蓄电池智能控制管理方法
【专利摘要】本发明涉及一种蓄电池智能控制管理方法，智能控制器模块采用了ZigBee控制终端控制整个系统的数组蓄电池协调工作，ZigBee协调器中ZigBee接收发送单元通过无线方式与ZigBee终端节点通讯，ZigBee终端节点对蓄电池组进行实时监测及判断，对充、放电进行控制，通过ZigBee协调器控制各个ZigBee终端对蓄电池进行管理，在保障系统正常按照要求输出电能的同时兼顾每个蓄电池的充放电优化，延长蓄电池组使用寿命，将物联网技术应用到蓄电池智能控制中，实现对蓄电池组的高效管理、远程监控、及时检修。
【专利说明】 蓄电池智能控制管理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓄电池控制系统，特别涉及一种面向立式风力发电系统的基于模糊控制算法的分布式蓄电池智能控制管理方法。
【背景技术】
[0002]在配合立式风力发电系统对外进行供电时，传统的系统对于蓄电池的管理较少，一般只对电池组的整体输出电压和电流进行测量、控制，对于单块电池不进行检测管理，而蓄电池组的实效又往往是从单块蓄电池失效开始的一种恶性循环，尤其对于使用时间较长但又不超过使用期限的蓄电池组，因此对于单块蓄电池的运行参数进行在线监测，及时发现问题则变的极为重要，本专利中，蓄电池组的供电工作由若干个工作状态良好的电池进行、电量低的蓄电池会先将电能充满后再进行工作，这样可以防止蓄电池过充过放，可提升整个系统的稳定性及延长蓄电池使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明是针对现有蓄电池工作效率低管理弱的问题，提出了一种蓄电池智能控制管理方法，将蓄电池组管理细化到单个电池，实现电能最优配置。
[0004]本发明的技术方案为:一种蓄电池智能控制管理方法，其特征在于具体包括如下步骤:
O建立蓄电池智能控制管理系统:分布式立式风力发电系统给蓄电池提供电能，每组蓄电池带一 ZigBee终端,数个ZigBee终端通过无线方式与ZigBee协调器通讯；
2)ZigBee终端采集蓄电池的当前性能数据送ZigBee协调器，同时检测蓄电池工作电压、充放电流是否超过设定限值，如超过，则ZigBee终端改变PWM脉宽，改变蓄电池的充放电，避免蓄电池过充过放；
3)ZigBee协调器对数组蓄电池的电量进行分配，采用先充满先使用的原则，让已经充好的蓄电池对外供电，在总电量不够的情况下，可以使用半充满的蓄电池对外供电，不使用没充电或剩余电量少于限定值的蓄电池；
4)ZigBee协调器通过传感器采集供电对象使用要求信号，并将供电对象使用要求信号和蓄电池的剩余容量作为模糊控制器输入，模糊控制器输出作为蓄电池对外供电的调节信号。
[0005]本发明的有益效果在于:本发明蓄电池智能控制管理方法，通过ZigBee协调器控制各个ZigBee终端对蓄电池进行管理，在保障系统正常按照要求输出电能的同时兼顾每个蓄电池的充放电优化，延长蓄电池组使用寿命，将物联网技术应用到蓄电池智能控制中，实现对蓄电池组的高效管理、远程监控、及时检修。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1为本发明蓄电池智能控制管理系统结构示意图；图2为本发明蓄电池智能控制管理系统充电管理流程图。
【具体实施方式】
[0007]如图1所示蓄电池智能控制管理系统结构示意图，系统包括ZigBee协调器、ZigBee终端、蓄电池。
[0008]ZigBee协调器:上电后自动连接各个ZigBee终端节点，收集各个节点反馈信息进行处理，并将命令传输给各个终端节点执行；
ZigBee终端:用于实时监测蓄电池状态，并根据协调器给予的命令控制蓄电池工作；将物联网技术应用到蓄电池的智能控制，实现对蓄电池的高效管理、远程监控、及时检修。智能控制系统传输速度快、安全性高，ZigBee网络组网简单、成本低、功耗低，整个系统的成本低，并且性能优越，完全满足系统对蓄电池的控制需求。
[0009]如图2所示的分布式智能蓄电池控制与管理系统具体实施案例示意图，检测蓄电池电量，采用ZigBee终端自带的8路输入和可配置分辨率的12位A/D转换单元，对蓄电池的电压、电流进行检测，由于ZigBee终端自带有多路A/D转换通道，因此可以一次检测所有的蓄电池电量。当检测的蓄电池工作电压、充放电电流超过程序预设的限值时，通过ZigBee终端改变PWM脉宽，改变蓄电池的充放电，从而保护蓄电池免受过充过放的危险；智能分配电能，图2为智能蓄电池充电管理的流程图。将N个蓄电池的电量进行分配，采用先充满先使用的原则，让已经充好的蓄电池对外供电，在总电量不够的情况下，可以使用半充满的蓄电池对少数用电设备供电，不使用没充电或剩余电量少于(12伏蓄电池电压低于11伏)的蓄电池，以便使蓄电池能够最大化的充放电，从而延迟蓄电池的使用寿命，保证整个系统的可靠性。 [0010]ZigBee协调器中ZigBee接收发送单元通过无线方式与至少一个ZigBee终端节点通讯、蓄电池充电控制、蓄电池放电控制、蓄电池状态检测、蓄电池信息传输，ZigBee协调器根据外界温情况、蓄电池剩余容量不断对蓄电池组的工作状态进行调节和切换，使其在充、放电工作状态下交替运行，并防止蓄电池过充过放、系统拥有自主本地控制和远程控制两种控制方式。
[0011]蓄电池管理方法，包括单块蓄电池的运行参数进行在线监测、检测蓄电池电量、智能分配电能、蓄电池充放电控制均细化到单块电池、采用模糊控制来利用实践经验对蓄电池进行智能控制、利用检测的参数进行模糊化处理，根据专家知识和经验确立模糊规则，对照模糊规则得到模糊输出、输入输出模糊集、输入输出隶属函数、模糊控制规则、模糊控制表、模糊推理。
[0012]模糊控制算法:利用检测的参数(这里以蓄电池为照明线路供电为例介绍模糊控制算法，参数主要是蓄电池剩余容量SOC以及光照强度)进行模糊化处理，根据专家知识和经验确立模糊规则，对照模糊规则得到模糊输出。再进行反模糊化处理，得到蓄电池的容量预测。具体步骤如下:首先确定模糊变量Xi与Xj间的相关程度rij=y (xi，xj)，然后建立模糊相似矩阵。在设计中，我们选取传感器的光照强度和蓄电池的剩余容量SOC作为输入，然后将他们归一到一个统一的量程下，然后模糊化，具体操作为:
1)将光照强度的量程0-10000Iex线性化为0-100，蓄电池电量0-24V归一为0-100 ；
2)然后选定论域X={_6，-5，-4，-3，-2，-1, O, I, 2，3，4，5，6}，确定光照强度量化因子ka=10000/12，蓄电池电量量化因子kb=24/12 ；
3)语言变量选择{PB(正方向大的偏差)，PM (正方向中的偏差)，PS (正方向小的偏差)，Z0 (近于零的偏差)，NS (负方向小的偏差)，匪(负方向中的偏差)，NB (负方向大的偏差)}，然后将两张模糊状态表通过模糊规则if LEX and VDD then U (其中LEX为光照强度模糊变量，VDD为蓄电池电量模糊变量，U为模糊输出。即根据光照强度模糊变量及蓄电池电量模糊变量参照模糊查询表选定输出变量)决定模糊输出，得到总模糊关系R，如表1最后通过模糊控制查询，输出模糊查询表，实现解模糊化。
[0013]表1
【权利要求】
1.一种蓄电池智能控制管理方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 1)建立蓄电池智能控制管理系统:分布式立式风力发电系统给蓄电池提供电能，每组蓄电池带一 ZigBee终端,数个ZigBee终端通过无线方式与ZigBee协调器通讯； 2)ZigBee终端采集蓄电池的当前性能数据送ZigBee协调器，同时检测蓄电池工作电压、充放电流是否超过设定限值，如超过，则ZigBee终端改变PWM脉宽，改变蓄电池的充放电，避免蓄电池过充过放； 3)ZigBee协调器对数组蓄电池的电量进行分配，采用先充满先使用的原则，让已经充好的蓄电池对外供电，在总电量不够的情况下，可以使用半充满的蓄电池对外供电，不使用没充电或剩余电量少于限定值的蓄电池； 4)ZigBee协调器通过传感器采集供电对象使用要求信号，并将供电对象使用要求信号和蓄电池的剩余容量作为模糊控制器输入，模糊控制器输出作为蓄电池对外供电的调节信号。
【文档编号】H01M10/44GK104009520SQ201410187895
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】钱平, 李曼萍, 张成功 申请人:上海应用技术学院, 上海九高节能技术有限公司