基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略制造技术

本发明专利技术公开了种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，包括如下步骤：基于各单元电池SOC参数，计算退役动力电池储能系统中各单元电池SOC与退役动力电池储能系统的总平均SOC的差值，对上述差值进行PI校正，得到各单元电池充、放电功率比例值；基于各单元电池充、放电功率比例值，计算各单元电池充、放电给定功率，按照各单元电池充、放电给定功率对相应单元电池进行充、放电，从而去平衡各单元电池的SOC水平，最终使退役动力电池储能系统各单元电池的SOC趋于一致。系统各单元电池的SOC趋于一致。系统各单元电池的SOC趋于一致。

【技术实现步骤摘要】
基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略


[0001]本专利技术涉及一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，属于退役动力电池储能系统智能调节SOC一致性


技术介绍

[0002]随着电动汽车电池的大量退役和电力储能需求的增长，动力电池退役后规模化应用于储能系统成为技术趋势之一。
[0003]退役动力电池由于充、放电性能下降，充、放电倍率仅为新电池的一半甚至更低，已经无法满足电动汽车的使用需求，但仍然可以在电力储能中继续发挥价值。动力电池退役后仍具有高能量密度，属于高能量载体，但模块内单体电池放电容量的不一致性会使得此类电池运行效果不佳。由于梯次动力电池在车辆上运行时环境条件、使用时间等条件的差异较大，会导致动力电池退役后每个电池包之间的容量、内阻特性等参数出现差异，进而会造成不同的梯次电池储能单元(多个动力电池包串联组成，以下简称单元电池)在按照相同的功率进行充、放电时，其SOC变化速率差异较大。当电池模块充、放电时，电池模块内单体电池流过的电流应时刻保持一致，每节电池累积充、放电量应该是相当的。但单体电池老化速率和自放电率并不相同，导致单体电池的可放电量出现偏差，使单元电池充、放电速率一致性变差，单体电压过早充电保护或过早放电保护，结果使单元电池的可放电量下降。也正是因为以上原因，用同样的充电功率给到各单元电池，经过同样的时间进行充电后，一部分单元电池因为退役前损耗较大，仅需时间t1即可充满，即SOC达到100％。而另外一部分单元电池损耗较小，在同样的起始SOC条件下，经过t1并不能充满，这就会导致各储能单元电池之间SOC不一致；同样，在放电的情况下，经过同样的放电时间t2后，部分单元电池已经放电完成，另一部分单元电池仍未完成放电，这也会导致各单元电池之间的SOC不一致。长此以往，各储能单元之间的SOC差异会越来越大，这会使整个储能系统的充、放电管理变得比较困难，需要频繁的进行储能电池的SOC的重新标定，进而会大幅度的降低整个梯次电池储能系统的可利用率。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，解决了现有技术中退役动力电池充、放电SOC不一致的问题。
[0005]为了实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，包括如下步骤：
[0007]基于各单元电池SOC参数，计算退役动力电池储能系统中各单元电池SOC与退役动力电池储能系统的总平均SOC的差值；
[0008]对上述差值进行PI校正，得到各单元电池充、放电功率比例值；
[0009]基于各单元电池充、放电功率比例值，计算各单元电池充、放电给定功率；
[0010]按照各单元电池充、放电给定功率，由EMS对相应单元电池进行充、放电。
[0011]进一步地，前述退役动力电池储能系统总平均SOC的计算公式为：
[0012][0013]式中：
[0014]SOC
i
表示退役动力电池储能系统中第i个单元电池的SOC，i＝1,2
……
n；
[0015]n表示该退役动力电池储能系统中的单元电池数量；
[0016]表示退役动力电池储能系统的总平均SOC。
[0017]进一步地，前述退役动力电池储能系统中各单元电池SOC与退役动力电池储能系统的总平均SOC的差值的计算公式为：
[0018][0019]式中：ΔSOC
i
表示第i个单元电池与退役动力电池储能系统总平均SOC的差值。
[0020]进一步地，前述计算各单元电池充、放电功率比例值的步骤包括：
[0021]将ΔSOC
i
通过PI校正环节进行校正，得到K
i
(i＝1,2
……
n)，所述K
i
表示第i个单元电池充、放电功率比例值，
[0022]进一步地，前述PI校正环节的开环传递函数为：
[0023][0024]式中：
[0025]k
p
——PI校正环节的比例系数；
[0026]k
i
——PI调节器的积分系数。
[0027]进一步地，前述各单元电池充、放电给定功率的计算公式为：
[0028]P
i_ref
＝K
i
×
P
s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0029]式中：
[0030]P
s
表示退役动力电池储能系统的总充、放电功率指令值；
[0031]P
i_ref
表示第i个单元电池充、放电功率给定值。
[0032]本专利技术所达到的有益效果：
[0033]1、动力电池在电车上工作一段时间后，其性能会大幅度降低，不足以为电车提供足量的电力，但此时动力电池还未达到废弃程度，将其收集起来，重新利用，可以为其他设备提供电力，降低了成本，也能将资源利用更大化，降低环境污。
[0034]2、退役后的动力电池的损耗各不相同，如果按照统一的充电功率进行充电，会导致整个动力电池的充电速率不平衡，采用本专利技术方法可以使退役动力电池系统的各电池充、放电速率保持平衡，避免退役动力电池的损坏，延长使用寿命。
附图说明
[0035]图1为本专利技术退役动力电池储能系统框图；
[0036]图2为本专利技术系统控制策略流程图。
具体实施方式
[0037]下面通过附图以及具体实施例对本专利技术技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0038]本实施例公开了一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，其系统如图1所示，包括储能能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)、退役动力电池系统，退役动力电池系统包括电池管理系统(BMS)和至少一个以上的退役动力单元电池。
[0039]结合图2可知，根据各单元退役动力电池的SOC与退役动力电池储能系统的平均SOC的差异ΔSOC
i
，经PI校正环节后得到各单元电池的充、放电功率比例值K
i
，再结合退役动力电池储能系统总充、放电功率指令值P
s
，得到各单元电池充、放电功率给定值P
i_ref
，从而修正各单元电池的充、放电功率，最终实现各单元役动力电池SOC保持一致。其具体步骤如下：
[0040]1、EMS采集由各单元电池BMS上送的荷电状态SOC
i
，并计算退役动力电池储能系统的总平均SOC：
[0041][0042]式中：
[0043]SOC
i...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，其特征在于，包括如下步骤：基于各单元电池SOC参数，计算退役动力电池储能系统中各单元电池SOC与退役动力电池储能系统的总平均SOC的差值；对上述差值进行PI校正，得到各单元电池充、放电功率比例值；基于各单元电池充、放电功率比例值，计算各单元电池充、放电给定功率；按照各单元电池充、放电给定功率，由EMS对相应单元电池进行充、放电。2.根据权利要求1所述的一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，其特征在于，所述退役动力电池储能系统总平均SOC的计算公式为：式中：SOC
i
表示退役动力电池储能系统中第i个单元电池的SOC，i＝1,2
……
n；n表示该退役动力电池储能系统中的单元电池数量；表示退役动力电池储能系统的总平均SOC。3.根据权利要求2所述的一种基于充、放电功率主动智能调节的电池SOC一致性控制策略，其特征在于，所述退役动力电池储能系统中各单元电池SOC与退役动力电池储能系统的总平均SOC的差值的计算公式为：式中：ΔSOC
i
表示第i个单元电池与退役动力电池储能系统总平均SOC的差值。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱昌煜，赵磊，刘钰磊，王昶旭，李凌峰，李阳，占柯宇，谢磊，丁明进，
申请(专利权)人：华电内蒙古能源有限公司，
类型：发明
国别省市：