链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法技术方案

本发明专利技术公开一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，包括：S1：计算电池组中第i个电池模块可充放电的最大时长T

Method for determining threshold value of charged state of battery in chain type energy storage system

The invention discloses a method for determining the charging state balance threshold of a battery pack, comprising the following steps: S1: calculating the maximum time T of the charging and discharging of the I battery module in the battery pack;

【技术实现步骤摘要】
链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法
本专利技术涉及电力电子
，更具体地，涉及一种链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法。
技术介绍
荷电状态(StateOfCharge,SOC)是指电池组剩余容量与其完全充电状态的容量之比。链式储能系统中同相各逆变单元流过相同的电流，各电池模块必须同时进行充放电。因此，各电池组由于生产工艺和使用等原因导致的荷电状态的差异，在充放电过程中不断扩大。假设电池SOC的正常工作范围为[30％，100％]，那么，在充电过程中当有电池模块的SOC提前升至100％，或者在放电过程中有电池模块的SOC提前降至30％时，整个电池储能系统就将退出运行。可见，最早结束充放电的电池模块将成为决定整个储能系统容量和可用率的瓶颈因素，各电池模块SOC的差异将严重降低电池储能系统的利用率，缩短电池的使用寿命。SOC均衡控制分为相间均衡控制和相内均衡控制。根据电网接入方式的不同可将链式系统分为星形与三角形两种，链式系统根据不同的接入电网方式具有不同的控制自由度。对于三角形接线系统没有物理上的中性点，但具有可控的零序环流，通过调节零序电流相量可以达到相间SOC均衡控制；星形接线系统中中性点电位的选取引入了可控的零序电压，可通过调节其幅值和相位来改变各相之间的功率分布，达到相间SOC均衡控制目的。文献《储能系统荷电状态的均衡方法及装置.申请号：201510907073.3》提供了一种储能系统荷电状态的均衡方法及装置，但没有给出均衡阈值的确定方法。而在实际中，均衡阈值的确定十分重要，合理的均衡阈值能够有效提高电池的循环寿命。因此，需要提供一种链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，该方法包括以下步骤：S1：电池组中第i个电池模块可充放电的最大时长Ti：其中：SNi为第i个电池模块的额定容量，Ii为电池的充放电电流，b为电池正常工作范围SOC最大值，a为电池正常工作范围SOC最小值；S2：计算电池组中第i个电池模块SOC的下降率ki：S3：计算电池组的平均荷电状态值其中：N为电池组中电池模块的总数量，SOCi为电池组中第i个电池模块的荷电状态值，i、N为自然数且1≤i≤N；S4：计算电池组的不均衡度ε：S5：计算电池组荷电状态的第一均衡阈值εlow：S6：第一均衡控制策略启动判断：当电池组的实际不均衡度ε大于εlow时，启动第一均衡控制策略。优选地，b取值为100％，a取值为30％。进一步优选地，第一均衡控制策略为一次充放电过程调节。优选地，当电池组的实际不均衡度ε大于εhigh时，启动第二均衡控制策略：其中，εhigh为电池组荷电状态的第二均衡阈值。进一步优选地，第二均衡控制策略为多次充放电过程调节。优选地，当电池组的实际不均衡度ε小于εlow时，退出电池自均衡控制。本专利技术的另一个目的在于提供一种储能电池荷电状态均衡阈值的确定方法。为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种储能电池荷电状态均衡阈值的确定方法，该方法包括以下步骤：S1：计算储能电池中第j个电池组的平均荷电状态值SOCj：其中，N为第j个电池组中电池模块的总数量，SOCi为电池组中第i个电池模块的荷电状态值，i、N为自然数且1≤i≤N；S2：计算储能电池的平均荷电状态值其中：M为储能电池中电池组的总数量，SOCj为储能电池中第j个电池组的平均荷电状态值，j、M为自然数且1≤j≤M；S3：计算储能电池的不均衡度ε'：S4：确定εydis为放电均衡阈值，εycha为充电均衡阈值，且放电过程中，若ε'大于εydis，则启动均衡控制策略；充电过程中，若ε'大于εycha，则启动均衡控制策略。优选地，放电均衡阈值εydis和充电均衡阈值εycha根据下式确定：其中，SOCmin为储能电池中M个电池组平均荷电状态值中的最小值，SOCmax为储能电池中M个电池组平均荷电状态值中的最大值。优选地，以时间为X轴，以电池荷电状态值为Y轴，构建储能电池工作区域(X，Y)，并将工作区域中电荷状态值为65％～100％对应的区域定义为I区，将工作区域中电荷状态值为30％～65％对应的区域定义为II区，放电均衡阈值εydis和充电均衡阈值εycha满足下式：放电过程电池SOC工作的最低限值为30％，放电均衡阈值εydis满足：充电过程电池SOC工作的最高限值为100％，充电均衡阈值εycha满足：本专利技术的有益效果如下：本专利技术中的一种链式储能系统中电池荷电状态均衡阈值的确定方法，基于不均衡度的思想，提出的电池组荷电状态均衡阈值的确定方法及储能电池荷电状态均衡阈值的确定方法，通过合理的均衡阈值，能够有效的提高电池的循环寿命。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出电池SOC不均衡状态(1)的示意图。图2示出电池SOC不均衡状态(2)的示意图。图3示出电池SOC不均衡状态(3)的示意图。图4示出电池组荷电状态均衡阈值的确定方法步骤图。图5示出电池SOC工作区域示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。荷电状态SOC值是一个表示与电流、温度、电压、电池使用时间等相关的非线性变量。对于电池组来说，多个电池模块SOC不均衡的情况可归纳为以下3种：(1)如图1所示，个别电池模块SOC值远高于整体平均值；(2)如图2所示，个别电池模块SOC值远低于整体平均值；(3)如图3所示，一部分电池模块SOC值比整体平均值高，另外一部分比整体平均值低，虽较为分散但分布均匀。如图4所示，一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，该方法包括以下步骤：S1：假设第i个电池模块以恒定功率Pi放电/充电，其额定电压为VNi，放/充电电流：电池组中第i个电池模块可充放电的最大时长Ti：其中：SNi为第i个电池模块的额定容量，Ii为电池的充放电电流，b为电池正常工作范围SOC最大值，a为电池正常工作范围SOC最小值；本专利技术中，电池SOC从100％放电至30％的时长为(即为电池可充放电的最大时长)：S2：理论计算，在时间t内SOC下降值为：进一步地，计算电池组中第i个电池模块SOC的下降率ki：S3：计算电池组的平均荷电状态值其中：N为电池组中电池模块的总数量，SOCi为电池组中第i个电池模块的荷电状态值，i、N为自然数且1≤i≤N；S4：计算电池组的不均衡度ε：S5：确定均衡阈值：为了能在时间t内达到均衡的目标，要求理论计算值略大于实际值：由此，得到第i个电池的不均衡度为：即当检测到电池组不均衡度满足ε≥εlow时，启动均衡控制策略，具体地：1)、当电池组的实际不均衡度ε大于εlow时，启动第一均衡控制策略，第一均衡控制策略为一次充放电过程调节：其中，εlow为电池组荷电状态的第一均衡阈值。2)、当电池组的实际不均衡度ε大于εhigh时，启动第二均衡控制策略，第二均衡控制策略为多次充放电过程调节：其中，εhigh本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：电池组中第i个电池模块可充放电的最大时长T

【技术特征摘要】
1.一种电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1：电池组中第i个电池模块可充放电的最大时长Ti：其中：SNi为第i个电池模块的额定容量，Ii为电池的充放电电流，b为电池正常工作范围SOC最大值，a为电池正常工作范围SOC最小值；S2：计算电池组中第i个电池模块SOC的下降率ki：S3：计算电池组的平均荷电状态值其中：N为电池组中电池模块的总数量，SOCi为电池组中第i个电池模块的荷电状态值，i、N为自然数且1≤i≤N；S4：计算电池组的不均衡度ε：S5：计算电池组荷电状态的第一均衡阈值εlow：S6：第一均衡控制策略启动判断：当电池组的实际不均衡度ε大于εlow时，启动第一均衡控制策略。2.根据权利要求1所述的电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，b取值为100％，a取值为30％。3.根据权利要求1所述的电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，所述第一均衡控制策略为一次充放电过程调节。4.根据权利要求1所述的电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，当电池组的实际不均衡度ε大于εhigh时，启动第二均衡控制策略：其中，εhigh为电池组荷电状态的第二均衡阈值。5.根据权利要求4所述的电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，所述第二均衡控制策略为多次充放电过程调节。6.根据权利要求1所述的电池组荷电状态均衡阈值的确定方法，其特征在于，当电池组的实际不均衡度ε小于εlow时，退出电池自均衡控制。7.一种储能电池荷电状态均衡阈值的确...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊勇，郝亮亮，刘自程，
申请(专利权)人：苏州海德蓝电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32