一种多维感知的储能电池管理系统技术方案

本发明专利技术涉及储能系统电池管理领域，特别涉及一种多维感知的储能电池管理系统。本发明专利技术公开了一种多维感知的储能电池管理系统，包括：电池管理模块、感知检测模块和电池簇管理模块；其中，感知检测模块，用于检测电池外部参数的感知信息，并将感知信息传送给电池管理单元；电池管理模块，用于检测电池自身的感知信息，并将自身感知信息和感知检测模块传来的感知信息共同传送给电池簇管理单元；电池簇管理模块，用于对电池管理模块传来的所有感知信息进行整合，并进行数据处理分析，进而估算电池安全状态。该方法解决了现有电池管理系统只能采集电池电压、电流、电池外部温度，电池状态测量不准的问题。提高了电池管理的可靠性和安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种多维感知的储能电池管理系统


[0001]本专利技术涉及储能系统电池管理领域，特别涉及一种多维感知的储能电池管理系统。

技术介绍

[0002]1.1
技术介绍

[0003]由于风能、太阳能等新能源发电其固有的间歇性、随机性的特点，会对电网的安全、稳定运行带来不利影响。发展储能技术，可以提高其运行质量。在电化学储能电站中，电池管理系统对电池堆的寿命以及整个储能系统的安全性有着至关重要的作用。
[0004]现有的电池管理系统大都是从电动汽车电池管理系统直接引用过来。相对于电动汽车，兆瓦级储能系统的单体电池容量更大，电池数量更多，串联电压更高，对电池的一致性要求更高，完全问题更突出。
[0005]储能系统的安全问题是储能产业发展的痛点和难点，一直没有解决，所以电池安全状态分析是对电池管理系统极为重要的要求。但是当前面临的瓶颈是：现有电池管理系统只能采集电池电压、电流、电池外部温度，感知维度、范围窄，无法真正感知电池内部的变化，以至于电芯发生内部热失控，短路情况无法及时给予安全预警。
[0006]1.2与本专利技术相关的现有技术
[0007]1.2.1现有技术一的技术方案
[0008]公开号为CN 103227494 B的中国专利公开了一种储能电池管理系统：该技术方案采用三层管理架构，底层电池管理单元BMU负责采集单体电池电压、温度；中间层簇管理单元BCU负责电池控制策略和电池SOC(state of charge，电池剩余电量)/SOH(state of health，电池健康度)计算；顶层电池信息管理单元BAU负责通讯和系统信息处理。
[0009]1.2.2现有技术一的缺点
[0010]该技术的底层电池管理单元BMU只能采集单体电池的电压和电池外部温度，一般采集温度点在电池连接铜排上，铜排是良好散热体，会耗散一部分热量，而且采集温度点无法覆盖电池箱内的每一节电池，导致温度测量并不准确，无法反映电池内部真实温度，也就无法准确计算电池容量、电池健康度及电池安全状态。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的在于针对储能电池管理系统存在的上述问题，为了提高储能电池容量、电池健康度检测准确度，有效开展电池安全预警，提出了一种多维感知的储能电池管理系统。
[0012]为达到上述目的，本专利技术通过下述技术方案实现。
[0013]本专利技术提出了一种多维感知的储能电池管理系统，所述系统包括：电池管理模块、感知检测模块和电池簇管理模块；其中，
[0014]所述感知检测模块，用于检测电池外部参数的感知信息，并将感知信息传送给电
池管理单元；
[0015]所述电池管理模块，用于检测电池自身的感知信息，并将自身感知信息和感知检测模块传来的感知信息共同传送给电池簇管理单元；
[0016]所述电池簇管理模块，包括数据处理单元；数据处理单元用于对电池管理模块传来的所有感知信息进行整合，并进行数据处理分析，进而估算电池SOC和/或SOH以及进行电池安全状态评估。
[0017]作为上述技术方案的改进之一，所述感知探测模块包括：安全检测单元和红外探测单元；其中，
[0018]所述安全检测单元，用于进行电池气体检测和电池压力检测；
[0019]所述红外探测单元，用于进行电池温度检测。
[0020]作为上述技术方案的改进之一，所述安全检测单元包括：电池气体检测传感器和电池压力检测传感器；其中，
[0021]所述电池气体检测传感器，用于检测电池在热失控过程中产生的气体，包括CO和H2；
[0022]所述电池压力检测传感器，用于检测电池减压阀的压力变化。
[0023]作为上述技术方案的改进之一，所述安全检测单元安装在电池箱内；所述电池气体检测传感器以及电池压力检测传感器均部署在电池箱内每一节单体电池的减压阀处。
[0024]作为上述技术方案的改进之一，所述红外探测单元安装在电池架上，用于通过红外技术对电池的内部温度进行检测。
[0025]作为上述技术方案的改进之一，电池管理模块包括：内阻检测单元和电压检测单元；其中，
[0026]所述内阻检测单元，用于检测电池的内部阻抗；
[0027]所述电压检测单元，用于检测电池的电压。
[0028]作为上述技术方案的改进之一，所述估算电池SOC和/或SOH，具体包括：
[0029]基于神经网络构建锂电池离散SOC和/或SOH模型；
[0030]提取历史电压、电流、温度、内阻，以及SOC和/或SOH，建立训练数据集，采用ELM算法对锂电池离散SOC和/或SOH模型进行训练，模拟逼近电压、电流、温度、内阻与SOC之间的非线性关系，和/或电压、电流、温度、内阻与SOH之间的非线性关系；
[0031]将采集的电压、电流、温度和内阻输入训练好的锂电池离散模型，输出SOC和/或SOH。
[0032]作为上述技术方案的改进之一，所述估算电池SOC和/或SOH，还包括：
[0033]利用无迹卡尔曼滤波器对输出的电池当前SOC和/或SOH进行修正。
[0034]作为上述技术方案的改进之一，所述进行电池安全状态评估，具体包括：
[0035]利用电压变化、电流变化、温度变化和内阻变化动态数据，开展电池一致性、内部状态预测分析，提前甄别出微损伤电池；
[0036]根据气体、压力和温度数据，在电池热失控前期进行预警；
[0037]根据电压、电流、温度、内阻、SOC和SOH多维参数，获得电池电压一致性表现、温度一致性表现、容量一致性表现、充放电倍率一致性表现和充放电深度表现一致性，进而综合评价电池安全状态。
[0038]作为上述技术方案的改进之一，所述电池簇管理模块还包括电池电流检测单元，用于检测电池电流。
[0039]本专利技术与现有技术相比优点在于：
[0040]1.本专利技术电池管理系统不仅能采集电池电压、电流、电池外部温度，还能采集电池内部的感知信息，实现对电池状态进行实时精确检测；
[0041]2.本专利技术电池管理系统根据采集的动态信息，在电池电芯发生微损伤、短路或者热失控等异常情况时给予安全预警及应急处理；
[0042]3.本专利技术电池管理系统还根据采集的多维感知信息全方位评估电池的安全状态，配合储能变流器开展充放电控制，实时开展电池均衡，提高电池寿命以及充放电效率。
附图说明
[0043]图1为多维感知储能电池管理系统架构图。
具体实施方式
[0044]以下结合实施例进一步说明本专利技术所提供的技术方案。
[0045]图1为多维感知储能电池管理单元系统架构，扩展了感知范围，感知对象从之前的电压、电流、外部温度采集增加了单体电池气体检测、单体电池压力检测、单体电池内阻检测、单体电池内部温度检测。
[0046]从图1可知，系统架构包括四大部分：安全检测模块、电池管理单元、红外探测模块、电池簇管理单元。它们之间的逻辑关系是：安全检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多维感知的储能电池管理系统，其特征在于，所述系统包括：电池管理模块、感知检测模块和电池簇管理模块；其中，所述感知检测模块，用于检测电池外部参数的感知信息，并将感知信息传送给电池管理单元；所述电池管理模块，用于检测电池自身的感知信息，并将自身感知信息和感知检测模块传来的感知信息共同传送给电池簇管理单元；所述电池簇管理模块，包括数据处理单元；数据处理单元用于对电池管理模块传来的所有感知信息进行整合，并进行数据处理分析，进而估算电池SOC和/或SOH以及进行电池安全状态评估。2.根据权利要求1所述的多维感知的储能电池管理系统，其特征在于，所述感知探测模块包括：安全检测单元和红外探测单元；其中，所述安全检测单元，用于进行电池气体检测和电池压力检测；所述红外探测单元，用于进行电池温度检测。3.根据权利要求2所述的多维感知的储能电池管理系统，其特征在于，所述安全检测单元包括：电池气体检测传感器和电池压力检测传感器；其中，所述电池气体检测传感器，用于检测电池在热失控过程中产生的气体，包括CO和H2；所述电池压力检测传感器，用于检测电池减压阀的压力变化。4.根据权利要求3所述的多维感知的储能电池管理系统，其特征在于，所述安全检测单元安装在电池箱内；所述电池气体检测传感器以及电池压力检测传感器均部署在电池箱内每一节单体电池的减压阀处。5.根据权利要求2所述的多维感知的储能电池管理系统，其特征在于，所述红外探测单元安装在电池架上，用于通过红外技术对电池的内部温度进行检测。6.根据权利要求1所述的多维感知的储能电池管理系统，其特征在于，电池管理模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，连湛伟，刘智勋，王逸超，孙鹏，克潇，李亚琪，陈子岩，高静，郭光朝，刘闯，
申请(专利权)人：新源智储能源发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：