最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法及系统与流程

本发明涉及电池管理，尤其涉及一种最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法及系统。

背景技术：

1、在参与电网功率控制时(如，调频服务)，储能系统通常需要以恒定功率维持足够长的时间，以便获得更多的经济补偿。然而基于电芯实际电量的均衡方式中常见的两种策略：顶端对齐(所有电芯soc同时到达100％)或底端对齐(所有电芯soc同时到达0％)，在soc接近末端时都会受到电芯截止电压的约束而大幅度降低工作电流，导致无法以恒定功率对电网进行支撑，从而影响储能电站收益。

技术实现思路

1、本发明提供最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法及系统，解决的技术问题在于：传统方法储能系统恒功率支撑时间不足。

2、为解决以上技术问题，本发明提供最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，包括步骤：

3、s1、估计电池簇每个电芯的soc和容量；

4、s2、选择容量最小的电芯k；

5、s3、在恒功率pn充电条件下对电芯k的端电压进行预测，并记录充电截止时的soc记为soclim,h；

6、s4、对电芯k以外的其他电芯，验证其荷电状态处于soclim,h时维持恒功率pn的能力；

7、s5、将soclim,h作为电池簇被动均衡控制基准点进行均衡控制，使得所有电芯的soc同时等于soclim,h。

8、进一步地，所述步骤s3具体包括步骤：

9、s31、获取预测时域内电芯k的soc序列为：

10、sock,j＝sock,0+(j-1)δsoc,j＝1,2,3,...

11、j表示预测时域内第j个预测时刻，δsoc表示在预测时域内电芯k的soc变化率，sock,0表示开始预测时电芯k的soc；

12、s32、根据开路电压与soc的关系，获取sock,j对应的开路电压ocvk,j；

13、s33、根据电芯的rint等效电路模型，计算电芯k处于恒功率pn充电工况下ocvk,j对应的端电压uk,j；

14、s34、若预测时域中第m个预测时刻时电芯k的端电压uk,m小于等于充电截止电压ulim,chrg且第m+1个预测时刻时预测时电芯k的端电压uk,m+1大于ulim,chrg，则将此时该第m个预测时刻时的soc记为soclim,h。

15、进一步地，在所述步骤s33中，端电压uk,j由下式计算：

16、uk,j＝ocvk,j+ik,j*rohm

17、其中，rohm表示电芯的欧姆内阻，ik,j表示电芯k在第j个预测时刻的电流，ik,j由下式计算：

18、

19、进一步地，所述步骤s4具体包括步骤：

20、s41、根据开路电压与soc的关系，获取soclim,h对应的开路电压ocv(soclim,h)；

21、s42、计算如果电芯i荷电状态为soclim,h且端电压到达充电截止电压ulim,chrg时的电流ilim,i为：

22、

23、其中，i＝1,2,3,...且i≠k；

24、s43、判断ulim,chrg*ilim,i是否大于等于恒功率pn，若是则返回至步骤s42对下一颗电芯进行验证，若否则令k＝i，并返回至步骤s3；直至soclim,h对k以外所有其他电芯均满足ulim,chrg*ilim,i≥pn。

25、进一步地，所述步骤s5具体包括步骤：

26、s51、将soclim,h作为电池簇被动均衡控制基准点，根据各个电芯容量ci和实际soci，计算得到各电芯荷电状态与soclim,h之间的电量差异δqi：

27、δqi＝ci*(soclim,h-soci)；

28、s52、将各电量差异δqi中的最大值max(δqi)作为参考，计算每个电芯需要被均衡的电量qequ,i：

29、qequ,i＝max(δqi)-qi

30、s53、根据被动均衡电流iequ的值和需要被均衡的电量qequ,i，计算各电芯的均衡时间tequ,i；

31、s54、对各电芯的均衡时间进行修正，得到各电芯的均衡执行时间tbalc,i；

32、s55、根据各电芯的均衡执行时间tbalc,i对各电芯进行均衡处理。

33、进一步地，在所述步骤s53中，各电芯的均衡时间tequ,i由下式计算：

34、

35、进一步地，在所述步骤s54中，各电芯的均衡执行时间tbalc,i由下式计算：

36、tbalc,i＝λ*tequ,i

37、其中，λ≥1表示均衡时间修正系数。

38、进一步地，所述步骤s55具体为：

39、无论是在电池簇充电、放电以及静置状态下都可以开启电芯并联均衡开关，通过能量耗散的方式根据各电芯的均衡执行时间tbalc,i对电芯持续进行均衡处理。

40、本发明还提供一种最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制系统，其关键在于：包括电芯状态监测模块和主控模块，所述电芯状态监测模块用于估计电池簇每个电芯的soc和容量，所述主控模块用于执行上述方法所述的步骤s1至s5。

41、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其关键在于：所述计算机可读存储介质中存储有用于实现上述被动均衡控制方法的指令。

42、本发明提供的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法及系统，基于电芯实际电量的均衡方式，合理选择被动均衡控制基准点soclim,h，并基于被动均衡控制基准点soclim,h，计算各电芯的均衡执行时间tbalc,i，从而根据各电芯的均衡执行时间tbalc,i对电芯进行均衡处理，如此既可以实现电芯的有效均衡，又能保证电池簇以最长时间维持恒定功率参与电网辅助服务，一方面有利于减小电芯间的不一致性、延长电池使用寿命，另一方面有利于提升储能系统的经济效益。

技术特征：

1.最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括步骤：

3.根据权利要求2所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，在所述步骤s33中，端电压uk,j由下式计算：

4.根据权利要求3所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括步骤：

5.根据权利要求4所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括步骤：

6.根据权利要求5所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，在所述步骤s53中，各电芯的均衡时间tequ,i由下式计算：

7.根据权利要求6所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，在所述步骤s54中，各电芯的均衡执行时间tbalc,i由下式计算：

8.根据权利要求7所述的最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法，其特征在于，所述步骤s55具体为：

9.最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制系统，其特征在于：包括电芯状态监测模块和主控模块，所述电芯状态监测模块用于估计电池簇每个电芯的soc和容量，所述主控模块用于执行权利要求1至8任一项所述的步骤s1至s5。

10.计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质中存储有用于实现权利要求1至8任一项所述的被动均衡控制方法的指令。

技术总结
本发明涉及电池管理技术领域，具体公开了一种最大化电池簇恒功率支撑时间的被动均衡控制方法及系统，该方法包括步骤：估计电池簇每个电芯的SOC和容量；选择容量最小的电芯k；在恒功率P<subgt;N</subgt;充电条件下对电芯k的端电压进行预测，并记录充电截止时的SOC记为SOC<subgt;lim,h</subgt;；对电芯k以外的其他电芯，验证其荷电状态处于SOC<subgt;lim,h</subgt;时维持恒功率P<subgt;N</subgt;的能力；将SOC<subgt;lim,h</subgt;作为电池簇被动均衡控制基准点进行均衡控制，使得所有电芯的SOC同时等于SOC<subgt;lim,h</subgt;。本发明基于电芯实际电量的均衡方式，合理选择被动均衡控制基准点SOC<subgt;lim,h</subgt;，并基于被动均衡控制基准点SOC<subgt;lim,h</subgt;，计算各电芯的均衡执行时间t<subgt;balc,i</subgt;，从而根据t<subgt;balc,i</subgt;对电芯进行均衡处理，如此既可以实现电芯的有效均衡，又能保证电池簇以最长时间维持恒定功率。

技术研发人员：冯守旺,易元睿,李德胜,刘博
受保护的技术使用者：清安储能技术（重庆）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29