要是因?yàn)橐簯B(tài)金屬電池充放電曲線較為平坦，在電壓平臺(tái)期，即使電池間SOC差異較大，電壓差異依然很小，因此該階段不對(duì)電池組進(jìn)行電壓均衡，當(dāng)電池處于充放電末端時(shí)，單體電池電壓變化較大，此時(shí)對(duì)電池組進(jìn)行電壓均衡能夠有效提高電池組的一致性。同時(shí)，為避免可能出現(xiàn)的并聯(lián)電池串由于在電壓平臺(tái)期造成的SOC差異積累，引起大電流現(xiàn)象，在充放電末端開啟均衡時(shí)，減小電池組的充放電電流，延長自平衡時(shí)間，有效提高并聯(lián)電池組的容量利用率。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明的液態(tài)金屬電池成組均衡控制裝置和方法在放電容量、電壓平臺(tái)及充放電效率等方面對(duì)電池進(jìn)行篩選，篩選后一致性較高的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池組成一個(gè)電池單元，放置在同一個(gè)高溫保溫箱中，其使用環(huán)境 的相同有利于保持電池單體間的一致性。液態(tài)金屬電池經(jīng)篩選后，在相同的使用環(huán)境下，即使經(jīng)過多圈循環(huán)仍然能夠保持電池的一致性。

(2)將一致性較好的電池單體放置在同一個(gè)保溫箱中，保證使用環(huán)境相同，按照先串后并的方式進(jìn)行成組，串聯(lián)提高電池單元的電壓，并聯(lián)提高電池單元的容量，同時(shí)并聯(lián)的方式能夠進(jìn)行電池串間的電壓自均衡，選擇在電池充放電末端進(jìn)行電壓均衡，同時(shí)減小充放電電流，一方面由于充放電末端電壓隨SOC變化比較明顯，其次減小充放電電流可以緩解由于并聯(lián)造成的電池大電流現(xiàn)象，導(dǎo)致電池過流。

(3)本發(fā)明的均衡控制方法中電池單元內(nèi)部數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體按照先串再并的方式進(jìn)行組合，串聯(lián)提高了電池單元的電壓，并聯(lián)能夠?qū)崿F(xiàn)電池單元內(nèi)部的電壓自均衡，能夠降低均衡控制裝置的復(fù)雜性，同時(shí)為了提升并聯(lián)電壓自均衡的效果，在充放電末端減小電池組的充放電電流，延長自均衡時(shí)間。

(4)本發(fā)明中采用以電壓作為均衡變量的均衡控制策略，選擇在充放電末端進(jìn)行均衡判別，克服了以SOC作為均衡變量，SOC估算精度不高且保溫箱內(nèi)部電流檢測難以實(shí)施的問題。本發(fā)明中采用電感型均衡電路，電感電流的可控性強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單元的大電流均衡。

(5)本發(fā)明的均衡控制裝置和控制方法能夠解決液態(tài)金屬電池電壓平臺(tái)低且寬而難以實(shí)施主動(dòng)均衡控制的缺陷，以及應(yīng)對(duì)液態(tài)金屬電池成組使用時(shí)所處的高溫環(huán)境，降低均衡控制裝置和控制方法的復(fù)雜性，提高液態(tài)金屬電池的使用性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的均衡控制裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2圖1為本發(fā)明提供的基于開關(guān)矩陣的電感型均衡電路拓?fù)鋱D；

圖3為本發(fā)明提供的液態(tài)金屬電池單元內(nèi)部電池單體連接方式圖；

圖4為本發(fā)明提供的理論容量20Ah液態(tài)金屬電池充放電電壓曲線圖；

圖5為本發(fā)明提供的液態(tài)金屬電池均衡控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池的成組均衡控制裝置，其包括N個(gè)串聯(lián)的液態(tài)金屬電池單元、電壓檢測模塊、均衡控制模塊和均衡電路模塊，其中，N≥0，且N為整數(shù)；

所述液態(tài)金屬電池單元由經(jīng)過篩選得到的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體構(gòu)成，篩選后的性能一致的液態(tài)金屬電池單體放置在同一個(gè)保溫箱內(nèi)，按照先串后并的方式成組，構(gòu)成液態(tài)金屬電池單元，N個(gè)液態(tài)金屬電池單元通過保溫箱外的引線進(jìn)行串聯(lián)；

所述電壓檢測模塊用于檢測N個(gè)液態(tài)金屬電池單元的端電壓數(shù)據(jù)，并將電壓數(shù)據(jù)輸送到均衡控制模塊；

所述均衡控制模塊接收電壓檢測模塊的各個(gè)電池單元的電壓數(shù)據(jù)，并根據(jù)各電池單元的電壓選擇均衡對(duì)象和均衡時(shí)機(jī)，產(chǎn)生相應(yīng)開關(guān)的脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并將PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸送到均衡電路模塊用于控制相應(yīng)開關(guān)管的開通和關(guān)斷；

所述均衡電路模塊是一種基于開關(guān)矩陣的電感型均衡電路。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述均衡電路模塊中的電感型均衡電路包括2N個(gè)MOS管、2(N+1)個(gè)二極管和一個(gè)均衡電感，

其中，所述2(N+1)個(gè)二極管，除二極管D11和二極管D2N+1外均串聯(lián)一個(gè)MOS管，上述二極管串接在電池單元和均衡電感之間以防止電池短路；所述二極管D11和二極管D2N+1未串接MOS管，為均衡電感提供續(xù)流 回路。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述二極管選用低壓降的肖特基二極管。

本發(fā)明還提供了一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池的成組充放電均衡控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.對(duì)一批電池進(jìn)行篩選，將液態(tài)金屬電池單體進(jìn)行放電容量、電壓平臺(tái)和庫倫效率三個(gè)參考量的篩選，篩選得出性能一致的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體；

S2.將篩選后的性能一致的數(shù)節(jié)液態(tài)金屬電池單體按照先串聯(lián)后并聯(lián)的方式，組成一個(gè)液態(tài)金屬電池單元；

S3.經(jīng)過數(shù)次篩選，得到數(shù)個(gè)液態(tài)金屬電池單元；

S4.將篩選得到的數(shù)個(gè)液態(tài)金屬電池單元按照性能從優(yōu)至劣進(jìn)行串聯(lián)，梯次利用，對(duì)串聯(lián)的液態(tài)金屬電池單元充放電進(jìn)行監(jiān)測及均衡控制。

將液態(tài)金屬電池單元內(nèi)的電池單體按照先串后并的方式進(jìn)行合理的連接，一方面能夠提高電池單元的電壓，另一方面并聯(lián)方式也能夠?qū)崿F(xiàn)電池單元內(nèi)的電壓自均衡，相對(duì)于對(duì)保溫箱內(nèi)數(shù)節(jié)電池單體分別進(jìn)行均衡控制，一方面減少了保溫箱的對(duì)外引線，另一方面也大大降低了均衡控制裝置的復(fù)雜性。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，步驟S1中，所述電池的篩選過程包括以下步驟：

S11.先對(duì)理論放電容量相同的一批液態(tài)金屬電池進(jìn)行充放電測試，篩選出放電容量差異在2％的一組液態(tài)金屬電池；

S12.再對(duì)篩選后的液態(tài)金屬電池組進(jìn)行0.2C標(biāo)準(zhǔn)倍率充放電2圈，以第二圈為準(zhǔn)，篩選出電壓平臺(tái)差異在0.02V以內(nèi)的一組液態(tài)金屬電池；

S13.對(duì)新篩選出的一組液態(tài)金屬電池進(jìn)行0.2C標(biāo)準(zhǔn)倍率充放電10圈，篩選出庫侖效率差異在0.5％以內(nèi)的一組液態(tài)金屬電池，即為一致性較好的 一批液態(tài)金屬電池單體。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟S4中，對(duì)液態(tài)金屬電池單元充放電進(jìn)行監(jiān)測及均衡控制過程包括以下步驟：

S41.通過數(shù)據(jù)采集模塊采集各電池單元電壓數(shù)據(jù)，并將其輸送到均衡控制模塊；

S42.均衡控制模塊判斷電池電壓是否滿足均衡開啟條件，若滿足，則轉(zhuǎn)到步驟S43，若不滿足則轉(zhuǎn)到步驟S46；

S43.均衡控制模塊產(chǎn)生需均衡的電池均衡充放電MOS管的脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并輸送到均衡電路模塊，同時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)使充電機(jī)減小電池組的充放電電流；

S44.均衡電路模塊根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，開通相應(yīng)充放電回路的開關(guān)管，進(jìn)行主動(dòng)均衡過程；

S45.均衡控制模塊判斷電池電壓是否滿足均衡關(guān)閉條件，若滿足則轉(zhuǎn)到步驟S46，否則轉(zhuǎn)到步驟S43；

S46.關(guān)閉均衡控制裝置，均衡結(jié)束。

為更好地解釋本發(fā)明，以下給出一個(gè)具體實(shí)施例：

實(shí)施例

如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種儲(chǔ)能用液態(tài)金屬電池均衡控制裝置，包括N個(gè)串聯(lián)的液態(tài)金屬電池單元、電壓檢測模塊、均衡控制模塊、均衡電路模塊。

液態(tài)金屬電池單元由經(jīng)過篩選并梯次利用得到的理論容量為20Ah的6節(jié)液態(tài)金屬電池單體構(gòu)成。每個(gè)電池單元所包含的6節(jié)液態(tài)金屬電池放置在一個(gè)保溫箱內(nèi)，N個(gè)液態(tài)金屬電池單元通過保溫箱外的引線進(jìn)行串聯(lián)。

電壓檢測模塊用于檢測N個(gè)液態(tài)金屬電池單元的端電壓數(shù)據(jù)，并將電壓數(shù)據(jù)輸送到均衡控制模塊。

均衡控制模塊接收電壓檢測模塊的電壓數(shù)據(jù)，并根據(jù)各電池單元的電 壓選擇均衡時(shí)機(jī)和均衡對(duì)象，產(chǎn)生相應(yīng)開關(guān)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸送到均衡電路模塊用于控制相應(yīng)開關(guān)管的開通和關(guān)斷。

均衡電路模塊，如圖2所示，是一種基于開關(guān)矩陣的電感型均衡電路，由2N個(gè)MOS管、2(N+1)個(gè)二極管、一個(gè)均衡電感構(gòu)成。其中，2(N+1)個(gè)二極管，除D11和D2N+1外，均串聯(lián)一個(gè)MOS管，串接在電池單元和電感之間，可以防止電池短路。D11和D2N+1未串接MOS管，為電感提供續(xù)流回路。為了降低能量轉(zhuǎn)移過程中的壓降和損耗，二極管選用低壓降的肖特基二極管。

本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能液態(tài)金屬電池成組的充放電均衡控制方法，其控制流程如圖3所示，包括如下步驟：

首先，對(duì)一批電池進(jìn)行篩選并梯次利用，經(jīng)過放電容量、電壓平臺(tái)和庫倫效率三個(gè)參考量篩選后，被判定一致性較好的液態(tài)金屬電池組成一個(gè)電池單元，梯次利用一致性不同的電池單元。

所述篩選過程包括：

(1)對(duì)理論放電容量為20Ah的一批液態(tài)金屬電池進(jìn)行不同電流充放電，篩選出放電容量差異在2％的一組電池。

(2)再對(duì)篩選后的電池組進(jìn)行0.2C標(biāo)準(zhǔn)倍率充放電2圈，以第二圈為準(zhǔn)，篩選出電壓平臺(tái)差異在0.02V以內(nèi)的一組電池。

(3)最后，對(duì)新篩選出的一組電池進(jìn)行0.2C標(biāo)準(zhǔn)倍率充放電10圈，篩選出庫侖效率差異在0.5％以內(nèi)的一組電池。

經(jīng)驗(yàn)表明，經(jīng)過篩選后的一組液態(tài)金屬電池一致性已經(jīng)比較高，而且長時(shí)間運(yùn)行，電池單體間自放電率的差異對(duì)液態(tài)金屬電池性能的影響相對(duì)較小。

其次，液態(tài)金屬電池單元內(nèi)電池單元的連接方式如圖4所示，將篩選后的一致性較好的6節(jié)液態(tài)金屬電池B1、B2、B3進(jìn)行串聯(lián)得到B1’、B4、B5、B6進(jìn)行串聯(lián)B2’，再將B1’和B2’進(jìn)行并聯(lián)組成一個(gè)電池單元，電 池單元的電壓為三節(jié)液態(tài)金屬電池電壓之和，電池單元內(nèi)部通過先串后并的方式進(jìn)行連接，一方面能夠提高電池單元的電壓，另一方面由于B1’和B2’并聯(lián)也能夠?qū)崿F(xiàn)電池單元內(nèi)的電壓自均衡，相對(duì)于對(duì)保溫箱內(nèi)6節(jié)電池單體分別進(jìn)行均衡控制，一方面減少了保溫箱的對(duì)外引線，另一方面也降低了均衡控制裝置的復(fù)雜性。

最后，再將所有電池單元按照性能從優(yōu)至劣進(jìn)行串聯(lián)，對(duì)串聯(lián)電池單元充放電進(jìn)行監(jiān)測及均衡控制。

均衡控制策略采用電壓作為均衡變量，以電壓極大液態(tài)金屬電池單元和電壓極小液態(tài)金屬電池單元為均衡對(duì)象，在電池組充放電末端以0.1C均衡電流進(jìn)行大電流主動(dòng)均衡。以SOC作為均衡變量的均衡控制策略雖然能更好地達(dá)到均衡目的，但現(xiàn)有的SOC估計(jì)算法精度不夠，特別是對(duì)于放置在高溫保溫箱的液態(tài)金屬電池，單體電池的SOC估計(jì)依賴于單體電池電流檢測，這在實(shí)際操作中較難實(shí)現(xiàn)；相反，電壓檢測簡單，且只需要在保溫箱外檢測電池單元的電壓即可，實(shí)際操作可行性更高。選擇在電池組充放電末端進(jìn)行大電流主動(dòng)均衡，主要是因?yàn)橐簯B(tài)金屬電池充放電曲線較為平坦，如圖5所示，在電壓平臺(tái)期，即使電池間SOC差異較大，電壓差異依然很小，因此該階段不對(duì)電池組進(jìn)行電壓均衡，當(dāng)電池處于充放電末端時(shí)，單體電池電壓變化較大，此時(shí)對(duì)電池組進(jìn)行電壓均衡能夠有效提高電池組的一致性。同時(shí)，為避免可能出現(xiàn)的并聯(lián)電池串由于在電壓平臺(tái)期造成的SOC差異積累，而在充放電末端產(chǎn)生大電流現(xiàn)象，均衡開啟時(shí)，減小電池組的充放電電流，延長自平衡時(shí)間，有效提高并聯(lián)電池組的容量利用率。

進(jìn)一步地對(duì)電池單元充放電進(jìn)行監(jiān)測及均衡控制，均衡檢測及控制流程圖如圖5所示，包括：

(1)數(shù)據(jù)采集模塊，采集各電池單元電壓數(shù)據(jù)，并將其輸送到均衡控制模塊。

(2)均衡控制模塊判斷電池電壓是否滿足均衡開啟條件，即電池單元處于充放電末端且電壓極差大于50mV，若滿足，則轉(zhuǎn)到步驟(3)，若不滿足則轉(zhuǎn)到步驟(6)。

(3)均衡控制模塊產(chǎn)生需均衡的電池均衡充放電MOS管的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)，并輸送到均衡電路模塊，同時(shí)產(chǎn)生控制信號(hào)使充電機(jī)減小電池組的充放電電流。

(4)均衡電路模塊根據(jù)接收到的脈沖寬度調(diào)制PWM信號(hào)，開通相應(yīng)充放電回路的開關(guān)，進(jìn)行主動(dòng)均衡過程。

(5)均衡控制模塊判斷電池電壓是否滿足均衡關(guān)閉條件，即電壓極差小于50mV，若滿足則轉(zhuǎn)到(6)，否則轉(zhuǎn)到(3)。

(6)關(guān)閉均衡電路，均衡結(jié)束。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。