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CN111007411B - 一种储能电池系统的电量状态修正方法 - Google Patents

一种储能电池系统的电量状态修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种储能电池系统的电量状态修正方法，所述储能电池系统的电量状态显示值SOC修正方法具体步骤如下：步骤一、确认储能电池系统真实电量状态值CalSOC；步骤二、电池单体的充满标志位Chrg_Comp确定；步骤三、确认最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3；步骤四、计算容量与总容量的比值ChSOC的变化最大值ChSOCMax和变化最小值ChSOCMin；步骤五、计算放电、充电时的电量状态值SOC显示值DisSOC；步骤六、电量状态值SOC显示值DisSOC在储能电池系统工作下具体值。本方法可以提高储能电池系统动态量测的电量状态准确度，提高了储能电池的安全可靠性、能量利用率、延长了电池寿命，给用户在使用储能电池过程中提供更好的体验。

Description

一种储能电池系统的电量状态修正方法
技术领域
本发明属于涉及一种电池电量的管理方法，具体涉及一种储能电池系统的电量状态修正方法。
背景技术
由于储能电池的日益发展和使用，越来越迫切地需要提高储能电池安全可靠性，电池管理系统是储能电池系统的核心，用来对储能电池系统进行监控和保护，电量状态(SOC，State Of Charge)的估计是电池管理系统的重要功能之一，储能电池系统电量状态SOC能够用来直接反映电池的剩余电量，是储能电池管理系统管理能量的重要依据，对储能电池系统SOC值的准确估计具有重要的意义。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题，储能电池管理系统的电量状态值的估算分别运用卡尔曼滤波算法和安时积分算法计算得到SOC真实值，并通过特定的方法将电量状态(SOC)值进行显示。实现较为准确的SOC估计，为电池管理系统的准确有效地运行提供了有利条件，提高了储能电池的安全可靠性、能量利用率、延长了电池寿命。
技术方案：本发明所述的一种储能电池系统的电量状态修正方法，所述储能电池系统的电量状态显示值SOC修正方法具体步骤如下：
步骤一、确认储能电池系统真实电量状态值CalSOC，具体如下：
A、采集储能电池系统中的电流、温度、单体电压、总电压、总容量；
B、判断并确认储能电池系统电量状态初始值SOCInit；
C、将步骤A中采集的单体电压、总电压、温度、电流与步骤2得到的储能电池系统电量状态初始值SOCInit通过卡尔曼滤波算法计算出当前的卡尔曼滤波电量状态的最大值KalSOCMax和最小值KalSOCMin，然后求当前的卡尔曼滤波电量状态平均值得到卡尔曼滤波电量状态值KalSOC；将步骤A中采集的温度、电流、总容量与步骤2得到的储能电池系统电量状态初始值SOCInit通过安时积分法计算得到安时积分电量状态值AhSOC；
D、步骤C计算完成后，若设置使能KalSOCEN为1时，真实电量状态值CalSOC为卡尔曼电量状态KalSOC；若设置使能KalSOCEN为0时，真实电量状态值CalSOC为安时积分电量状态值AhSOC；
步骤二、电池单体的充满标志位Chrg_Comp确定，具体如下：
当储能电池系统中的电池单体最大电压达到充电截止电压时，得出对应电池单体的充电满标志位Chrg_Comp；
步骤三、确认最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3，具体如下：
根据当前储能系统所在的环境温度得到最小电压最低阈值，当最小单体电压持续小于此最低电压阈值一定时间时，报最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3；
步骤四、根据安时积分法求计算得到的当前容量与总容量的比值ChSOC根据安时积分法求计算得到的当前容量与所述总容量的比值ChSOC，SOC变化大值ChSOCMax为2倍的ChSOC，变化小值ChSOCMin为0.5倍的ChSOC；
步骤五、计算放电、充电时的电量状态值SOC显示值DisSOC，具体如下：
初始时刻的SOC显示值为上一次电池系统运行结束时记录并存储的SOC值；保存间隔1s，通过以下确定SOC显示值的方法：当时刻为Ns时，由此时SOC显示值DisSOC_N得到N+1s时的SOC显示值DisSOC；通过此种方法不断迭代得到当前时刻SOC的显示值DisSOC_N；
放电时，若真实电量状态值CalSOC大于等于当前时刻SOC显示值DisSOC_N，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化小值ChSOCMin；若真实电量状态值CalSOC小于当前SOC显示值DisSOC_N，并且当前SOC显示值DisSOC_N与真实电量状态值CalSOC的差值大于定值DiffValue时，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化大值ChSOCMax，否则下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化小值ChSOCMin；
充电时，若真实电量状态值CalSOC小于等于当前SOC显示值DisSOC_N，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化小值ChSOCMin；若真实电量状态值CalSOC大于当前SOC显示值DisSOC_N，并且真实电量状态值CalSOC与当前SOC显示值DisSOC_N的差值大于定值DiffValue时，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化大值ChSOCMax，否则下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化小值ChSOCMin；
步骤六、电量状态值SOC显示值DisSOC在储能电池系统工作下具体值；
当充电充满时，即电池单体电压充到截止电压时设置充满标志位Chrg_Comp，则SOC显示值DisSOC为100％；当存在最高级单体欠压故障时，则SOC显示值DisSOC为0％；当充电未设置充满标志位Chrg_Comp，并且不存在最高级单体欠压故障时，SOC显示值DisSOC为步骤五中的计算出来的SOC显示值DisSOC。
优选的，所述步骤一B中判断并确认储能电池系统电量状态初始值SOCInit，具体方法如下：
当储能锂电池系统静置时间Time大于3小时，并且此时储能锂电池系统已经计算得到电池单体电压最大和最小值时，设置电压有效位CellVolVld为1，电量状态初始值SOCInit为开路电压SOC值；否则电压有效位CellVolVld为0，电量状态初始值SOCInit为存储的SOC值。
优选的，所述步骤一C中的卡尔曼滤波电量状态平均值计算具体如下：根据计算得到的卡尔曼滤波电量状态的最大值KalSOCMax和最小值KalSOCMin，运用公式KalSOC＝(KalSOCMax+KalSOCMin)/2得到卡尔曼滤波电量状态值KalSOC。
有益效果：本发明揭示了一种储能电池系统的电量状态修正方法，为储能电池管理系统提供更佳精准的电量状态值，并于满足修正条件下使用电池修正电量修正电池残余电量，提高储能电池系统动态量测的电量状态准确度，高精度的电量状态值，能够保护电池系统，延长储能电池系统的使用寿命；提高了储能电池系统的安全可靠性能；使储能电池系统工作在合理的区间，提高使用效率，节约电池更换的成本；用户在使用储能电池系统过程中提供更好的体验。
附图说明
图1为步骤一储能电池系统真实电量状态值CalSOC流程图；
图2为步骤五计算放电、充电时的电量状态值SOC显示值DisSOC流程图。
具体实施方式
一种储能电池系统的电量状态修正方法，所述储能电池系统的电量状态显示值SOC修正方法具体步骤如下：
步骤一、确认储能电池系统真实电量状态值CalSOC，如图1所示，具体如下；
A、采集储能电池系统中的电流、温度、单体电压、总电压、总容量；
B、判断并确认储能电池系统电量状态初始值SOCInit；具体方法如下：
当储能锂电池系统静置时间Time大于3小时，并且此时储能锂电池系统已经计算得到电池单体电压最大和最小值时，设置电压有效位CellVolVld，电量状态初始值SOCInit为开路电压SOC值；否则电量状态初始值SOCInit为存储的SOC值，判断并确认储能电池系统电量状态初始值SOCInit，具体方法如下：
当储能锂电池系统静置时间Time大于3小时，并且此时储能锂电池系统已经计算得到电池单体电压最大和最小值时，设置电压有效位CellVolVld为1，电量状态初始值SOCInit为开路电压SOC值；否则电压有效位CellVolVld为0，电量状态初始值SOCInit为存储的SOC值；
C、将步骤A中采集的单体电压、总电压、温度、电流与步骤2得到的储能电池系统电量状态初始值SOCInit通过卡尔曼滤波算法计算出当前的卡尔曼滤波电量状态的最大值KalSOCMax和最小值KalSOCMin，然后求当前的卡尔曼滤波电量状态平均值，得到卡尔曼滤波电量状态值KalSOC；即根据计算得到的卡尔曼滤波电量状态的最大值KalSOCMax和最小值KalSOCMin，运用公式KalSOC＝(KalSOCMax+KalSOCMin)/2得到卡尔曼滤波电量状态值KalSOC；将步骤A中采集的温度、电流、总容量与步骤2得到的储能电池系统电量状态初始值SOCInit通过安时积分法计算得到安时积分电量状态值AhSOC；
D、步骤C计算完成后，若设置使能KalSOCEN为1时，真实电量状态值CalSOC为卡尔曼电量状态KalSOC；若设置使能KalSOCEN为0时，真实电量状态值CalSOC为安时积分电量状态值AhSOC；
步骤二、电池单体的充满标志位Chrg_Comp确定，具体如下：
当储能电池系统中的电池单体最大电压达到充电截止电压时，得出对应电池单体的充电满标志位Chrg_Comp；
步骤三、确认最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3，具体如下：
根据当前储能系统所在的环境温度得到最小电压最低阈值，当最小单体电压持续小于此最低电压阈值一定时间时，报最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3；
步骤四、根据安时积分法求计算得到的当前容量与总容量的比值ChSOC根据安时积分法求计算得到的当前容量与所述总容量的比值ChSOC，SOC变化大值ChSOCMax为2倍的ChSOC，变化小值ChSOCMin为0.5倍的ChSOC；
步骤五、计算放电、充电时的电量状态值SOC显示值DisSOC；如图2所示，具体如下：
初始时刻的SOC显示值为上一次电池系统运行结束时记录并存储的SOC值；保存间隔1s，通过以下确定SOC显示值的方法：当时刻为Ns时，由此时SOC显示值DisSOC_N得到N+1s时的SOC显示值DisSOC；通过此种方法不断迭代得到当前时刻SOC的显示值DisSOC_N；
放电时，若真实电量状态值CalSOC大于等于当前时刻SOC显示值DisSOC_N，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化小值ChSOCMin；若真实电量状态值CalSOC小于当前SOC显示值DisSOC_N，并且当前SOC显示值DisSOC_N与真实电量状态值CalSOC的差值大于定值DiffValue时，其中差值应按SOC精度来选取，太大使SOC修正时间较长，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化大值ChSOCMax，否则下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化小值ChSOCMin；
充电时，若真实电量状态值CalSOC小于等于当前SOC显示值DisSOC_N，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化小值ChSOCMin；若真实电量状态值CalSOC大于当前SOC显示值DisSOC_N，并且真实电量状态值CalSOC与当前SOC显示值DisSOC_N的差值大于定值DiffValue时，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化大值ChSOCMax，否则下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化小值ChSOCMin；
步骤六、电量状态值SOC显示值DisSOC在储能电池系统工作下具体值；
当充电充满时，即电池单体电压充到截止电压时设置充满标志位Chrg_Comp，则SOC显示值DisSOC为100％；当存在最高级单体欠压故障时，则SOC显示值DisSOC为0％；当充电未设置充满标志位Chrg_Comp，并且不存在最高级单体欠压故障时，SOC显示值DisSOC为步骤五中的计算出来的SOC显示值DisSOC。
本发明的优点：本发明揭示了一种储能电池系统的电量状态修正方法，为储能电池管理系统提供更佳精准的电量状态值，并于满足修正条件下使用电池修正电量修正电池残余电量，提高储能电池系统动态量测的电量状态准确度，提高了储能电池的安全可靠性、能量利用率、延长了电池寿命，给用户在使用储能电池过程中提供更好的体验。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种储能电池系统的电量状态修正方法，其特征在于：所述储能电池系统的电量状态显示值SOC修正方法具体步骤如下：
步骤一、确认储能电池系统真实电量状态值CalSOC，具体如下：
A、采集储能电池系统中的电流、温度、单体电压、总电压、总容量；
B、判断并确认储能电池系统电量状态初始值SOCInit；
C、将步骤A中采集的单体电压、总电压、温度、电流与步骤2得到的储能电池系统电量状态初始值SOCInit通过卡尔曼滤波算法计算出当前的卡尔曼滤波电量状态的最大值KalSOCMax和最小值KalSOCMin，然后求当前的卡尔曼滤波电量状态平均值得到卡尔曼滤波电量状态值KalSOC；将步骤A中采集的温度、电流、总容量与步骤2得到的储能电池系统电量状态初始值SOCInit通过安时积分法计算得到安时积分电量状态值AhSOC；
D、步骤C计算完成后，若设置使能KalSOCEN为1时，真实电量状态值CalSOC为卡尔曼电量状态KalSOC；若设置使能KalSOCEN为0时，真实电量状态值CalSOC为安时积分电量状态值AhSOC；
步骤二、电池单体的充满标志位Chrg_Comp确定，具体如下：
当储能电池系统中的电池单体最大电压达到充电截止电压时，得出对应电池单体的充电满标志位Chrg_Comp；
步骤三、确认最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3，具体如下：
根据当前储能系统所在的环境温度得到最小电压最低阈值，当最小单体电压持续小于此最低电压阈值一定时间时，报最高级单体欠压故障Cell_Vol_Under3；
步骤四、根据安时积分法求计算得到的当前容量与总容量的比值ChSOC根据安时积分法求计算得到的当前容量与所述总容量的比值ChSOC，SOC变化大值ChSOCMax为2倍的ChSOC，变化小值ChSOCMin为0.5倍的ChSOC；
步骤五、计算放电、充电时的电量状态值SOC显示值DisSOC，具体如下：
初始时刻的SOC显示值为上一次电池系统运行结束时记录并存储的SOC值；保存间隔1s，通过以下确定SOC显示值的方法：当时刻为Ns时，由此时SOC显示值DisSOC_N得到N+1s时的SOC显示值DisSOC；通过此种方法不断迭代得到当前时刻SOC的显示值DisSOC_N；
放电时，若真实电量状态值CalSOC大于等于当前时刻SOC显示值DisSOC_N，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化小值ChSOCMin；若真实电量状态值CalSOC小于当前SOC显示值DisSOC_N，并且当前SOC显示值DisSOC_N与真实电量状态值CalSOC的差值大于定值DiffValue时，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化大值ChSOCMax，否则下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N减去变化小值ChSOCMin；
充电时，若真实电量状态值CalSOC小于等于当前SOC显示值DisSOC_N，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化小值ChSOCMin；若真实电量状态值CalSOC大于当前SOC显示值DisSOC_N，并且真实电量状态值CalSOC与当前SOC显示值DisSOC_N的差值大于定值DiffValue时，下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化大值ChSOCMax，否则下一时刻SOC显示值DisSOC_N1为当前SOC显示值DisSOC_N加上变化小值ChSOCMin；
步骤六、电量状态值SOC显示值DisSOC在储能电池系统工作下具体值；
当充电充满时，即电池单体电压充到截止电压时设置充满标志位Chrg_Comp，则SOC显示值DisSOC为100％；当存在最高级单体欠压故障时，则SOC显示值DisSOC为0％；当充电未设置充满标志位Chrg_Comp，并且不存在最高级单体欠压故障时，SOC显示值DisSOC为步骤五中的计算出来的SOC显示值DisSOC。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池系统的电量状态修正方法，其特征在于：所述步骤一B中判断并确认储能电池系统电量状态初始值SOCInit，具体方法如下：
当储能锂电池系统静置时间Time大于3小时，并且此时储能锂电池系统已经计算得到电池单体电压最大和最小值时，设置电压有效位CellVolVld为1，电量状态初始值SOCInit为开路电压SOC值；否则电压有效位CellVolVld为0，电量状态初始值SOCInit为存储的SOC值。
3.根据权利要求1所述的一种储能电池系统的电量状态修正方法，其特征在于：所述步骤一C中的卡尔曼滤波电量状态平均值计算具体如下：根据计算得到的卡尔曼滤波电量状态的最大值KalSOCMax和最小值KalSOCMin，运用公式KalSOC＝(KalSOCMax+KalSOCMin)/2得到卡尔曼滤波电量状态值KalSOC。
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基于修正卡尔曼滤波的锂电池管理系统设计;龚利英 等;《电子设计工程》;20190430;167-170,175 *
基于锂电池SOC估算方法;刘莉 等;《电源技术》;20171231;4-6,63 *

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