一种储能系统电池的电压曲线自学习方法与流程

1.本发明属于电池管理技术领域，尤其涉及一种储能系统电池的电压曲线自学习方法。


背景技术：

2.新能源领域如电动汽车、储能电站的快速发展，使大量的锂离子动力电池或铅酸蓄电池等电化学电池被应用在电动汽车、储能电站等环境中。作为具有代表性的锂电，更加备受人们的重视，并在很多领域得到了应用，在储能领域已经得到规模化应用，为电网调频调峰和削峰填谷提供了有效工具，提高了电网的稳定性和可靠性。随着新能源汽车的快速发展，锂电在交通领域也是有着非常好的前景。
3.电动汽车、储能电站等环境均需要采用大量的电池组成高压，为适应电池组安全运行，配备相应的电池管理系统是必不可少的。电池管理系统对需要进行相关电池信息的分析计算，如荷电状态，即为soc，不论采用何种方式，基本上电池管理系统对此的相关分析计算一般都会采用内置电压与soc的关系曲线进行分析，由于单体电池由于生产工艺等原因，以及后期长期运行导致各电池与初始存在差异，采用内置关系曲线的模式且无法对其更新的情况下，随着运行时间的增加，越无法适应电池当前的情况。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种可以使储能系统电池的电压曲线进行自学习的方法和装置。
5.为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
6.一种储能系统电池的电压曲线自学习方法，依次通过以下步骤：
7.s1，采集储能系统实时的电压、电流和温度值；
8.s2，根据电池实际容量，当安时积分法累计soc变化量到达设定时，对该变化量内采集到的实时电压、电流和温度值分别进行均值处理，其中，soc为0到100的数值；
9.优选的，根据安时积分法累计soc变化量到达设定的值定为1％。
10.s3，将s2中每一个安时积分法累计soc变化量后均值处理后的电压、电流和温度值分别进行存储为v、i、t，以及每一个安时积分法累计soc变化量dsoc；
11.v[len]＝{v1...vn...v
len
}
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(1)
[0012]
i[len]＝{i1...in...i
len
}
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(2)
[0013]
t[len]＝{t1...tn...t
len
}
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(3)
[0014]
dsoc[len]＝{dsoc1...dsocn...dsoc
len
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0015]
其中，len为各个数据的长度。
[0016]
s4，进行稳流参数rf计算，将s3存储的i[len]通过公式(5)计算rf,并将rf存储，其中rf0＝0，q为电池实际容量。
[0017]
当且
[0018]
rf[len]＝{rf1...rfn...rf
len
}
ꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0019]
当每一个安时积分法累计soc变化量中开路持续时间大于开路持续标准时间时，rf＝0。
[0020]
优选的，err1为0.1，err2为50％。
[0021]
优选的，开路持续标准时间为1小时。
[0022]
s5，当充放电结束且达到设定条件后，将s3存储的电压、电流和温度值提取出，并生成的曲线。
[0023]
s51，当充电过程中电压连续大于等于充电电压曲线自学习判断点vup的数次累积到n次时，记为达到设定条件时间，达到设定条件时间到充电结束期间，通过充电过程中电压查找充电soc曲线对应的soc,记录其中最大soc,记为socvup；
[0024]
当放电过程中电压连续小于等于放电电压曲线自学习判断点vdown的数次累积到n次时，记为达到设定条件时间，达到设定条件时间到放电结束期间，通过放电过程中电压查找放电soc曲线对应的soc,记录其中最小soc,记为socvdown；
[0025]
s52，判断rf[len]有效性，当存在rf[len]为0且连续大于m个的情况下，此次数据判断为无效。
[0026]
s53，当rf[len]判断为有效时，充电数据下，以socvup为终点，依次按照从len到1减去dsoc[len]后形成新的充电soc曲线,即soc所对应的v[len]、i[len]、t[len]。
[0027]
当rf[len]判断为有效时，放电数据下，首先对保存的v[len]、i[len]、t[len]、dsoc[len]、rf[len]进行前后翻转，即各数组中数据分别从头尾向中间前后对调，以socvdown为起点，依次按照从1到len加上dsoc[len]后形成新的放电soc曲线,即soc所对应的v[len]、i[len]、t[len]。
[0028]
s54，当rf[len]中存在为0的情况下，其v[len]、i[len]、t[len]为其前或后数据中rf[len]为1时的v[len]、i[len]、t[len]的插值。
[0029]
s55，判断新形成的充放电soc曲线的有效性，v[len]不存在下降的数据为有效。
[0030]
优选的，s5中设定条件为放电下对应soc《＝5％、充电下对应soc》＝95％。
[0031]
优选的，s51中充电电压曲线自学习判断点vup为充电soc曲线中soc为95时对应的电压点。
[0032]
优选的，s51中放电电压曲线自学习判断点vdown为放电soc曲线中soc为5时对应的电压点。
[0033]
优选的，s51中当充电过程中电压连续大于等于充电电压曲线自学习判断点vup的数次累积到n次时，当放电过程中电压连续小于等于放电电压曲线自学习判断点vdown的数次累积到n次时，此n为5。
[0034]
优选的，s52中当存在rf[len]为0且连续大于m个的情况下，此m为5。
[0035]
优选的，s54中插值方法为线性插值。
[0036]
综上所述，本专利的优点在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种储能系统电池的电压曲线自学习方法，该方法是基于实际电压采样值自学习，解决了电池电压特性不一致的问题，方法易行，便于工程应用。
附图说明
[0037]
图1：本专利的储能系统电池的电压曲线自学习方法流程与各模块关系示意图。
具体实施方式
[0038]
下面结合附图对发明的具体实施方式做一个详细的说明。
[0039]
本发明提供一种储能系统电池的电压曲线自学习装置，由电池检测模块、电池数据处理模块、电池数据存储模块、电池稳流判断模块和电池自学习模块组成。
[0040]
一种储能系统电池的电压曲线自学习方法，依次通过以下步骤：
[0041]
s1，通过电池检测模块采集储能系统实时的电压、电流和温度值；
[0042]
s2，通过电池数据处理模块根据电池实际容量，当安时积分法累计soc变化量到达设定时，对该变化量内采集到的实时电压、电流和温度值分别进行均值处理，其中，soc为0到100的数值；
[0043]
优选的，根据安时积分法累计soc变化量到达设定的值定为1％。
[0044]
举例1：当电池实际容量为100ah时，每soc变化量的1％为1ah，其中安时积分法为电流与时间的积分数据。
[0045]
s3，通过电池数据存储模块将s2中每一个安时积分法累计soc变化量后均值处理后的电压、电流和温度值分别进行存储为v、i、t,以及每一个安时积分法累计soc变化量dsoc。
[0046]
v[len]＝{v1...vn...v
len
}
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(1)
[0047]
i[len]＝{i1...in...i
len
}
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(2)
[0048]
t[len]＝{t1...tn...t
len
}
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(3)
[0049]
dsoc[len]＝{dsoc1...dsocn...dsoc
len
}
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(4)
[0050]
其中，len为各个数据的长度。
[0051]
举例2：举例某次某一段(其中len＝5)存储的数据情况如下：
[0052]
v[5]＝{3.245 3.246 3.247 3.248 3.249}
[0053]
i[5]＝{30 30 30 30 30}
[0054]
t[5]＝{25 25 25 25 25}
[0055]
dsoc[5]＝{1 1 1 1 1}
[0056]
s4，通过电池稳流判断模块进行稳流参数rf计算，将s3存储的i[len]通过公式(5)计算rf,并通过电池数据存储模块将rf存储，其中rf0＝0，q为电池实际容量。
[0057]
当且
[0058]
rf[len]＝{rf1...rfn...rf
len
}
ꢀꢀ
(6)
[0059]
当每一个安时积分法累计soc变化量中开路持续时间大于开路持续标准时间时，rf＝0。
[0060]
优选的，err1为0.1，err2为50％
[0061]
优选的，开路持续标准时间为1小时。
[0062]
举例3：当电池实际容量q为100ah时，s3步骤中，本次电流i为50，前一次电流为45的情况下，
[0063]
s5，当充放电结束且达到设定条件后，通过电池自学习模块将s3存储的电压、电流和温度值提取出，并生成和获取新的曲线。
[0064]
s51，当充电过程中电压连续大于等于充电电压曲线自学习判断点vup的数次累积到n次时，记为达到设定条件时间，达到设定条件时间到充电结束期间，通过充电过程中电压查找充电soc曲线对应的soc,记录其中最大soc,记为socvup；
[0065]
当放电过程中电压连续小于等于放电电压曲线自学习判断点vdown的数次累积到n次时，记为达到设定条件时间，达到设定条件时间到放电结束期间，通过放电过程中电压查找放电soc曲线对应的soc,记录其中最小soc,记为socvdown。
[0066]
举例4：假如大于soc大于95某充电soc曲线如下所示。
[0067]
soc9596979899100电压3.4503.4603.4753.4953.5203.650
[0068]
充电电压曲线自学习判断点vup为3.450。
[0069]
当是充电电压大于vup到充电结束之间，通过电压查找上述表格的soc数据，记录其中最大soc,记为socvup，如通过3.495查找出soc为98，通过3.475查找出soc为97,socvup即为98。
[0070]
s52，判断rf[len]有效性，当存在rf[len]为0且连续大于m个的情况下，此次数据判断为无效。
[0071]
举例5：如rf[9]＝{1 1 0 0 0 0 0 0 1}时，此次数据判断为无效。
[0072]
s53，当rf[len]判断为有效时，充电数据下，以socvup为终点，依次按照从len到1减去dsoc[len]后形成新的充电soc曲线,即soc所对应的v[len]、i[len]、t[len]。
[0073]
当rf[len]判断为有效时，放电数据下，首先对保存的v[len]、i[len]、t[len]、dsoc[len]、rf[len]进行前后翻转，即各数组中数据分别从头尾向中间前后对调，以socvdown为起点，依次按照从1到len加上dsoc[len]后形成新的放电soc曲线,即soc所对应的v[len]、i[len]、t[len]。
[0074]
举例6：放电数据下，首先对保存的v[len]、i[len]、t[len]、dsoc[len]、rf[len]进行前后翻转，即各数组中数据分别从头尾向中间前后对调，是指如下方式：
[0075]
当放电数据下，若保存的v[len]、i[len]数据如下：
[0076]
v[5]＝{3.020 2.990 2.960 2.930 2.900}
[0077]
i[5]＝{48 49 50 51 52}
[0078]
前后翻转如下：
[0079]
v[5]＝{2.900 2.930 2.960 2.990 3.020}
[0080]
i[5]＝{52 51 50 49 48}
[0081]
s54，当rf[len]中存在为0的情况下，其v[len]、i[len]、t[len]为其前或后数据中rf[len]为1时的v[len]、i[len]、t[len]的插值。
[0082]
举例7：某充电soc曲线后一段如下所示。
[0083]
soc919293949596979899100
电压3.4103.4203.4303.4403.4503.4603.4753.4953.5203.650
[0084]
当是充电电压大于vup到充电结束之间，通过电压查找上述表格的soc数据，记录其中最大soc,记为socvup，如通过3.520查找出soc为99，通过3.475查找出soc为97,其实socvup即为99。
[0085]
v[9]＝{3.415 3.425 3.435 3.445 3.455 3.465 3.480 3.500 3.530}
[0086]
i[9]＝{30 30 30 29 30 28 30 30 30}
[0087]
t[9]＝{25 25 26 25 25 25 25 25 25}
[0088]
dsoc[9]＝{1 1 1 1 1 1 1 1 1}
[0089]
rf[9]＝{1 1 1 1 1 1 1 1 1}
[0090]
即soc从99开始倒推，新的充电soc曲线如下：
[0091]
soc919293949596979899电压3.4153.4253.4353.4453.4553.4653.4803.5003.530
[0092]
举例8：假如某充电soc曲线后一段如下所示。
[0093]
soc919293949596979899100电压3.4103.4203.4303.4403.4503.4603.4753.4953.5203.650
[0094]
当是充电电压大于vup到充电结束之间，通过电压查找上述表格的soc数据，记录其中最大soc,记为socvup，如通过3.520查找出soc为99，通过3.475查找出soc为97,socvup即为99。
[0095]
v[9]＝{3.415 3.425 3.405 3.445 3.455 3.465 3.450 3.500 3.530}
[0096]
rf[9]＝{1 1 0 1 1 1 0 1 1}
[0097]
即soc从99开始倒推，新的充电soc曲线如下：
[0098]
soc919293949596979899电压3.4153.425-3.4453.4553.465-3.5003.530
[0099]
空余数据采用前后线性插值后，新的充电soc曲线如下：
[0100]
soc919293949596979899电压3.4153.4253.4353.4453.4553.4653.48253.5003.530
[0101]
s55，判断新形成的充放电soc曲线的有效性，v[len]不存在下降的数据为有效。
[0102]
举例9：假如新的充电soc曲线如下：
[0103]
soc919293949596979899电压3.4153.4253.4203.4453.4553.4653.48253.5003.530
[0104]
其中soc93的数据3.420小于soc92的数据3.425，为无效。
[0105]
优选的，s5中设定条件为放电下对应soc《＝5％、充电下对应soc》＝95％。
[0106]
优选的，s51中充电电压曲线自学习判断点vup为充电soc曲线中soc为95时对应的电压点。
[0107]
优选的，s51中放电电压曲线自学习判断点vdown为放电soc曲线中soc为5时对应的电压点。
[0108]
优选的，s51中当充电过程中电压连续大于等于充电电压曲线自学习判断点vup的数次累积到n次时，当放电过程中电压连续小于等于放电电压曲线自学习判断点vdown的数
次累积到n次时，此n为5。
[0109]
优选的，s52中当存在rf[len]为0且连续大于m个的情况下，此m为5。s54中插值方法为线性插值。
[0110]
上述的储能系统电池的电压曲线自学习装置，其中，电池检测模块用于采集储能系统实时的电压、电流和温度值；电池数据处理模块用于对采集到的实时电压、电流和温度值分别进行均值处理；电池数据存储模块用于对均值处理后的电压、电流和温度值分别进行存储，以及用于稳流参数存储；电池稳流判断模块用于稳流参数计算；电池自学习模块用于提取电池数据存储模块的数据，并生成新的曲线。