基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法和装置，其中，该方法包括：在放电过程中获取负载电压需求或者在充电过程中获取充电电压需求，根据电压需求确定串联电池组的目标数量，根据每个电池组的状态信息确定目标数量的目标电池组，根据目标电池组内单体的状态信息确定目标电池单体，将包含目标电池单体的目标电池组接入系统，以对负载进行供电或者对电池组进行充电。本发明专利技术的放电策略能够支撑负载对于大功率的需求，充电策略能够解决单体间的均衡问题。策略能够解决单体间的均衡问题。策略能够解决单体间的均衡问题。

【技术实现步骤摘要】
基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法


[0001]本专利技术涉及电池系统领域，尤其涉及一种基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法和装置。

技术介绍

[0002]随着风电、光伏等大规模间歇式新能源并网，电网的稳定运行面临着新的挑战，而储能技术由于可以起到平抑波动、提高电能质量等作用，已经成为新型电力系统中不可或缺的一部分。其中，电化学储能由于其响应速度快、技术路线成熟等优点，已经得到人们的广泛关注。
[0003]电化学储能的核心是大规模电池系统及其管控。传统的电池系统为了满足负载电压和电流的需求，通常将大量的电池单体通过固定串并联的方式连接。然而，由于电池单体间存在差异性，这种固定连接的方式会存在“木桶效应”，即整个电池系统的性能取决于性能最差的电池单体，从而带来能量效率低、可靠性低等问题。
[0004]为了解决传统固定串并联系统的性能缺陷，一种动态可重构电池(Dynamically Reconfigurable Battery,DRB)网络被提出并得到广泛应用。这种电池网络将电池单体与电力电子开关深度耦合，通过开关的高频动作，实现电池网络拓扑的毫秒级重构，从而可以灵活地满足负载的电压电流需求，同时实现电池单体间的平衡，提高系统的使用寿命和运行效率。但是，DRB网络是一个动态复杂非线性网络，其控制策略的研究也是一个相当复杂且困难的问题。
[0005]DRB网络的控制策略受到国内外学者的广泛研究。目前常用的控制策略有动态规划、深度加强学习、N选k控制等。动态规划将复杂的问题分解成一个个子问题，并依次求解，但这种方式非常依赖电池模型和参数；深度加强学习通过不断训练产生相应的控制方法，但这种方式的计算量大且需要大量的训练数据，对硬件要求高，难以用于实时控制的场合；N选k的控制方法能够实现单体间的平衡，但现有的策略没有区分充电与放电过程的差异性，无法兼顾充放电过程的最优性能。因此，DRB系统需要一种新的控制策略，能够同时满足放电时对大功率负载的支撑和充电时对电池单体的均衡，以较低的运算成本实现电池系统充放电的实时控制。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本专利技术的目的在于同时满足放电过程对大功率的支撑和充电过程对电池单体的均衡，提出了一种基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法。
[0008]本专利技术的另一个目的在于提出基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制装置。
[0009]为达上述目的，本专利技术一方面提出了基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，在放电过程中，获取负载电压需求，根据所述负载电压需求确定需要串联电池组的第一目标数量，其中，每个电池组由若干个电池单体并联组成；
[0011]步骤2，获取可重构电池网络中每个电池组的第一状态信息，根据所述第一状态信息从所述可重构电池网络中选择所述第一目标数量的电池组作为第一目标电池组；
[0012]步骤3，获取所述第一目标电池组中每个电池单体的第二状态信息，将所述第二状态信息满足预设条件的电池单体作为第一目标电池单体；
[0013]步骤4，将包含所述第一目标电池单体的所述第一目标电池组接入系统，以对负载进行供电。
[0014]根据本专利技术实施例的基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法，在放电过程中获取负载电压需求或者在充电过程中获取充电电压需求，根据电压需求确定串联电池组的目标数量，根据每个电池组的状态信息确定目标数量的目标电池组，根据目标电池组内单体的状态信息确定目标电池单体，将包含目标电池单体的目标电池组接入系统，以对负载进行供电或者对电池组进行充电。本专利技术的放电策略能够支撑负载对于大功率的需求，充电策略能够解决单体间的均衡问题。
[0015]另外，根据本专利技术上述实施例的基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法还包括：
[0016]进一步地，所述步骤2包括：
[0017]计算所述可重构电池网络中每个电池组的第一荷电状态平均值，根据所述第一荷电状态平均值对多个电池组进行排序，从所述可重构电池网络中选取第一荷电状态平均值最高的所述第一目标数量的电池组作为所述第一目标电池组。
[0018]进一步地，所述步骤3包括：
[0019]计算所述第一目标电池组中每个电池单体的第一运行状态和第一荷电状态，在根据电池单体的第一运行状态判断电池单体处于非异常状态，且电池单体的第一荷电状态不低于荷电状态阈值时，确定电池单体为所述第一目标电池单体。
[0020]进一步地，在所述步骤4之后，还包括：
[0021]在所述负载发生变化时，或者，到达重构周期时，重新执行步骤1
‑
步骤4。
[0022]进一步地，所述方法还包括：
[0023]根据所述负载的电流大小和所述目标电池组的荷电状态确定所述重构周期。
[0024]进一步地，所述方法还包括：
[0025]步骤5，在充电过程中，获取充电电压需求，根据所述充电电压需求确定需要串联电池组的第二目标数量；
[0026]步骤6，获取可重构电池网络中每个电池组的第三状态信息，根据所述第三状态信息从所述可重构电池网络中选择所述第二目标数量的电池组作为第二目标电池组；
[0027]步骤7，获取所述第二目标电池组中每个电池单体的第四状态信息，将所述第四状态信息满足预设条件的部分电池单体作为第二目标电池单体；
[0028]步骤8，将包含所述第二目标电池单体的所述第二目标电池组接入系统，以对电池组进行充电。
[0029]进一步地，所述步骤6，包括：
[0030]计算所述可重构电池网络中每个电池组的第二荷电状态平均值，根据所述第二荷
电状态平均值对多个电池组进行排序，从所述可重构电池网络中选第二取荷电状态平均值最低的所述第二目标数量的电池组作为所述第二目标电池组。
[0031]进一步地，所述步骤7，包括：
[0032]计算所述第二目标电池组中每个电池单体的第二运行状态和第二荷电状态，在根据电池单体的第二运行状态判断电池单体处于非异常状态，且电池单体的第二荷电状态低于荷电状态阈值时，确定电池单体为所述第二目标电池单体的备选单体，从所述备选单体中选取荷电状态较低的部分单体作为所述第二目标电池单体。
[0033]为达到上述目的，本专利技术另一方面提出了一种基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制装置，包括：
[0034]第一确定模块，用于在放电过程中，获取负载电压需求，根据所述负载电压需求确定需要串联电池组的第一目标数量，其中，每个电池组由若干个电池单体并联组成；
[0035]第一选择模块，用于获取可重构电池网络中每个电池组的第一状态信息，根据所述第一状态信息从所述可重构电池网络中选择所述第一目标数量的电池组作为第一目标电池组；
[0036]第二选择模块，用于获取所述第一目标电池组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动态可重构电池网络的电池系统充放电控制方法，其特征在于，包括：步骤1，在放电过程中，获取负载电压需求，根据所述负载电压需求确定需要串联电池组的第一目标数量，其中，每个电池组由若干个电池单体并联组成；步骤2，获取可重构电池网络中每个电池组的第一状态信息，根据所述第一状态信息从所述可重构电池网络中选择所述第一目标数量的电池组作为第一目标电池组；步骤3，获取所述第一目标电池组中每个电池单体的第二状态信息，将所述第二状态信息满足预设条件的电池单体作为第一目标电池单体；步骤4，将包含所述第一目标电池单体的所述第一目标电池组接入系统，以对负载进行供电。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：计算所述可重构电池网络中每个电池组的第一荷电状态平均值，根据所述第一荷电状态平均值对多个电池组进行排序，从所述可重构电池网络中选取第一荷电状态平均值最高的所述第一目标数量的电池组作为所述第一目标电池组。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：计算所述第一目标电池组中每个电池单体的第一运行状态和第一荷电状态，在根据电池单体的第一运行状态判断电池单体处于非异常状态，且电池单体的第一荷电状态不低于荷电状态阈值时，确定电池单体为所述第一目标电池单体。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，在所述步骤4之后，还包括：在所述负载发生变化时，或者，到达重构周期时，重新执行步骤1
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步骤4。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：根据所述负载的电流大小和所述目标电池组的荷电状态确定所述重构周期。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：步骤5，在充电过程中，获取充电电压需求，根据所述充电电压需求确定需要串联电池组的第二目标数量；步骤6，获取可重构电池网络中每个电池组的第三状态信息，根据所述第三状态信息从所述可重构电池网络中选择所述第二目标数量的电池组作为第二目标电池组；步骤7，获取所述第二目标电池组中每个电池单体的第四状态信息，将所述第四状态信息满足预设条件的部分电池单体作为第二目标电池单体；步骤8，将包含所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张从佳，慈松，康重庆，周杨林，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：