一种基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，属于电池维护技术领域，该方法在放电过程中计算串联电池组各节电池的欧姆内阻；然后根据欧姆内阻计算各节电池可放容量、可充容量、可放容量平均值以及可充容量平均值；判断可放容量平均值是否小于可充容量平均值，若满足则以放电容量一致为目标进行主动均衡，若不满足则以充电容量一致为目标进行主动均衡；该方法在得到各节电池的可充容量与可放容量后，直接使用维护模块对剩余容量过大的电池进行维护和放电，对剩余容量较小的电池进行充电，实现了电池组基于容量的准确地主动均衡，弥补了现有技术的缺点，能在锂电池的生命周期中提供安全有效的平衡，延长其使用寿命。延长其使用寿命。延长其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法


[0001]本专利技术属于电池维护
，具体涉及一种储能系统的主动均衡方法。

技术介绍

[0002]目前，储能系统、电动汽车等应用需要使用大量的单电池串联或并串联成组。由于单电池有差异性的存在，这种差异在长期使用过程中难免会扩大，因而增加过充或过放的风险，同时亦会减低利用率。从长远来看，这种恶性循环会加速电池的损坏。因此，为进一步改善电池组的一致性、提高电池组的利用率，以及延长使用寿命，有必要对电池组进行均衡维护。
[0003]由于电池存在一致性问题，导致在长期充放电环境下，其容量、内阻、荷电状态等方面的差距越来越大。电池一致性问题直接决定着整个电池的使用性能，给储能系统的安全和健康带来隐患。因此，电池平衡是电池管理系统的关键。
[0004]维护的最基本目的是平衡电池之间剩余容量的差异。大部分目前通过电压来判读的维护方法能够反映电池的容量特性，但不能准确描述电池的剩余容量状态，也可能导致电池组过度平衡，使电池组的一致性变差。这是由于即使是同一电压锂电池的剩余容量也可能不同。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供一种在电池开路状态下，分析电池SOC(荷电状态)，并结合估算的欧姆内阻，实现电池组基于容量的主动均衡的方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提出的技术方案为：一种基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，所述储能系统包括串联电池组，对电池组进行OCV测试获取电池组的OCV
‑
>SOC(开路电压
‑
荷电状态)曲线，所述主动均衡方法包括如下步骤：
[0007]在放电过程中计算串联电池组各节电池的欧姆内阻R
n
；
[0008]通过OCV
‑
SOC曲线查询各节电池的SOC，并通过欧姆内阻估算各节电池的SOH(健康状态)，然后计算各节电池可放容量C
dis
‑
n
、可充容量C
chg
‑
n
、可放容量平均值C
dis
‑
avg
以及可充容量平均值C
chg
‑
avg
；
[0009]判断C
dis
‑
avg
是否小于C
chg
‑
avg
，若满足则以放电容量一致为目标进行主动均衡，若不满足则以充电容量一致为目标进行主动均衡；
[0010]以充电容量或放电容量一致为目标进行主动均衡时，对各节电池依次进行均衡状态检测，对充电容量或放电容量在目标均衡区间外的电池均进行主动均衡：高于目标均衡区间的采用放电均衡，低于目标区间的采用充电均衡，直至所有电池均满足均衡结束条件。
[0011]对上述技术方案的进一步设计为：所述步骤S1中计算各节电池欧姆内阻R
n
时温度在[20℃，30℃]范围内，电流在[0.2C，0.3C]范围内。
[0012]步骤S1中欧姆内阻的计算为在开路稳定状态下，放电电流I加载瞬间在预设时间内，先后记录预设次数的采样电压，并根据记录的采样电压与放电电流I计算欧姆内阻。
[0013]所述欧姆内阻多次计算后取平均值。
[0014]所述开路稳定状态为电池开路状态下持续预设时间后的状态。
[0015]各节电池可放容量C
dis
‑
n
、可充容量C
chg
‑
n
、可放容量平均值C
dis
‑
avg
以及可充容量平均值C
chg
‑
avg
的计算公式分别如下：
[0016]C
dis
‑
n
＝C
N
×
SOC
n
×
SOH
n
[0017]C
chg
‑
n
＝C
N
×
(1
‑
SOC
n
)
×
SOH
n
[0018][0019][0020]其中，g是串联电池组中电池的节数，SOC
n
为第n节电池的荷电状态，SOH
n
为第n节电池的将康状态。
[0021]以放电容量一致为目标进行主动均衡时，对各节电池依次进行均衡状态检测，对可放容量C
dis
‑
n
低于均衡目标区间[C
dis
‑
avg
‑
h
×
C
N
，C
dis
‑
avg
+h
×
C
N
]的电池进行充电均衡，对可放容量C
dis
‑
n
高于均衡目标区间的电池进行放电均衡；直至所有电池均满足均衡结束条件；
[0022]以充电容量一致为目标进行主动均衡时，对各节电池依次进行均衡状态检测，对可充容量C
chg
‑
n
低于均衡目标区间[C
chg
‑
avg
‑
h
×
C
N
，C
chg
‑
avg
+h
×
C
N
]的电池进行充电均衡，对可充容量C
chg
‑
n
高于均衡目标区间的电池进行放电均衡；直至所有电池均满足均衡结束条件，其中，C
N
是电池的额定容量，h为均衡系数。
[0023]所述均衡结束条件为：
[0024][0025]所述均衡系数h取值为3％
‑
7％。
[0026]获取SOH值时，先通过离线测试建立电池组的欧姆内阻
‑
健康状态的数据对照表，并基于最小二乘法拟合欧姆内阻
‑
健康状态曲线，通过计算获取的欧姆内阻进行估算对应的健康状态SOH。
[0027]一种基于欧姆内阻的储能系统的主动均衡系统，采用上述基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，包括：
[0028]信息采集单元，用于在放电过程中计算串联电池组各节电池的欧姆内阻R
n
；通过OCV
‑
SOC曲线查询各节电池的SOC，并通过欧姆内阻估算各节电池的SOH，然后计算各节电池可放容量C
dis
‑
n
、可充容量C
chg
‑
n
、可放容量平均值C
dis
‑
avg
以及可充容量平均值C
chg
‑
avg
；
[0029]分析单元，判断C
dis
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，所述储能系统包括串联电池组，对电池组进行OCV测试获取电池组的OCV
‑
SOC曲线；其特征在于：在放电过程中计算串联电池组各节电池的欧姆内阻R
n
；通过OCV
‑
SOC曲线查询各节电池的SOC，并通过欧姆内阻估算各节电池的SOH，然后计算各节电池可放容量C
dis
‑
n
、可充容量C
chg
‑
n
、可放容量平均值C
dis
‑
avg
以及可充容量平均值Cch
g
‑
avg
；判断C
dis
‑
avg
是否小于C
chg
‑
avg
，若满足则以放电容量一致为目标进行主动均衡，若不满足则以充电容量一致为目标进行主动均衡；以充电容量或放电容量一致为目标进行主动均衡时，对各节电池依次进行均衡状态检测，对充电容量或放电容量在目标均衡区间外的电池均进行主动均衡：高于目标均衡区间的采用放电均衡，低于目标区间的采用充电均衡，直至所有电池均满足均衡结束条件。2.根据权利要求1所述基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，其特征在于：所述步骤S1中计算各节电池欧姆内阻R
n
时温度在[20℃，30℃]范围内，电流在[0.2C，0.3C]范围内。3.根据权利要求2所述基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，其特征在于：步骤S1中欧姆内阻的计算为在开路稳定状态下，放电电流I加载瞬间在预设时间内，先后记录预设次数的采样电压，并根据记录的采样电压与放电电流I计算欧姆内阻。4.根据权利要求3所述基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，其特征在于：所述欧姆内阻多次计算后取平均值。5.根据权利要求4所述基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，其特征在于：所述开路稳定状态为电池开路状态下持续预设时间后的状态。6.根据权利要求5所述基于欧姆内阻的储能系统主动均衡方法，其特征在于：各节电池可放容量C
dis
‑
n
、可充容量C
chg
‑
n
、可放容量平均值C
dis
‑
avg
以及可充容量平均值C
chg
‑
avg
的计算公式分别如下：C
dis
‑
n
＝C
N
×
SOC
n
×
SOH
n
C
chg
‑
n
＝C
N
×
(1
‑
SOC
n
)
×
SOH
nn
其中，g是串联电池组中电池的节数，SOC
n
为第n节电池的荷电状态，SOH
n
为第n节...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庭华，吴静云，鄢博，郭鹏宇，何大瑞，黄峥，田方媛，丁静鹄，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：