一种大型储能系统电池的SOC校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种大型储能系统电池的SOC校准方法，包括电池管理系统、校准模块、信息发送模块、充放电控制装置和多个并联的电池簇，所述电池管理系统获取实时测量信息；所述校准模块接收信息，并进行电池SOC校准；所述信息发送模块将信息发送至校准模块和充放电控制装置；所述充放电控制装置控制电池簇充放电，本发明专利技术的有益效果在于：可实时的对SOC的计算值进行修正并检验，无论电池簇在工作状态还是静置状态，都可避免停机引起储能系统离线带来的损失，利用静置状态的校准重新计算充放电量，利用在线状态的校准，更新内阻值及SOH状态，循环更新，确保校准后的SOC值准确可靠，使得系统能够更加合理的进行充放电管理和状态预测。能够更加合理的进行充放电管理和状态预测。能够更加合理的进行充放电管理和状态预测。

【技术实现步骤摘要】
一种大型储能系统电池的SOC校准方法


[0001]本专利技术涉及化学储能
，具体为一种大型储能系统电池的SOC校准方法。

技术介绍

[0002]目前在化学储能领域，锂离子电池因其绿色环保、循环寿命长等优异特性成为大型储能的首选，广泛应用于风力、光伏等可再生能源的发电储能配套和电厂的调频调峰，大型储能设备，电池数量庞大，对荷电状态的准确度要求也越来越高，目前使用的SOC估算方法主要是安时积分法、开路电压法、卡尔曼滤波法和神经网络法。
[0003]然而现有技术仍存在诸多不足，SOC的估算方法虽然有很多，但是目前储能系统仍普遍使用安时积分法，并辅以一定的修正或定期校准来计算SOC，安时积分法的计算精度取决于初始状态和瞬时电流的检测精度，而系统中各电池簇之间的电芯并不是完全一致，所以各簇之间都会存在差异，各个电池簇之间得到的SOC值会存在偏差，长时间使用，偏差不断累加，所以需要定期校准，而现有的SOC校准方法，在校准期间，储能系统需要脱离正常工作状态，无法在电池工作状态完成校准，也就无法避免停机而引起的储能系统离线带来的损失，更不能确保校准后的SOC值准确可靠。
[0004]基于以上问题，亟待提出一种大型储能系统电池的SOC校准方法，在安时积分法的基础上，可实时的对SOC的计算值进行修正并检验，无论电池簇在工作状态还是静置状态，可避免停机引起储能系统离线带来的损失，利用静置状态的校准重新计算充放电量，利用在线状态的校准，更新内阻值及SOH状态，循环更新，确保校准后的SOC值准确可靠，使得系统能够更加合理的进行充放电管理和状态预测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大型储能系统电池的SOC校准方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种大型储能系统电池的SOC校准方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S1：在储能系统中电池组成pack包之前，抽取样品，在25℃环境下，进行各个阶段SOC的HPPC测试，计算得到每个SOC对应的电池内阻，设电池个数为n，则电池内阻为R1、R2、...、R
n
，记录在SOC-R表格中，同时将SOH作为内阻R的函数，后续每次更新内阻时，根据SOH与内阻R的函数关系，同步更新SOH，其中，SOH为电池健康状态；
[0009]步骤S2：首先对电池簇中的电池pack包进行电压检测，当高压pack包数量大于或等于低压pack包时，执行SOC校准程序，否则结束，因为当高压pack包数量多时会有过充风险，需要对SOC校准，过充危害高于过放危害，其中，高压pack包为电压≥电压阈值的电池pack包，低压pack包为电压<电压阈值的电池pack包，电压阈值为48V；
[0010]步骤S3：区分SOC校准的电池簇的工作状态，当电池簇静置时，保持静置状态并执行静置SOC校准程序，转步骤S4；当电池簇工作时，则执行在线SOC校准程序，转步骤S5；
[0011]步骤S4：所述静置SOC校准程序包括以下步骤：
[0012]S41：使电池处于工作状态并从电池管理系统中读取电池温度，且将检测周期调至预设值，预设值≤100ms，因为100ms内测得的内阻接近直流电阻，可减弱浓差扩散等的干扰；
[0013]S42：将测得的电压经测得的温度修正至25℃时的电压U
fixed
，对电压U
fixed-时间作图，并用一次线性函数递推，由当前时间至少向后递推30min，因为30min之后电压才趋于稳定，30min之前波动大，当30min内推导出的电压最小值与最大值之差的绝对值小于0.1mV时结束递推，设当前静置时的电压为U1，并将以后10min内的电压平均值作为当前静置时的电压U1，此时的电压U1可等同于开路电压，静置时，此时无负载或电流极小，两者可近似相等；
[0014]S43：查询开路电压与SOC关系图，即可得到与开路电压对应的SOC1，以对当前SOC进行校准。
[0015]步骤S5：所述在线SOC校准程序包括以下步骤：
[0016]S51：在线读取需要校准的电池簇中各电池的电压U、电流I以及温度T；
[0017]S52：根据当前电池的工作状态，判断当前SOC区间，然后调入下一个SOC区间的内阻，计算得到V
SOC
，此时V
SOC
等同于开路电压，其中0％-10％为第一SOC区间，10％-20％为第二SOC区间，20％-30％为第三SOC区间，...，90％-100％为第十SOC区间；
[0018]S53：查询开路电压与SOC关系图，根据此时的V
SOC
，查询到相应的SOC值并对当前的SOC进行校准；
[0019]S54：在所在区间完成完整的放电之后，重新计算内阻，存入之前的存储位置，将之前的内阻数据覆盖，更新内阻的同时更新SOH。
[0020]进一步的，所述HPPC测试包括以下步骤：
[0021]S1：电池满充满放，进行3次完整的容量测试，并计算电池的容量；
[0022]S2：电池充满电，搁置1h，将电池用1C倍率放电10％DOD，搁置1h；
[0023]S3：对电池进行3C放电10s，休眠30s，以3C充电10s，搁置1h，计算直流内阻R1；
[0024]S4：以1C倍率放电调整至20％DOD，搁置1h；
[0025]S5：对电池进行3C放电10s，休眠30s，以3C充电10s，搁置1h，计算直流内阻R2；
[0026]S6：重复步骤S24、S25直至电池放电至90％DOD；
[0027]S7：将电池以1C倍率放电至100％DOD，测试结束，并将结果记录在SOC-R表格中，
[0028]其中，DOD即电池每次放出的容量，
[0029]进一步的，所述步骤S1中电池内阻和SOH的函数关系如下：
[0030][0031]其中，R
EOL
为电池寿命终止时的内阻，R
new
为出厂时的内阻，R为当前内阻。
[0032]进一步的，所述在线SOC校准程序的步骤S52中V
SOC
计算式如下：
[0033]V
SOC
＝U1+IR
[0034]其中，U1为步骤S42中结束递推后10min内的电压平均值，I为电池管理系统测得的实时电流，R为电池管理系统测得的实时电阻，
[0035]所述在线SOC校准程序的步骤S54中某时刻t的实时内阻重新计算的计算式如下：
[0036][0037][0038]V
soc(t)
＝f(SOC(t)T)
[0039]联立方程组中V
soc(t)
为SOC(t)和温度T的函数的函数，SOC0为初始SOC，K
T
为温度补偿系数，η为库伦效率，Q
N
为此次校本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型储能系统电池的SOC校准方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：在储能系统中电池组成pack包之前，抽取样品，在一定温度环境下，进行各个阶段SOC的HPPC测试，计算得到每个SOC对应的电池内阻，设电池个数为n，则电池内阻为R1、R2、...、Rn，记录在SOC-R表格中，同时将SOH作为内阻R的函数，后续每次更新内阻时，根据SOH与内阻R的函数关系，同步更新SOH，其中，SOH为电池健康状态；步骤S2：首先对电池簇中的电池pack包进行电压检测，当高压pack包数量大于或等于低压pack包时，执行SOC校准程序，否则结束，其中，高压pack包为电压≥电压阈值的电池pack包，低压pack包为电压<电压阈值的电池pack包；步骤S3：区分SOC校准的电池簇的工作状态，当电池簇静置时，保持静置状态并执行静置SOC校准程序，转步骤S4；当电池簇工作时，则执行在线SOC校准程序，转步骤S5；步骤S4：所述静置SOC校准程序包括以下步骤：S41：使电池处于工作状态并从电池管理系统中读取电池温度，且将检测周期调至预设值；S42：将测得的电压经测得的温度修正至指定温度时的电压U
fixed
，对电压U
fixed-时间作图，并用一次线性函数递推，由当前时间至少向后递推30min，当30min内推导出的电压最小值与最大值之差的绝对值小于0.1mV时结束递推，设当前静置时的电压为U1，并将以后10min内的电压平均值作为当前静置时的电压U1，此时的电压U1可等同于开路电压；S43：查询开路电压与SOC关系图，即可得到与开路电压对应的SOC1，以对当前SOC进行校准，步骤S5：所述在线SOC校准程序包括以下步骤：S51：在线读取需要校准的电池簇中各电池的电压U、电流I以及温度T；S52：根据当前电池的工作状态，判断当前SOC区间，然后调入下一个SOC区间的内阻，计算得到V
SOC
，此时V
SOC
等同于开路电压，其中0％-10％为第一SOC区间，10％-20％为第二SOC区间，20％-30％为第三SOC区间，...，90％-100％为第十SOC区间；S53：查询开路电压与SOC关系图，根据此时的V
SOC
，查询到相应的SOC值并对当前的SOC进行校准；S54：在所在区间完成完整的放电之后，重新计算内阻，存入之前的存储位置，将之前的内阻数据覆盖，更新内阻的同时更新SOH。2.根据权利要求1所述的一种大型储能系统电池的SOC校准方法，其特征在于：所述HPPC测试包括以下步骤：S21：电池满充满放，进行若干次完整的容量测试，并计算电池的容量；S22：电池充满电，搁置1h，将电池用1C倍率放电10％DOD，搁置1h；S23：对电池进行3C放电10s，休眠30s，以3C充电10s，搁置1h，计算直流内阻R1；S24：以1C倍率放电调整至20％DOD，搁置1h；S25：对电池进行3C放电10s，休眠30s，以3C充电10s，搁置1h，计算直流内阻R2；S26：重复步骤S24、S...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德华，杨泽乾，
申请(专利权)人：傲普上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：