一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法

1.本发明涉及能源应用技术领域，具体为一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法。


背景技术：

2.电池储能是最重要的储能技术之一，对优化电网电源结构、缓解电网调节压力、提高风电、光伏等新能源消纳具有重要作用。电池储能系统主要由若干单体电池、连接部件和电池管理系统（bms）组成，bms通过监测单体电池及电池系统的电压、电流及温度等状态参数，估计荷电状态（soc）和健康状态（soh），并在运行期间对电池进行管理，现有技术中，然而，由于bms目前所能监测的参数十分有限，未从电池储能系统的特点出发进行感知系统构建和运行逻辑设计，对电池储能系统的状态判断较为片面，造成对电池运行及内部变化的关系和机制的理解不足，因此难以准确预测电池的状态及对其进行有效控制，严重影响电池系统的安全性、可靠性及寿命，因此，需要建立适用于电池储能系统的智能感知系统，提升电池储能系统的智能化水平，真实反映系统在实际运行过程中的环境特征变化及电性能特征变化，实现电池储能系统运行状态和健康状态的实时、准确判断。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于电池储能系统的智能感知系统，包括储能电源，所述储能电源上设置有传感部件，所述传感部件包括环境传感模块和电性能传感模块，所述传感部件与信息处理部件电性连接，所述信息处理部件包括信号采集电路、核心处理器、存储器和输入/输出模块，所述核心处理器通过信号采集电路分别与环境传感模块和电性能传感模块电性连接。
5.进一步优化本技术方案，所述环境传感模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和气体传感器，所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器和气体传感器通过信号采集电路与核心处理器电性连接。
6.进一步优化本技术方案，所述电性能传感模块包括电压传感器、电流传感器、内阻传感器和电量传感器，所述电压传感器、电流传感器、内阻传感器和电量传感器通过信号采集电路与核心处理器电性连接。
7.进一步优化本技术方案，所述环境传感模块用于对单体电池内外部及储能电源内外部的环境特征信号进行采集，所述电性能传感模块用于对单体电池内外部及储能电源内外部的电性能特征信号进行采集。
8.进一步优化本技术方案，所述传感部件与信息处理部件的运行逻辑为：环境传感模块感知环境特征信号，电性能检测模块感知电性能特征信号；各特征信号经过传感部件
传输给信息处理部件中的信号采集电路，实现传感部件与信息处理部件的通讯与传输；信息处理部件中的核心处理器和存储器对采集到的信号传输给进行处理和存储；核心处理器处理信号并产生相应的信息，该信息由输入/输出模块与外部系统进行信息内外交互。
9.进一步优化本技术方案，所述储能电源适用于由电池为基本储能手段的储能系统，电池种类包括但不限于铅酸电池、铅碳电池、锂离子电池、镍氢电池、液流电池、钠硫电池、钠离子电池、燃料电池等的一种或几种。
10.一种用于电池储能系统的智能感知系统构建方法，包括以下步骤：s1、信号采集：采集储能电源在正常运行、性能衰减及系统异常等状态下的特征信号变化，这些信号包括传感部件中环境传感模块和电性能传感模块所采集的单体电池内外部及电池储能系统内外部的环境特征信号和电性能特征信号，环境特征信号包括但不限于温度、湿度、压力、产气种类与产气量等；电性能特征信号包括但不限于电压、电流、内阻、剩余电量等；s2、标志性信号锚定：从所采集的全部信号中，根据其变化规律，找出与电池储能系统在不同状态下具有关联的一种或多种特征信号，将这些信号作为反映电池储能系统状态的标志性信号；s3、传感器件选择：根据锚定的标志性信号选择能有效感知这些信号的传感器件；s4、传感部件布置和构建：根据标志性信号的产生来源布置相应的传感器件，再根据信号的类别将传感部件接入环境传感模块和电性能传感模块中；s5、信号处理部件构建：将信号采集电路、核心处理器、存储器和输入/输出模块组合成为信号处理部件，其中信号采集电路与传感部件的环境传感模块和电性能传感模块分别连接。
11.有益效果与现有技术相比，本发明提供了一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法，具备以下有益效果：该用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法，通过设置由电池为基本储能手段的储能电源，储能电源在不同状态下，储能电源中单体电池内外部及储能电源内外部的环境特征信号和电性能特征信号为基础，锚定与储能电源状态特征相关联的特征信号，进一步依据这些信号的产生部位和信号种类选择并布置特定的传感器件，从而构成传感部件；传感部件所产生的信号经信号处理部件处理与存储后，在于外部系统进行信息交互，该智能感知系统可以真实反映电池储能系统在实际运行过程中的环境特征变化及电性能特征变化，以这些特征参数变化为依据和基础，实现电池储能系统运行状态和健康状态的实时、准确判断，从而提升电池储能系统的安全性、可靠性和智能化水平。
附图说明
12.图1为本发明提出的一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法的流程示意图；图2为本发明提出的一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法的控制系统示意图；图3为本发明提出的一种用于电池储能系统的智能感知系统及构建方法的运行逻
辑示意图。
具体实施方式
13.下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
14.请参考图1-图3，本发明公开了一种用于电池储能系统的智能感知系统，包括储能电源，所述储能电源上设置有传感部件，所述传感部件包括环境传感模块和电性能传感模块，所述传感部件与信息处理部件电性连接，所述信息处理部件包括信号采集电路、核心处理器、存储器和输入/输出模块，所述核心处理器通过信号采集电路分别与环境传感模块和电性能传感模块电性连接，采集储能电源在正常运行、性能衰减及系统异常等状态下的特征信号变化，这些信号包括传感部件中环境传感模块和电性能传感模块所采集的单体电池内外部及电池储能系统内外部的环境特征信号和电性能特征信号，环境特征信号包括但不限于温度、湿度、压力、产气种类与产气量等；电性能特征信号包括但不限于电压、电流、内阻、剩余电量等，从所采集的全部信号中，根据其变化规律，找出与电池储能系统在不同状态下具有关联的一种或多种特征信号，将这些信号作为反映电池储能系统状态的标志性信号，根据锚定的标志性信号选择能有效感知这些信号的传感器件，根据标志性信号的产生来源布置相应的传感器件，再根据信号的类别将传感部件接入环境传感模块和电性能传感模块中，将信号采集电路、核心处理器、存储器和输入/输出模块组合成为信号处理部件，其中信号采集电路与传感部件的环境传感模块和电性能传感模块分别连接，通过环境传感模块感知储能电源的环境特征信号，电性能检测模块感知电性能特征信号，各特征信号经过传感部件传输给信息处理部件中的信号采集电路，实现传感部件与信息处理部件的通讯与传输，信息处理部件中的核心处理器和存储器对采集到的信号传输给进行处理和存储，核心处理器处理信号并产生相应的信息，该信息由输入/输出模块与外部系统进行信息内外交互，该智能感知系统可以真实反映电池储能系统在实际运行过程中的环境特征变化及电性能特征变化，以这些特征参数变化为依据和基础，实现电池储能系统运行状态和健康状态的实时、准确判断，从而提升电池储能系统的安全性、可靠性和智能化水平。
15.具体的，所述环境传感模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器和气体传感器，所述温度传感器、湿度传感器、压力传感器和气体传感器通过信号采集电路与核心处理器电性连接。
16.本实施方案中，温度传感器、湿度传感器、压力传感器和气体传感器能够对储能电源的单体内外部和本体内外部的温度、湿度、压力以及气体信息进行采集。
17.具体的，所述电性能传感模块包括电压传感器、电流传感器、内阻传感器和电量传感器，所述电压传感器、电流传感器、内阻传感器和电量传感器通过信号采集电路与核心处理器电性连接。
18.本实施方案中，电压传感器、电流传感器、内阻传感器和电量传感器能够对储能电源的电压、电流、内阻和电量大小进行采集。
19.具体的，所述环境传感模块用于对单体电池内外部及储能电源内外部的环境特征
信号进行采集，所述电性能传感模块用于对单体电池内外部及储能电源内外部的电性能特征信号进行采集。
20.本实施方案中，环境传感模块与电性能传感模块能够充分的对储能电源的内外部环境和电性能进行采集。
21.具体的，所述传感部件与信息处理部件的运行逻辑为：环境传感模块感知环境特征信号，电性能检测模块感知电性能特征信号；各特征信号经过传感部件传输给信息处理部件中的信号采集电路，实现传感部件与信息处理部件的通讯与传输；信息处理部件中的核心处理器和存储器对采集到的信号传输给进行处理和存储；核心处理器处理信号并产生相应的信息，该信息由输入/输出模块与外部系统进行信息内外交互。
22.本实施方案中，传感部件与信息处理部件配合可以真实反映电池储能系统在实际运行过程中的环境特征变化及电性能特征变化，以这些特征参数变化为依据和基础，实现电池储能系统运行状态和健康状态的实时、准确判断，从而提升电池储能系统的安全性、可靠性和智能化水平。
23.具体的，所述储能电源适用于由电池为基本储能手段的储能系统，电池种类包括但不限于铅酸电池、铅碳电池、锂离子电池、镍氢电池、液流电池、钠硫电池、钠离子电池、燃料电池等的一种或几种。
24.本实施方案中，该智能感知系统可满足不同电池组成的储能电源使用。
25.一种用于电池储能系统的智能感知系统构建方法，包括以下步骤：s1、信号采集：采集储能电源在正常运行、性能衰减及系统异常等状态下的特征信号变化，这些信号包括传感部件中环境传感模块和电性能传感模块所采集的单体电池内外部及电池储能系统内外部的环境特征信号和电性能特征信号，环境特征信号包括但不限于温度、湿度、压力、产气种类与产气量等；电性能特征信号包括但不限于电压、电流、内阻、剩余电量等；s2、标志性信号锚定：从所采集的全部信号中，根据其变化规律，找出与电池储能系统在不同状态下具有关联的一种或多种特征信号，将这些信号作为反映电池储能系统状态的标志性信号；s3、传感器件选择：根据锚定的标志性信号选择能有效感知这些信号的传感器件；s4、传感部件布置和构建：根据标志性信号的产生来源布置相应的传感器件，再根据信号的类别将传感部件接入环境传感模块和电性能传感模块中；s5、信号处理部件构建：将信号采集电路、核心处理器、存储器和输入/输出模块组合成为信号处理部件，其中信号采集电路与传感部件的环境传感模块和电性能传感模块分别连接。
26.本发明的有益效果是：采集储能电源在正常运行、性能衰减及系统异常等状态下的特征信号变化，这些信号包括传感部件中环境传感模块和电性能传感模块所采集的单体电池内外部及电池储能系统内外部的环境特征信号和电性能特征信号，环境特征信号包括但不限于温度、湿度、压力、产气种类与产气量等；电性能特征信号包括但不限于电压、电流、内阻、剩余电量等，从所采集的全部信号中，根据其变化规律，找出与电池储能系统在不同状态下具有关联的一种或多种特征信号，将这些信号作为反映电池储能系统状态的标志性信号，根据锚定的标志性信号选择能有效感知这些信号的传感器件，根据标志性信号的
产生来源布置相应的传感器件，再根据信号的类别将传感部件接入环境传感模块和电性能传感模块中，将信号采集电路、核心处理器、存储器和输入/输出模块组合成为信号处理部件，其中信号采集电路与传感部件的环境传感模块和电性能传感模块分别连接，通过环境传感模块感知储能电源的环境特征信号，电性能检测模块感知电性能特征信号，各特征信号经过传感部件传输给信息处理部件中的信号采集电路，实现传感部件与信息处理部件的通讯与传输，信息处理部件中的核心处理器和存储器对采集到的信号传输给进行处理和存储，核心处理器处理信号并产生相应的信息，该信息由输入/输出模块与外部系统进行信息内外交互，该智能感知系统可以真实反映电池储能系统在实际运行过程中的环境特征变化及电性能特征变化，以这些特征参数变化为依据和基础，实现电池储能系统运行状态和健康状态的实时、准确判断，从而提升电池储能系统的安全性、可靠性和智能化水平。
27.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。