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CN118432233B - 一种蓄电池监测方法及控制系统 - Google Patents

一种蓄电池监测方法及控制系统 Download PDF

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CN118432233B
CN118432233B CN202410877065.8A CN202410877065A CN118432233B CN 118432233 B CN118432233 B CN 118432233B CN 202410877065 A CN202410877065 A CN 202410877065A CN 118432233 B CN118432233 B CN 118432233B
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Shenzhen Jingzhi Network Equipment Co ltd
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Abstract

本发明涉及蓄电池监测技术领域,具体公开了一种蓄电池监测方法及控制系统。根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;根据每个单体蓄电池所述实时电流数据和时间间隔获取对应的第一实时SOC估算值;判断每个单体蓄电池的SOC估算值是否均衡;若不均衡,对每个单体蓄电池进行SOC均衡。通过及时的均衡控制和在线式活化处理,该方法能够减少单体蓄电池的性能差异和老化速度,从而延长电池组的整体寿命,通过实时监测、全面评估和在线式活化处理方式,有效提高了单体蓄电池的性能和电池组的整体性能的监测准确性。

Description

一种蓄电池监测方法及控制系统
技术领域
本发明涉及蓄电池监测技术领域,尤其是一种蓄电池监测方法及系统。
背景技术
蓄电池是将化学能直接转化成电能的一种装置,是按可再充电设计的电池,通过可逆的化学反应实现再充电,通常是指铅酸蓄电池,它是电池中的一种,属于二次电池,现有的铅酸蓄电池通过SOC了解电池的剩余电量情况,以便合理安排电池的使用和充电策略,SOC常见的含义是“State of Charge”,即电池的荷电状态,它表示电池中剩余电荷量占电池总容量的比例。
现有的蓄电池组长期处在浮充状态时,由于单个蓄电池间的性能差异,会导致不同的蓄电池的SOC出现偏差,这样在对不同单个蓄电池进行均衡监测的时候容易出现误判,对误判的单个蓄电池进行活化的时候容易出现活化过度或者活化度不够,增加单个蓄电池老化速度,降低电池组的整体寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓄电池监测方法,以解决上述背景技术中提出的技术问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种蓄电池监测方法,包括:
根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;
根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值;
判断每个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是否处于预设区间,并将所有不处于预设区间的单体蓄电池作为调节目标电池;
对调节目标电池进行均衡调节,其中,所述均衡调节包括被动均衡调节、主动充电均衡和主动放电均衡;
获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值;
判断性能评估值是否大于预设值;
若存在至少一个调节目标电池的性能评估值大于预设值,对大于预设值的所对应的调节目标电池进行在线式浅充浅放活化。
优选的,所述根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值的步骤,包括:
获取每个单体蓄电池的初始预设SOC值;
获取每个单体蓄电池的实时电流数据;
获取每个单体蓄电池的额定容量值;
获取每个单体蓄电池的采样时间间隔,所述采样时间间隔包括起始时间点和结束时间点;
获取每个单体蓄电池的充放电效率值:
根据初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔、充放电效率值计算第一实时SOC估算值,其中计算公式为:
其中,为第k个单体蓄电池的第一实时SOC估算值,为初始预设SOC值,为第k个单体蓄电池的额定容量值,为第k个单体蓄电池的充放电效率值,为第k个单体蓄电池的实时电流数据,为采样时间间隔起始时间点,为采样时间间隔结束时间点。
优选的,所述对调节目标电池进行均衡调节的步骤,包括:
将大于预设区间的调节目标电池作为第一单体电池;
将小于预设区间的调节目标电池作为第二单体电池;
对所有第一单体电池构建第一拓扑电路;
对所有第二单体电池构建第二拓扑电路;
获取预设区间最大预设值;
获取每个第一单体电池对应的第一实时SOC估算值与最大预设值之间的第一差值;
对第一单体电池进行被动均衡调节,将每个第一单体电池对应第一差值的电能输送至储能元件;
获取预设区间最小预设值;
获取每个第二单体电池对应的第一实时SOC估算值与最小预设值之间的第二差值;
储能元件将电能输送到第二拓扑电路中,并基于第二差值对与之对应的第二单体电池进行被动均衡调节;
获取预设SOC充电均衡值;
基于第一预设SOC充电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动充电均衡;
获取预设SOC放电均衡值;
基于预设SOC放电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动放电均衡。
优选的,所述获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值的步骤,包括:
获取每个调节目标电池被动均衡调节的第一变化时间段;
根据第一变化时间段获取多个第一采样时间点;
根据多个所述第一采样时间点建立每个调节目标电池的第一SOC趋势变化图;
根据第一SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第一采样时间点的第一斜率变化值;
根据所有第一采样时间点对应第一斜率变化值计算,得到第一SOC均衡速度变化值。
优选的,所述获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值的步骤,包括:
获取每个调节目标电池被动均衡调节后的第二实时SOC估算值;
对每个调节目标电池进行主动充电均衡;
获取每个调节目标电池由第二实时SOC估算值变化到预设SOC充电均衡值的第二变化时间段;
根据第二变化时间段获取多个第二采样时间点;
根据多个所述第二采样时间点建立每个调节目标电池的第二SOC趋势变化图;
根据第二SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第二采样时间点的第二斜率变化值;
根据第二采样时间点对应第二斜率变化值计算,得到第二SOC均衡速度变化值。
优选的,所述根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值步骤,包括:
获取每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
获取第一SOC均衡速度变化值的第一权重值;
获取每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
获取第二SOC均衡速度变化值的第二权重值;
获取每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
获取第三SOC均衡速度变化值的第三权重值;
根据第一SOC均衡速度变化值、第一权重值、第二SOC均衡速度变化值、第二权重值、第三SOC均衡速度变化值、第三权重值计算每个单体蓄电池性能评估值,其中计算公式为:
其中,P为单体蓄电池性能评估值,a为SOC被动均衡速度变化值,为第一权重值,b为第一SOC主动均衡速度变化值,为第二权重值,c为第二SOC自主均衡速度变化值,为第三权重值。
本发明还提供了一种蓄电池的监测系统,包括:
第一获取模块,用于根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;
第二获取模块,用于根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值;
第一判断模块,用于判断每个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是否处于预设区间,并将所有不处于预设区间的单体蓄电池作为调节目标电池;
调节模块,用于对调节目标电池进行均衡调节,其中,所述均衡调节包括被动均衡调节、主动充电均衡和主动放电均衡;
第三获取模块,用于获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
第四获取模块,用于获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
第五获取模块,用于获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
计算模块,用于根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值;
第二判断模块,用于判断性能评估值是否大于预设值;
若存在至少一个调节目标电池的性能评估值大于预设值,对大于预设值的所对应的调节目标电池进行在线式浅充浅放活化。
优选的,所述第二获取模块,包括:
第一获取单元,用于获取每个单体蓄电池的初始预设SOC值;
第二获取单元,用于获取每个单体蓄电池的实时电流数据;
第三获取单元,用于获取每个单体蓄电池的额定容量值;
第四获取单元,用于获取每个单体蓄电池的采样时间间隔,所述采样时间间隔包括起始时间点和结束时间点;
第五获取单元,用于获取每个单体蓄电池的充放电效率值:
第一计算单元,用于根据初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔、充放电效率值计算第一实时SOC估算值,其中计算公式为:
其中,为第一实时SOC估算值,为初始预设SOC值,为额定容量值,为充放电效率值,为实时电流数据,为时间间隔起始时间点,为时间间隔结束时间点。
优选的,所述调节模块,包括:
第一标记单元,用于将大于预设区间的调节目标电池作为第一单体电池;
第二标记单元,用于将小于预设区间的调节目标电池作为第二单体电池;
第一构建单元,用于对所有第一单体电池构建第一拓扑电路;
第二构建单元,用于对所有第二单体电池构建第二拓扑电路;
第六获取单元,用于获取预设区间最大预设值;
第七获取单元,用于获取每个第一单体电池对应的第一实时SOC估算值与最大预设值之间的第一差值;
第一调节单元,用于对第一单体电池进行被动均衡调节,将每个第一单体电池对应第一差值的电能输送至储能元件;
第八获取单元,用于获取预设区间最小预设值;
第九获取单元,用于获取每个第二单体电池对应的第一实时SOC估算值与最小预设值之间的第二差值;
第二调节单元,用于储能元件将电能输送到第二拓扑电路中,并基于第二差值对与之对应的第二单体电池进行被动均衡调节;
第十获取单元,用于获取预设SOC充电均衡值;
第三调节单元,用于基于第一预设SOC充电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动充电均衡;
第十一获取单元,用于获取预设SOC放电均衡值;
第四调节单元,用于基于预设SOC放电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动放电均衡。
优选的,所述计算模块,包括:
第十二获取单元,用于获取每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
第十三获取单元,用于获取第一SOC均衡速度变化值的第一权重值;
第十四获取单元,用于获取每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
第十五获取单元,用于获取第二SOC均衡速度变化值的第二权重值;
第十六获取单元,用于获取每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
第十七获取单元,用于获取第三SOC均衡速度变化值的第三权重值;
第二计算单元,用于根据第一SOC均衡速度变化值、第一权重值、第二SOC均衡速度变化值、第二权重值、第三SOC均衡速度变化值、第三权重值计算每个单体蓄电池性能评估值,其中计算公式为:
其中,P为单体蓄电池性能评估值,a为SOC被动均衡速度变化值,为第一权重值,b为第一SOC主动均衡速度变化值,为第二权重值,c为第二SOC自主均衡速度变化值,为第三权重值。
本申请的有益效果为:通过离散采样法实时获取单体蓄电池的电流数据,并据此估算SOC值,实现了对电池状态的实时监测,当检测到单体蓄电池SOC不均衡时,有效避免了因单体蓄电池SOC差异过大而导致的电池组性能下降和安全隐患,通过构建第一SOC趋势变化图、第二SOC趋势变化图和第三SOC趋势变化图,并计算相应的第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值,通过第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值得到性能评估值,通过性能评估值全面评估单体蓄电池在被动均衡调节、主动均衡下的性能表现,最后通过性能评估值进行评估,判断对应的调节目标电池是否需要进行在线式浅充浅放活化,通过在线式浅充浅放活化使电池内部活性物质得到活化,恢复其活性,延长电池的寿命,。
附图说明
图1为本申请的方法流程示意图。
图2为本申请的系统结构示意图。
图3为本申请调节目标电池的被动均衡调节图。
图4为本申请调节目标电池主动充电均衡图。
图5为本申请调节目标电池主动放电均衡图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本申请提供一种蓄电池监测方法,包括:
S1、根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;
S2、根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值;
S3、判断每个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是否处于预设区间,并将所有不处于预设区间的单体蓄电池作为调节目标电池;
S4、对调节目标电池进行均衡调节,其中,所述均衡调节包括被动均衡调节、主动充电均衡和主动放电均衡;
S5、获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
S6、获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
S7、获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
S8、根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值;
S9、判断性能评估值是否大于预设值;
若存在至少一个调节目标电池的性能评估值大于预设值,对大于预设值的所对应的调节目标电池进行在线式浅充浅放活化。
如上述步骤S1-S9所述,各种机房被大量建设,大量的蓄电池被用于保障机房后备供电中,大量的蓄电池组被用于保障机房后备供电中,蓄电池组通常由多个单体蓄电池串联或并联而成,由于制造工艺、使用环境以及老化程度的不同,单体蓄电池之间会存在性能差异,这可能导致电池组整体性能下降,在电池组的使用过程中,电池组会经历充电、放电、静置(浮动状态)等多种工况,在浮动状态下,后备蓄电池组中的单个蓄电池可能会因为制造差异、使用环境、老化速度以及其他多种因素而表现出不同的性能特性,同时电池组不进行充放电操作,但单体蓄电池之间可能会因为自放电率的不同而产生SOC(荷电状态)的不均衡。这种不均衡状态不仅会影响电池组的整体性能,还可能加速单体蓄电池的老化,当监测跟踪每个蓄电池的SOC时,由于这些性能差异,监测结果可能会出现误差,在后续进行蓄电池均衡操作时,由于之前SOC监测的误差,均衡效果可能会出现误差,不均衡的蓄电池组会导致整个电池组的电压不稳定,甚至可能引发个别蓄电池的过充或过放情况,过充或过放情况不仅加速了蓄电池的老化,还可能会导致蓄电池内部的电解液结晶而影响蓄电池的效率和寿命;
本发明通过离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,离散采样法能够定期或按照一定规则捕获每个单体蓄电池的实时电流数据,从而实现对蓄电池组性能的精准监测,并同时记录每个单体蓄电池的实时电流数据的时间间隔,通过每个单体蓄电池的实时电流数据和时间间隔来获取对应的实时SOC(荷电状态)估算值,第一实时SOC估算值能够准确反映每个单体蓄电池的当前状态,在蓄电池组中,单体蓄电池的充放电性能差异可能导致SOC不均衡,然后通过实时对单体蓄电池的SOC进行监测,若其中某个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是不处于预设区间,判断该单体蓄电池的性能发生变化,并将所有不处于预设区间的单体蓄电池作为调节目标电池,然后对调节目标电池进行被动均衡调节和主动放电均衡,通过获取每个调节目标电池在被动均衡调节下的第一SOC均衡速度变化值,主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值以及在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值,然后通过第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值,通过对比不同调节目标电池的性能评估值,可以评估它们之间的性能差异,可以提高调节目标电池在浮充状态下的监控与评估精度;在对每个调节目标电池进行被动均衡调节后,再进行主动充电均衡,可以精准监控每个调节目标电池在主动充电均衡过程中的SOC变化,通过第二SOC均衡速度变化值能够反映调节目标电池在主动充电均衡时的均衡速度,通过对比不同调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值,可以评估不同调节目标电池的充电均衡的效率和效果,如果其中调节目标电池出现第二SOC均衡速度变化值出现过快的时候,判断该调节目标电池出现充电饱和,防止单体蓄电池出现过充的情况;然后进行主动放电均衡,通过主动放电均衡,可以避免调节目标电池之间的能量差异过大,从而提高整个电池组的能量使用效率,然后基于主动放电均衡的数据,得到第三SOC均衡速度变化值,通过第三SOC均衡速度变化值可以进一步了解单体蓄电池在放电过程中的性能表现,包括放电速度、放电效率等,通过获取每个调节目标电池在第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值,能够全面考虑调节目标电池在不同工况下的性能表现,通过对比和分析不同均衡状态下的SOC速度变化值,可以更准确地了解调节目标电池的充电、放电效率以及均衡能力,最后通过性能评估值进行评估,判断对应的调节目标电池是否需要进行在线式浅充浅放活化,通过在线式浅充浅放活化使电池内部活性物质得到活化,恢复其活性,延长电池的寿命。
在一个实施例中,所述根据每个单体蓄电池所述实时电流数据和时间间隔获取对应的第一实时SOC估算值的步骤,包括:
S201、获取每个单体蓄电池的初始预设SOC值;
S202、获取每个单体蓄电池的实时电流数据;
S203、获取每个单体蓄电池的额定容量值;
S204、获取每个单体蓄电池的采样时间间隔,所述采样时间间隔包括起始时间点和结束时间点;
S205、获取每个单体蓄电池的充放电效率值;
S206、根据初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔、充放电效率值计算第一实时SOC估算值,其中计算公式为:
其中,为第一实时SOC估算值,为初始预设SOC值,为额定容量值,为充放电效率值,为实时电流数据,为时间间隔起始时间点,为时间间隔结束时间点。
如上述步骤S201-S206所述,通过综合考虑初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔以及充放电效率值,可以更加准确地估算出单体蓄电池当前的SOC值,
例如:初始预设SOC值(Socm):假设为80%
额定容量值():假设为100Ah(安时)
实时电流数据():假设为-5A(放电为负,充电为正)
时间间隔():假设为1小时
充放电效率值():假设为0.9(即90%的效率),
将上述数据带入上述公式中计算:
= 80% + (1/100Ah) * 0.9 * (-5A) * 1h
= 79.55%
所以,经过1小时的放电后,电池的第一实时SOC估算值下降到了79.55%。
实时电流数据的获取使得SOC估算值能够实时更新,从而反映电池在不同时刻的电量状态,防止电池在监测过程中,如果SOC估算不准确,可能导致蓄电池后续出现过充或过放的情况出现,综合考虑多个参数进行SOC估算,可以提高估算结果的可靠性,即使某个参数存在误差或波动,其他参数也可以在一定程度上进行补偿和校正,从而保持SOC估算值的稳定性。
在一个实施例中,如图3所示,所述对调节目标电池进行均衡调节的步骤,包括:
S401、将大于预设区间的调节目标电池作为第一单体电池;
S402、将小于预设区间的调节目标电池作为第二单体电池;
S403、对所有第一单体电池构建第一拓扑电路;
S404、对所有第二单体电池构建第二拓扑电路;
S405、获取预设区间最大预设值;
S406、获取每个第一单体电池对应的第一实时SOC估算值与最大预设值之间的第一差值;
S407、对第一单体电池进行被动均衡调节,将每个第一单体电池对应第一差值的电能输送至储能元件;
S408、获取预设区间最小预设值;
S409、获取每个第二单体电池对应的第一实时SOC估算值与最小预设值之间的第二差值;
S410、储能元件将电能输送到第二拓扑电路中,并基于第二差值对与之对应的第二单体电池进行被动均衡调节;
S411、获取预设SOC充电均衡值;
S412、基于第一预设SOC充电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动充电均衡;
S413、获取预设SOC放电均衡值;
S414、基于预设SOC放电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动放电均衡。
如上述步骤S401-S414所述,通过将调节目标电池区分为第一单体电池和第二单体电池,第一单体电池作为过充状态的调节目标电池,而第二单体电池作为需要充电状态的调节目标电池,对所有第一单体电池构建第一拓扑电路,通过第一拓扑电路将多余电能输送到储能元件,通过储能元件对多余电能重新利用,并且储能元件将多余电能输送到第二拓扑电路,通过第二拓扑电路对所有的第二单体电池补充电能,以减少均衡损耗、提高均衡速度和降低系统结构的复杂度,,并且构建第一拓扑电路和第二拓扑电路,能够解决调节目标电池拓展性较差或是现有电能不适合运用于不同初始电池 SOC水平和不同容量的调节目标电池的问题,被动均衡调节使得所有调节目标电池的电量状态(SOC)更为接近,从而提高了电池组的整体性能,如输出功率、充电速度和放电速度等,主动均衡调节高充放电率的情况下,所有调节目标电池能够更均匀地分担负载,减少了因调节目标电池性能差异导致的性能下降,被动均衡调节和主动均衡调节都能有效避免单体电池过充或过放。
在一个实施例中,如图3所示,所述获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值,包括:
S501、获取每个调节目标电池被动均衡调节的第一变化时间段;
S502、根据第一变化时间段获取多个第一采样时间点;
S503、根据多个所述第一采样时间点建立每个调节目标电池的第一SOC趋势变化图;
S504、根据第一SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第一采样时间点的第一斜率变化值;
S505、根据所有第一采样时间点对应第一斜率变化值计算,得到第一SOC均衡速度变化值。
如上述步骤S501-S505所述,通过获取每个调节目标电池被动均衡调节的第一变化时间段,第一变化时间段表示调节目标电池被动均衡调节的时长,然后根据第一变化时间段获取多个第一采样时间点,以多个第一采样时间点为横坐标,多个第一采样时间点对应的第一实时SOC估算值为纵坐标建立第一SOC趋势变化图,根据第一SOC趋势变化图获取每个第一采样时间点对应第一斜率变化值,计算所有第一采样时间点对应第一斜率变化值的平均值,将平均值作为第一SOC均衡速度变化值,通过获取所有调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值,可以了解每个调节目标电池在被动均衡过程中的速率变化,从而优化均衡策略,例如,对于均衡速率较慢的调节目标电池,可以采取更积极的均衡措施,以加快其SOC达到均衡状态的速度,同时SOC被动均衡速度变化值可以反映调节目标电池的健康状态和性能变化,通过长期监测这些变化值,可以预测调节目标电池的剩余寿命、容量衰减等性能参数,同时能够及时发现调节目标电池在均衡过程中可能出现的异常情况,如均衡速率突然下降、波动过大等,表示该调节目标电池存在故障或性能问题,及时发现并诊断调节目标电池故障,从而及时采取措施,避免调节目标电池过充、过放等安全问题。
在一个实施例中,如图4所示,所述获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值的步骤,包括:
S601、获取每个调节目标电池被动均衡调节后的第二实时SOC估算值;
S602、对每个调节目标电池进行主动充电均衡;
S603、获取每个调节目标电池由第二实时SOC估算值变化到预设SOC充电均衡值的第二变化时间段;
S604、根据第二变化时间段获取多个第二采样时间点;
S605、根据多个所述第二采样时间点建立每个调节目标电池的第二SOC趋势变化图;
S606、根据第二SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第二采样时间点的第二斜率变化值;
S607、根据第二采样时间点对应第二斜率变化值计算,得到第二SOC均衡速度变化值。
如上述步骤S601-S607所述,通过获取每个调节目标电池在被动均衡调节后的第二实时SOC估算值,通过第二实时SOC估算值,确定每个调节目标电池的主动充电均衡前的SOC,通过预设SOC充电均衡值明确了调节目标电池需要达到的充电目标,通过获取每个调节目标电池由第二实时SOC估算值变化到预设SOC充电均衡值的第二变化时间段,可以准确评估调节目标电池从第二实时SOC估算值变化到预设SOC充电均衡值所需的时间,通过多个第二采样时间点获取与之对应的第二实时SOC估算值,可以精确了解每个调节目标电池在主动充电均衡过程中的充电速度变化,然后根据每个调节目标电池的建立第二SOC趋势变化图,根据第二SOC趋势变化图可以得到每个第二采样时间点对应第二斜率变化值,然后根据第二采样时间点对应第二斜率变化值计算调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值,第二SOC均衡速度变化值可以反映电池的充电性能。通过长期监测这些变化值,可以预测电池的充电能力、容量恢复等性能参数,通过精确控制每个单体蓄电池的充电过程,可以最大化地利用充电能量,减少能量损失,提高充电效率。这有助于减少充电时间,降低充电成本,并延长电池的使用寿命。
需要说明的是,获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值的步骤,主要包括:
获取每个调节目标电池主动放电均衡后的第三实时SOC估算值;
对每个调节目标电池进行主动放电均衡;
获取每个调节目标电池由第三实时SOC估算值变化到预设SOC放电均衡值的第三变化时间段;
根据第三变化时间段获取多个第三采样时间点;
根据多个所述第三采样时间点建立每个调节目标电池的第三SOC趋势变化图(如图5所示);
根据第三SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第三采样时间点的第三斜率变化值;
根据第三采样时间点对应第三斜率变化值计算,得到第三SOC均衡速度变化值;
在一个实施例中,所述根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值步骤,包括:
S801、获取每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
S802、获取第一SOC均衡速度变化值的第一权重值;
S803、获取每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
S804、获取第二SOC均衡速度变化值的第二权重值;
S805、获取每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
S806、获取第三SOC均衡速度变化值的第三权重值;
S807、根据第一SOC均衡速度变化值、第一权重值、第二SOC均衡速度变化值、第二权重值、第三SOC均衡速度变化值、第三权重值计算每个单体蓄电池性能评估值,其中计算公式为:
其中,P为单体蓄电池性能评估值,a为SOC被动均衡速度变化值,为第一权重值,b为第一SOC主动均衡速度变化值,为第二权重值,c为第二SOC自主均衡速度变化值,为第三权重值。
如上述步骤S801-S807所述,通过监测并计算调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值,第一SOC均衡速度变化值能够表示调节目标电池在被动均衡调节下的自平衡能力,从而识别出那些自平衡能力较差的调节目标电池,这些调节目标电池可能更容易出现性能下降或故障,之后在主动充电均衡过程中,监测并计算调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值,通过第二SOC均衡速度变化值表示调节目标电池在充电过程中的性能表现,如充电速度、充电效率等,能够识别出在充电过程中性能不佳的调节目标电池,这些调节目标电池可能需要更频繁的维护或更换,在主动放电均衡过程中,监测并计算调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值,第三SOC均衡速度变化值反映了调节目标电池在放电过程中的性能表现,如放电速度、放电效率等,能够识别出在放电过程中性能不佳的调节目标电池,这些调节目标电池可能无法提供足够的能量或可能提前失效,通过将上述第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值以及相应的权重值相结合,通过加权计算得到每个调节目标电池的性能评估值,提供了一个全面、准确、量化的性能评估结果,最后通过对调节目标电池性能的综合评估,能够及时发现并解决调节目标电池性能问题,提高电池组的可靠性和使用寿命。
本发明还提供了一种蓄电池的监测系统,包括:
第一获取模块1,用于根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;
第二获取模块2,用于根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值;
第一判断模块3,用于判断每个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是否处于预设区间,并将所有不处于预设区间的单体蓄电池作为调节目标电池;
调节模块4,用于对调节目标电池进行均衡调节,其中,所述均衡调节包括被动均衡调节、主动充电均衡和主动放电均衡;
第三获取模块5,用于获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
第四获取模块6,用于获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
第五获取模块7,用于获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
计算模块8,用于根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值;
第二判断模块9,用于判断性能评估值是否大于预设值;
若存在至少一个调节目标电池的性能评估值大于预设值,对大于预设值的所对应的调节目标电池进行在线式浅充浅放活化。
在一个实施例中,所述第二获取模块2,包括:
第一获取单元,用于获取每个单体蓄电池的初始预设SOC值;
第二获取单元,用于获取每个单体蓄电池的实时电流数据;
第三获取单元,用于获取每个单体蓄电池的额定容量值;
第四获取单元,用于获取每个单体蓄电池的采样时间间隔,所述采样时间间隔包括起始时间点和结束时间点;
第五获取单元,用于获取每个单体蓄电池的充放电效率值:
第一计算单元,用于根据初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔、充放电效率值计算第一实时SOC估算值,其中计算公式为:
其中,为第一实时SOC估算值,为初始预设SOC值,为额定容量值,为充放电效率值,为实时电流数据,为时间间隔起始时间点,为时间间隔结束时间点。
在一个实施例中,所述调节模块4,包括:
第一标记单元,用于将大于预设区间的调节目标电池作为第一单体电池;
第二标记单元,用于将小于预设区间的调节目标电池作为第二单体电池;
第一构建单元,用于对所有第一单体电池构建第一拓扑电路;
第二构建单元,用于对所有第二单体电池构建第二拓扑电路;
第六获取单元,用于获取预设区间最大预设值;
第七获取单元,用于获取每个第一单体电池对应的第一实时SOC估算值与最大预设值之间的第一差值;
第一调节单元,用于对第一单体电池进行被动均衡调节,将每个第一单体电池对应第一差值的电能输送至储能元件;
第八获取单元,用于获取预设区间最小预设值;
第九获取单元,用于获取每个第二单体电池对应的第一实时SOC估算值与最小预设值之间的第二差值;
第二调节单元,用于储能元件将电能输送到第二拓扑电路中,并基于第二差值对与之对应的第二单体电池进行被动均衡调节;
第十获取单元,用于获取预设SOC充电均衡值;
第三调节单元,用于基于第一预设SOC充电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动充电均衡;
第十一获取单元,用于获取预设SOC放电均衡值;
第四调节单元,用于基于预设SOC放电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动放电均衡。
优选的,所述计算模块8,包括:
第十二获取单元,用于获取每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
第十三获取单元,用于获取第一SOC均衡速度变化值的第一权重值;
第十四获取单元,用于获取每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
第十五获取单元,用于获取第二SOC均衡速度变化值的第二权重值;
第十六获取单元,用于获取每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
第十七获取单元,用于获取第三SOC均衡速度变化值的第三权重值;
第二计算单元,用于根据第一SOC均衡速度变化值、第一权重值、第二SOC均衡速度变化值、第二权重值、第三SOC均衡速度变化值、第三权重值计算每个单体蓄电池性能评估值,其中计算公式为:
其中,P为单体蓄电池性能评估值,a为SOC被动均衡速度变化值,为第一权重值,b为第一SOC主动均衡速度变化值,为第二权重值,c为第二SOC自主均衡速度变化值,为第三权重值。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的和实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可以包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM通过多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双速据率SDRAM(SSRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性地包含,从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种蓄电池的监测方法,其特征在于,包括:
根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;
根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值;
判断每个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是否处于预设区间,并将所有不处于预设区间的第一实时SOC估算值所对应的单体蓄电池作为调节目标电池;
对调节目标电池进行均衡调节,其中,所述均衡调节包括被动均衡调节、主动充电均衡和主动放电均衡;
获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值;
判断性能评估值是否大于预设值;
若存在至少一个调节目标电池的性能评估值大于预设值,对大于预设值的所对应的调节目标电池进行在线式浅充浅放活化;
其中,所述根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值的步骤,包括:
获取每个单体蓄电池的初始预设SOC值;
获取每个单体蓄电池的实时电流数据;
获取每个单体蓄电池的额定容量值;
获取每个单体蓄电池的采样时间间隔,所述采样时间间隔包括起始时间点和结束时间点;
获取每个单体蓄电池的充放电效率值;
根据初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔、充放电效率值计算第一实时SOC估算值,其中计算公式为:
其中,Sock为第k个单体蓄电池的第一实时SOC估算值,SOcm为初始预设SOC值,Qk为第k个单体蓄电池的额定容量值,ηk为第k个单体蓄电池的充放电效率值,ik为第k个单体蓄电池的实时电流数据,th-1为采样时间间隔起始时间点,th为采样时间间隔结束时间点;
其中,所述对调节目标电池进行均衡调节的步骤,包括:
将大于预设区间的调节目标电池作为第一单体电池;
将小于预设区间的调节目标电池作为第二单体电池;
对所有第一单体电池构建第一拓扑电路;
对所有第二单体电池构建第二拓扑电路;
获取预设区间最大预设值;
获取每个第一单体电池对应的第一实时SOC估算值与最大预设值之间的第一差值;
对第一单体电池进行被动均衡调节,将每个第一单体电池对应第一差值的电能输送至储能元件;
获取预设区间最小预设值;
获取每个第二单体电池对应的第一实时SOC估算值与最小预设值之间的第二差值;
储能元件将电能输送到第二拓扑电路中,并基于第二差值对与之对应的第二单体电池进行被动均衡调节;
获取预设SOC充电均衡值;
基于第一预设SOC充电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动充电均衡;
获取预设SOC放电均衡值;
基于预设SOC放电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动放电均衡;
其中,所述获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值的步骤,包括:
获取每个调节目标电池被动均衡调节的第一变化时间段;
根据第一变化时间段获取多个第一采样时间点;
根据多个所述第一采样时间点建立每个调节目标电池的第一SOC趋势变化图;
根据第一SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第一采样时间点的第一斜率变化值;
根据所有第一采样时间点对应第一斜率变化值计算,得到第一SOC均衡速度变化值;
其中,所述根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值步骤,包括:
获取每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
获取第一SOC均衡速度变化值的第一权重值;
获取每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
获取第二SOC均衡速度变化值的第二权重值;
获取每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
获取第三SOC均衡速度变化值的第三权重值;
根据第一SOC均衡速度变化值、第一权重值、第二SOC均衡速度变化值、第二权重值、第三SOC均衡速度变化值、第三权重值计算每个单体蓄电池性能评估值,其中计算公式为:
P=a*L1+b*L2+c*L3
其中,P为单体蓄电池性能评估值,a为SOC被动均衡速度变化值,L1为第一权重值,b为第一SOC主动均衡速度变化值,L2为第二权重值,c为第二SOC自主均衡速度变化值,L3为第三权重值。
2.根据权利要求1所述的蓄电池监测方法,其特征在于,所述获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值的步骤,包括:
获取每个调节目标电池被动均衡调节后的第二实时SOC估算值;
对每个调节目标电池进行主动充电均衡;
获取每个调节目标电池由第二实时SOC估算值变化到预设SOC充电均衡值的第二变化时间段;
根据第二变化时间段获取多个第二采样时间点;
根据多个所述第二采样时间点建立每个调节目标电池的第二SOC趋势变化图;
根据第二SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第二采样时间点的第二斜率变化值;
根据第二采样时间点对应第二斜率变化值计算,得到第二SOC均衡速度变化值。
3.一种蓄电池的监测系统,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于根据离散采样法获取电池组在浮动状态中每个单体蓄电池的实时电流数据,并获取每个单体蓄电池的所述实时电流数据的时间间隔;
第二获取模块,用于根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值;
第一判断模块,用于判断每个单体蓄电池的第一实时SOC估算值是否处于预设区间,并将所有不处于预设区间的单体蓄电池作为调节目标电池;
调节模块,用于对调节目标电池进行均衡调节,其中,所述均衡调节包括被动均衡调节、主动充电均衡和主动放电均衡;
第三获取模块,用于获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
第四获取模块,用于获取在主动充电均衡中每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
第五获取模块,用于获取在主动放电均衡中每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
计算模块,用于根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值;
第二判断模块,用于判断性能评估值是否大于预设值;
若存在至少一个调节目标电池的性能评估值大于预设值,对大于预设值的所对应的调节目标电池进行在线式浅充浅放活化;
其中,所述根据所述实时电流数据和时间间隔获取第一实时SOC估算值的步骤,包括:
获取每个单体蓄电池的初始预设SOC值;
获取每个单体蓄电池的实时电流数据;
获取每个单体蓄电池的额定容量值;
获取每个单体蓄电池的采样时间间隔,所述采样时间间隔包括起始时间点和结束时间点;
获取每个单体蓄电池的充放电效率值;
根据初始预设SOC值、额定容量值、实时电流数据、时间间隔、充放电效率值计算第一实时SOC估算值,其中计算公式为:
其中,Sock为第k个单体蓄电池的第一实时SOC估算值,Socm为初始预设SOC值,Qk为第k个单体蓄电池的额定容量值,ηk为第k个单体蓄电池的充放电效率值,ik为第k个单体蓄电池的实时电流数据,th-1为采样时间间隔起始时间点,th为采样时间间隔结束时间点;
其中,所述对调节目标电池进行均衡调节的步骤,包括:
将大于预设区间的调节目标电池作为第一单体电池;
将小于预设区间的调节目标电池作为第二单体电池;
对所有第一单体电池构建第一拓扑电路;
对所有第二单体电池构建第二拓扑电路;
获取预设区间最大预设值;
获取每个第一单体电池对应的第一实时SOC估算值与最大预设值之间的第一差值;
对第一单体电池进行被动均衡调节,将每个第一单体电池对应第一差值的电能输送至储能元件;
获取预设区间最小预设值;
获取每个第二单体电池对应的第一实时SOC估算值与最小预设值之间的第二差值;
储能元件将电能输送到第二拓扑电路中,并基于第二差值对与之对应的第二单体电池进行被动均衡调节;
获取预设SOC充电均衡值;
基于第一预设SOC充电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动充电均衡;
获取预设SOC放电均衡值;
基于预设SOC放电均衡值对所有第一单体电池和所有第二单体电池进行主动放电均衡;
其中,所述获取在被动均衡调节中每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值的步骤,包括:
获取每个调节目标电池被动均衡调节的第一变化时间段;
根据第一变化时间段获取多个第一采样时间点;
根据多个所述第一采样时间点建立每个调节目标电池的第一SOC趋势变化图;
根据第一SOC趋势变化图获取每个调节目标电池在第一采样时间点的第一斜率变化值;
根据所有第一采样时间点对应第一斜率变化值计算,得到第一SOC均衡速度变化值;
其中,所述根据第一SOC均衡速度变化值、第二SOC均衡速度变化值和第三SOC均衡速度变化值计算调节目标电池的性能评估值步骤,包括:
获取每个调节目标电池的第一SOC均衡速度变化值;
获取第一SOC均衡速度变化值的第一权重值;
获取每个调节目标电池的第二SOC均衡速度变化值;
获取第二SOC均衡速度变化值的第二权重值;
获取每个调节目标电池的第三SOC均衡速度变化值;
获取第三SOC均衡速度变化值的第三权重值;
根据第一SOC均衡速度变化值、第一权重值、第二SOC均衡速度变化值、第二权重值、第三SOC均衡速度变化值、第三权重值计算每个单体蓄电池性能评估值,其中计算公式为:
P=a*L1+b*L2+c*L3
其中,P为单体蓄电池性能评估值,a为SOC被动均衡速度变化值,L1为第一权重值,b为第一SOC主动均衡速度变化值,L2为第二权重值,c为第二SOC自主均衡速度变化值,L3为第三权重值。
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