新能源电动牵张设备温度控制系统的制作方法

本发明属于设备温度控制领域，尤其涉及新能源电动牵张设备温度控制系统。

背景技术：

1、随着电力工程建设中高压输电线路的广泛铺设，牵张设备在导线展放作业中发挥着关键作用。近年来，新能源电动牵张设备逐步取代传统液压式牵张设备，其采用动力电池作为能量源，通过电机驱动实现张力维持和牵引操作。在此类设备中，电池包由多个电池模组串联或并联组成，制动回馈过程中电机制动产生的电能通过双向变换器回馈至电池包进行充电存储。设备持续作业时，电池包需要长时间承受较大的充电电流，不同模组因位置差异、内阻差异等因素，在充电过程中的温度上升速率和最终温度并不一致，这种温差现象在长时间大电流回馈充电工况下尤为突出。

2、现有牵张设备的电池温度管理方案通常采用电池管理系统对所有电池模组施加统一的充电电流进行制动能量回收，电池管理系统依据电池包的整体电压和电流状态进行充电控制，各电池模组按照相同的方式接收回馈电流。该方案的核心特征在于充电过程对各模组不加区分，所有模组承受相同的充电电流，电池管理系统仅监测电池包整体端电压或单个模组端电压是否达到保护阈值，当任一模组端电压超限时触发整包停止充电保护。

3、在现有技术中，各电池模组承受相同的充电电流时，温度较低的模组与温度较高的模组之间的温差在充电过程中进一步扩大，电池包内部温度分布不均加剧，长期运行后电池包整体使用寿命受影响。端电压超限时触发整包停止充电使制动回馈能量无法继续被电池包吸收，能量回收效率降低。单一依据电压阈值的保护方式在温度分布出现明显差异后触发整包切断，导致多次频繁启停影响作业连续性。温度分布不均、能量回收效率下降以及作业连续性受损的问题在当前方案中未能得到兼顾解决。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供新能源电动牵张设备温度控制系统，旨在解决背景技术中确定的现有技术存在的技术问题。

2、本发明是这样实现的，新能源电动牵张设备温度控制系统，所述系统包括：

3、温度采集模块，以固定周期采集电池包内各个电池模组的实时温度，生成电池包内部温度分布信息；

4、温度识别与优先级分配模块，根据所述电池包内部温度分布信息，识别当前温度最高的电池模组，计算每个电池模组与所述当前温度最高的电池模组之间的温差偏移量，根据所述温差偏移量分配充电优先级权重；

5、电流分配模块，获取电动牵张设备制动回馈产生的回收总电流，根据每个电池模组的所述充电优先级权重将所述回收总电流按比例分配至每个电池模组；

6、充电监测模块，监测每个电池模组按照分配电流充电过程中的端电压，当端电压超过预设安全阈值时，将该电池模组的充电优先级权重减少一个预设步长，并将减少的权重平均分配转至其他所有电池模组，记录每个电池模组的累积充电热量；

7、权重修正与调整模块，经一个控制周期后，重新采集各个电池模组的实时温度和荷电状态，并修正充电优先级权重，同时根据每个电池模组在连续若干控制周期中超过额定充电电流指定百分比的累积次数调整充电优先级权重，并分配下一控制周期的回收总电流。

8、作为本发明更进一步的方案，所述温度采集模块的具体执行步骤包括：

9、在每个固定控制周期开始时，分别读取每个电池模组的表面温度数值，并将所述表面温度数值作为该电池模组的实时温度；

10、将读取到的所有电池模组的标识信息与对应的实时温度组合为键值对集合，并以所述键值对集合作为电池包内部温度分布信息；

11、记录本次采集的时刻戳，以所述时刻戳为基准加上预设的固定控制周期的时长确定下一个控制周期的起始时刻。

12、作为本发明更进一步的方案，所述温度识别与优先级分配模块的具体执行步骤包括：

13、从所述电池包内部温度分布信息中查找实时温度数值最大的电池模组，并标记为前温度最高的电池模组；

14、对于每个电池模组，结合对应实时温度数值和当前温度最高的电池模组的实时温度数值，计算每个电池模组的温差偏移量；

15、依据每个电池模组的温差偏移量在所有电池模组温差偏移量总和中的占比，确定每个电池模组的充电优先级权重，所述充电优先级权重与温差偏移量占比正相关且所有充电优先级权重之和归一化为1。

16、作为本发明更进一步的方案，所述电流分配模块的具体执行步骤包括：

17、依据电动牵张设备输出的电流反馈信号，确定电动牵张设备制动回馈产生的回收总电流；

18、依据每个电池模组的充电优先级权重与所述回收总电流，确定每个电池模组的分配电流值；

19、依据每个电池模组的分配电流值生成对应的充电电流指令，并依据所述充电电流指令对对应电池模组的实际充电电流进行调节。

20、作为本发明更进一步的方案，所述确定每个电池模组的分配电流值，具体为：

21、将每个电池模组的充电优先级权重与所述回收总电流相乘，将相乘结果作为对应电池模组的分配电流值。

22、作为本发明更进一步的方案，所述充电监测模块的具体执行步骤包括：

23、在充电过程中依据每个电池模组两端的电压检测电路输出的电压信号，确定电池模组的实时端电压；

24、当任一电池模组的实时端电压超过预设安全阈值时，将该电池模组标记为风险电池模组，并将所述风险电池模组的当前充电优先级权重减少一个预设步长，并将减少的权重平均分配至除风险电池模组以外的所有其他电池模组；

25、依据风险电池模组的实际充电电流和充电持续时间，确定风险电池模组的本次充电热量，并将本次充电热量累加至风险电池模组原有的累积充电热量。

26、作为本发明更进一步的方案，所述权重修正与调整模块的具体执行步骤包括：

27、在每一控制周期起始时刻，重新采集各个电池模组的实时温度和荷电状态；

28、依据重新采集的实时温度更新电池包内部温度分布信息，依据更新后的电池包内部温度分布信息重新确定每个电池模组的温差偏移量，并更新每个电池模组的充电优先级权重；

29、依据重新采集的荷电状态修正所述充电优先级权重，荷电状态高于预设高阈值时充电优先级权重修正为零，荷电状态低于预设低阈值且该电池模组的实时温度低于所有电池模组实时温度的平均值时，预设加成系数修正充电优先级权重；

30、依据各电池模组连续n个周期中超过额定充电电流指定百分比的次数，确定累积次数，当所述累积次数超过预设轮换阈值时，将该电池模组的充电优先级权重中的预设比例转移至累积次数最少的电池模组；

31、依据修正并调整后的充电优先级权重分配下一控制周期的回收总电流。

32、作为本发明更进一步的方案，所述更新每个电池模组的充电优先级权重，具体为：

33、获取每个电池模组重新确定的温差偏移量；

34、将所有电池模组重新确定的温差偏移量相加得到总偏移量；

35、依据每个电池模组的温差偏移量在所述总偏移量中的占比，确定每个电池模组的充电优先级权重。

36、本发明的有益效果是：

37、本发明提供的系统通过温度采集模块以固定周期获取各个电池模组的实时温度并生成温度分布信息，温度识别与优先级分配模块依据温度分布信息将温差偏移量量化为充电优先级权重，使回收电流主动向低温模组倾斜分配，缩小高温模组与低温模组之间的温差。电流分配模块依据充电优先级权重分配回收总电流，使各模组的充电电流大小与温度状态匹配。充电监测模块在端电压超限时单独扣减风险模组的权重并分配至其余模组，避免单一模组过充触发整包停止充电。权重修正与调整模块依据温度变化、荷电状态和历史充电负荷对充电优先级权重进行持续修正，使权重在不同控制周期内随电池状态变化自适应更新。温度修正、荷电状态修正和轮换修正三个维度并行作用使充电权重始终兼顾温差均衡、过充保护和长期负荷均衡，从而实现新能源电动牵张设备在持续制动回馈工况下电池包温度分布的均衡化控制。