一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法技术方案

本发明专利技术提出一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法，获取数据中心电池储能系统放电、放电后静置、充电及充电后静置四个阶段的电压、电流和温度数据，利用皮尔逊相关系数分析数据平均值、方差、样本熵和容量的相关性，选取相关性较大的放电电压方差作为容量的评估参数，进而通过本发明专利技术提出的SOH评估方法计算其余电池的容量，从而实现电池储能系统的SOH估计。SOH估计。SOH估计。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法


[0001]本专利技术属于电池储能系统智能运维领域，具体涉及一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法。

技术介绍

[0002][0003]作为新型储能的重要组成部分，电池储能因能量密度大、安装灵活、结构紧密等特点越来越受到人们的青睐。数据中心应用时大量电芯通过串并联组成电池储能系统，但随着电池储能系统运行时间的逐渐增加，因材料活性、运行环境等变化，单体电池电压、容量、温度逐渐出现差异性，导致电池间不一致性逐渐变大，降低了系统的使用寿命。为了保证数据中心的可靠供电，其不间断电源由电池系统组成，长期的闲置使其健康状态难以把握。因此，考虑电池间的一致性与供电可靠性，开展数据中心电池储能系统的电池SOH评估十分重要。常规方法需要对系统中的每一个电池进行SOH估计，由于SOH估计方法普遍比较复杂，计算过程多次重复，计算复杂度会大大增加，因此，探寻更容易获得的信号来评估电池的容量一致性势在必行。

技术实现思路

[0004]为克服现有技术的缺点，本专利技术提出一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法，获取数据中心电池储能系统放电、放电后静置、充电及充电后静置四个阶段的电压、电流和温度数据，利用皮尔逊相关系数分析数据平均值、方差、样本熵和容量的相关性，选取相关性较大的放电电压方差作为容量的评估参数，进而通过本专利技术提出的SOH评估方法计算其余电池的容量，从而实现电池储能系统的SOH估计。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
>[0006]一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法，通过获取所述数据中心电池储能系统中一个电池单元的放电、放电后静置、充电及充电后静置四个阶段的电压、电流和温度数据，利用皮尔逊相关系数分析所述数据的平均值、方差、样本熵和容量的相关性，选取相关性较大的放电电压方差作为容量的评估参数，进而计算所述电池储能系统中的其他电池单元的容量，从而实现电池储能系统的SOH估计。
[0007]进一步地，所述计算所述电池储能系统中的其他电池单元的容量包括：
[0008]电池单元SOH以相对容量表征，所述相对容量为电池当前容量与寿命终止容量差和额定容量与寿命终止容量差的比值：
[0009][0010]式中，C
i
为当前容量，C
n
为额定容量，C
end
为电池寿命终止时的容量；
[0011]同一电池储能系统中的不同电池单元的容量计算公式为：
[0012][0013]式中，C
min
为电池储能系统中已知的电池最小容量，C
max
为电池储能系统中已知的最大容量，C
t
是任意一个电池单元的容量，C
t
SOH为电池单元t的相对健康状态；
[0014]根据电压、电流和温度数据，以及和容量成线性关系的参数，进而通过等效计算获取任意一个电池单元的容量：
[0015][0016]式中，f为和容量成线性关系的函数。
[0017]进一步地，以放电电压的方差为评价指标，在已知电池储能系统中任意两个电池单元容量的情况下，估算其余电池单元的容量，公式如下：
[0018][0019]式中，下标i1和i2为任意两个电池单元的标号，s为方差。
[0020]有益效果：
[0021]本专利技术只需获取电池放电阶段的电压数据，就可以精确评估出系统中其余电池的容量，所需数据易获取，整体计算成本低，对硬件的依赖性也较低，非常适合实际应用。
附图说明
[0022]图1a，图1b，图1c为放电阶段电压、电流和温度示意图；其中，图1a为放电阶段电压，图1b为放电阶段电流，图1c为放电阶段温度；
[0023]图2a，图2b为放电静置阶段电压和温度示意图；其中，图2a为放电静置阶段电压，图2b为放电静置阶段温度；
[0024]图3a，图3b，图3c为充电阶段电压、电流和温度示意图；其中，图3a为充电阶段电压，图3b为充电阶段电流，图3c为充电阶段温度；
[0025]图4a，图4b为充电静置阶段电压和温度示意图；其中，图4a为充电静置阶段电压，图4b为充电静置阶段温度。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0027]本专利技术的一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法，通过获取数据中心电池储能系统放电、放电后静置、充电及充电后静置四个阶段的电压、电流和温度数据，利用皮尔逊相关系数分析数据平均值、方差、样本熵和容量的相关性，选取相关性较大的放电电压方差作为容量的评估参数，进而通过本专利技术提出的SOH评估方法计算其余电池的容量，从而实现电池储能系统的SOH估计。
[0028]当电池SOH以相对容量表征时，为电池当前容量与寿命终止容量差，和额定容量与寿命终止容量差的比值。
[0029][0030]式中，C
i
为当前容量，C
n
为额定容量，C
end
为电池寿命终止时的容量。
[0031]基于上述定义，本专利技术将同一系统中的不同电池单元的容量计算方法定义如下
[0032][0033]式中，C
min
为电池储能系统中已知的电池最小容量，C
max
为系统中已知的最大容量，C
t
是任意一个电池单元的容量，C
t
SOH为电池单元t的相对健康状态。
[0034]由于电池容量测量难度较大，因此，从电压、电流和温度等易测量的数据入手，探寻和容量成线性关系的参数，进而通过等效计算获取任意一个电池单元的容量。
[0035][0036]式中，f为和容量成线性关系的函数。
[0037]本专利技术以放电电压的方差为评价指标，在已知电池储能系统中任意两个电池容量的情况下，估算其余电池的容量，公式如下：
[0038][0039]式中，下标i1和i2为任意两个电池的标号，s为方差。
[0040]下面以具体实施例详细说明本专利技术。
[0041]将数据中心四节电池采用恒功率放电循环：电池以15W的功率放电，直到电压至3.2V；之后在没有放电电流的时候静置一段时间；然后，电池以2A(恒流)充电，直至4.2V，此时切换到恒电压模式，继续对电池充电，直到充电电流降至0.01A以下；之后电池在没有充电电流的时候静置一段时间。
[0042]四节电池的容量如表1所示，通过相同的充放电循环后，选取其同时段的衰减后容量进行分析。
[0043]表1四节电池容量
[0044][0045]获取放电、放电后静置、充电及充电后静置四个阶段的电压、电流和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法，其特征在于：通过获取所述数据中心电池储能系统中一个电池单元的放电、放电后静置、充电及充电后静置四个阶段的电压、电流和温度数据，利用皮尔逊相关系数分析所述数据的平均值、方差、样本熵和容量的相关性，选取相关性较大的放电电压方差作为容量的评估参数，进而计算所述电池储能系统中其他电池单元的容量，从而实现电池储能系统的SOH估计。2.根据权利要求1所述的一种适用于数据中心的电池储能系统容量估计方法，其特征在于：所述计算所述电池储能系统中其他电池单元的容量包括：电池单元SOH以相对容量表征，所述相对容量为电池当前容量与寿命终止容量差和额定容量与寿命终止容量差的比值：式中，C
i
为当前容量，C
n
为额定容量，C
end
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇琦，李毓烜，彭鹏，孙万洲，唐西胜，孙玉树，赵宇鑫，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：