CN103312009B - 一种用于电网储能电站的电池模块管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电网储能电站的电池模块管理方法，属于电网储能系统技术领域。首先向电池单体管理单元请求采样数据，启动电池模块管理单元的模拟量采样功能，获得电池原始状态数据，并结合历史状态数据，处理得到实时状态数据；根据实时状态数据进行故障诊断，同时根据电池电量估计算法计算电池剩余电量；根据实时状态数据和电池剩余电量实现模块均衡与模块散热算法，输出模块均衡装置和模块散热风扇的启停控制信号；向顶层电池管理单元上报实时状态数据、电池组剩余电量、模块均衡装置和模块散热风扇的状态，同时更新历史状态数据，进入下一轮循环。本发明的实施例对电池模块进行了有效的管理，提高了储能电站运行的安全性和经济效益。

Description

一种用于电网储能电站的电池模块管理方法

技术领域

本发明涉及一种用于电网储能电站的电池模块管理方法，属于电网储能系统技术领域。

背景技术

随着全球范围内智能电网的建设，电网储能技术的重要性日益突显。在可再生能源发电兴起之时，其对电网造成的冲击也伴之而来，电网储能技术能够平滑新能源发电并网的功率，是解决新能源并网问题最有效的途径之一。

目前，大规模电池储能系统中的电池单体数目较大，能达到几百只或上千只，它们以串联、并联或串并结合的方式连接。若干个电池单体串并联形成电池模块，若干个电池模块串联形成电池组，一个储能电站中包含若干个电池组，它们不直接连接，而是通过能量转换装置（PCS）并联或级联。用于储能电站的电池管理系统一般分三层设计，底层用于管理每个模块的电池单体，中间层用于管理每个电池组的电池模块，顶层用于管理所有的电池组。中间层电池管理单元在整个电池管理系统中起核心作用，由于底层管理单元功能简单，一般只负责电池单体电压、温度采样以及相应的故障报警等，中间层管理单元需要实现其余的功能，包括对底层管理单元的控制，对电池模块的监测，估计电池剩余电量，诊断电池故障，实现电池模块的均衡控制与模块散热风扇的管理等。

与电动汽车的电池管理系统相比，两者底层的管理单元基本是通用的。但是，电动汽车的管理系统只有两层，从管理对象上看，其顶层用于管理电池模块，相应的管理方法类似于储能电站中间层的管理单元，但两者的功能不等同。然而，储能电站用的电池模块管理方法常被电动汽车的模块管理方法代替。储能电站的工作环境相对良好，电流变化也相对平缓，但高压、强干扰问题突出，需要处理的电池信息量较大，均衡功能、散热功能的要求较高，故障响应及故障预警要求较高。如何针对储能电站的特点开发用于电池模块的管理方法，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于电网储能电站的电池模块管理方法，现有的电池模块管理方法存在的问题，以满足储能电站功能要求，处理单体管理单元的上传数据，进行快速故障诊断，估计电池剩余电量，控制模块均衡装置以及控制电池散热风扇等。

本发明提出的用于电网储能电站的电池模块管理方法，包括以下步骤：

（1）定义一个时间序列t＝{t_k|k＝1,2,3,...,n}，时间序列中t_k表示第k时刻，第k个循环周期为第k时刻至第k+1时刻，第k个循环周期的时间长度为T_s；电网储能电站中的M个电池单体管理单元和一个电池模块管理单元在第k时刻到来时，M个电池单体管理单元向电池模块管理单元发送M*N个电池单体的电池单体电压{u_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}和电池单体温度{T_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}，同时电池模块管理单元采集M个电池模块的电池模块电压{u_mi,k|i＝1,2,3,...,M}、M个电池模块互相串联后的电池组电压u_p,_k以及电池组电流i_p,k，并由上述各原始数据构成电网储能电站中第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n：

Data_k＝[u_c1,k,u_c2,k,...,u_cM*N,k,T_c1,k,T_c2,k,...,T_cM*N,k,u_m1,k,u_m2,k,...,u_mM,k,u_p,k,i_p,k],k＝1,2,3,...,n；

（2）对第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n进行数字滤波，滤波方法为其中{a_i|0＜a_i＜1,i＝1,2,3,...,l}为系数，且l为滤波过程中所用电池模块管理原始数据数组的个数，l的取值范围为5-10，得到第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组k＝1,2,3,...,n：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{Data}}}_k=[{\stackrel{\‾}{u}}_{c1,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{c2,k},...,{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{cM}*N,k},{\stackrel{\‾}{T}}_{c1,k},{\stackrel{\‾}{T}}_{c2,k},...,{\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{cM}*N,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{m1,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{m2,k},...,{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{mM},k},{\stackrel{\‾}{u}}_{p,k},{\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}],$ k＝1,2,3,...,n

数组中包括M*N个电池单体的电池单体电压和电池单体温度 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M*N\},$ M个电池模块的电池模块电压 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{mi},k}\right|i=\mathrm{1,2,3}...,M\},$ 互相串联后的M个电池模块的电池组电压以及电池组电流对电池模块管理滤波数据数组进行处理，得到M个电池模块内的电池单体电压最大值最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和平均值 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{aver},\mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ M个电池模块内的电池单体温度最大值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ 最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和平均值M个电池模块所有M*N个电池单体的电池单体电压最大值最小值和平均值M个电池模块所有M*N个电池单体的电池单体温度最大值最小值和平均值M个电池模块的电池模块电压最大值最小值和平均值以上所有的最大值、最小值和平均值构成第k个循环周期的电池模块管理特征数据；

（3）根据上述第k个循环周期的电池模块管理特征数据以及上述第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组中互相串联后的M个电池模块的电池组电压以及电池组电流对电网储能电站进行故障诊断，包括以下步骤：

（3-1）设定电池单体的过压保护阈值V_CP,c和电池单体的过压预警阈值V_CA,c，电池单体的过压保护阈值V_CP,c和电池单体的过压预警阈值V_CA,c的范围分别为3.5-4V，且V_CP,c＞V_CA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体电压最大值大于V_CP，c，则判定电池单体出现过压保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最大值确定电池单体过压保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体过压保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最大值大于V_CA,c，则判定电池单体出现过压预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最大值确定电池单体过压预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体过压预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最大值小于或等于V_CA,c，则进行步骤（3-2）的故障诊断；

（3-2）设定电池单体的欠压保护阈值V_DP,c和电池单体的欠压预警阈值V_DA,c，电池单体的欠压保护阈值V_DP,c和电池单体的欠压预警阈值V_DA,c的范围分别为2.5-3V，且V_DP,c＜V_DA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体电压最小值小于V_DP,c，则判定电池单体出现欠压保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最小值确定电池单体欠压保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体欠压保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最小值小于V_DA,c，则判定电池单体出现欠压预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最小值确定电池单体欠压预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体欠压预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最小值大于或等于V_DA,c，则进行步骤（3-3）故障诊断；；

（3-3）设定电池单体的高温保护阈值T_UP,c和电池单体的高温预警阈值T_UA,c，电池单体的高温保护阈值T_UP,c和电池单体的高温预警阈值T_UA,c的范围分别为50-60℃，且T_UP,c＞T_UA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体温度最大值大于T_UP,c，则判定电池单体出现过温保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体温度最大值确定电池单体高温保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体高温保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体温度最大值大于T_UA,c，则判定电池单体出现高温预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体温度最大值确定电池单体高温预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有发生电池单体高温预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体温度最大值小于或等于T_UA,c，则进行步骤（3-4）故障诊断；

（3-4）设定电池单体的温差过大保护阈值ΔT_P,c和电池单体的温差过大预警阈值ΔT_A,c，电池单体的温差过大保护阈值ΔT_P,c和电池单体的温差过大预警阈值ΔT_A,c的范围分别为5-10℃，且ΔT_P,c＞ΔT_A,c，若M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差大于ΔT_P,c，则判定电池单体出现温差过大保护故障，并根据i确定电池单体温差过大保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体高温保护故障，且M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差大于ΔT_A,c，则判定电池单体出现温差过大预警故障，并根据i确定电池单体温差过大保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体温差过大预警故障，且M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差小于或等于ΔT_A,c，则进行步骤（3-5）故障诊断；

（3-5）设定电池模块的过压保护阈值V_CP,m和电池模块的过压预警阈值V_CA,m，电池模块的过压保护阈值V_CP,m和电池模块的过压预警阈值V_CA,m的范围分别为[0.95*N*V_CP,c,N*V_CP,c]和[0.95*N*V_CA,c,N*V_CA,c]，且V_CP,m＞V_CA,m，若M个电池模块的电池模块电压最大值大于V_CP,m，则判定电池模块出现过压保护故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块过压保护故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块过压保护故障，且M个电池模块的电池模块电压最大值大于V_CA,m，则判定电池模块出现过压预警故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块过压预警故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块过压预警故障，且M个电池模块的电池模块电压最大值小于或等于V_CA,m，则进行步骤（3-6）故障诊断；

（3-6）设定电池模块的过压保护阈值V_DP,m和电池模块的过压预警阈值V_DA,m，电池模块的过压保护阈值V_DP,m和电池模块的过压预警阈值V_DA,m的范围分别为[N*V_DP,c,1.05*N*V_DP,c]和[N*V_DA,c,1.05*N*V_DA,c]，且V_DP,m＜V_DA,m，若M个电池模块的电池模块电压最小值小于V_DP,m，则判定电池模块出现欠压保护故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池单体欠压保护故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块欠压保护故障，且M个电池模块的电池模块电压最小值小于V_DA,m，则判定电池模块出现欠压预警故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块欠压预警故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块欠压预警故障，且M个电池模块的电池模块电压最小值大于或等于V_DA,m，则进行步骤（3-7）故障诊断；

（3-7）设定电池组的过压保护阈值V_CP,p和电池组的过压预警阈值V_CA,p，电池组的过压保护阈值V_CP,p和电池组的过压预警阈值V_CA,p的范围分别为[0.95*M*V_CP,m,N*V_CP,m]和[0.95*N*V_CA,m,N*V_CA,m]，且V_CP,p＞V_CA,p，若电池组电压大于V_CP,p，则判定电池组出现过压保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过压保护故障，且电池组电压大于V_CA,p，则判定电池组出现过压预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过压预警故障，且电池组电压小于或等于V_CA,p，则进行步骤（3-8）故障诊断；

（3-8）设定电池组的欠压保护阈值V_DP,p和电池组的欠压预警阈值V_DA,p，电池组的欠压保护阈值V_DP,p和电池组的欠压预警阈值V_DA,p的范围分别为[N*V_DP,m,1.05*N*V_DP,m]和[N*V_DA,m,1.05*N*V_DA,m]，且V_DP,p＜V_DA,p，若电池组电压小于V_DP,p，则判定电池组出现欠压保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组欠压保护故障，且电池组电压小于V_DA,p，则判定电池组出现欠压预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组欠压预警故障，且电池组电压小于或等于V_DA,p，则进行步骤（3-9）故障诊断；

（3-9）设定电池组的过流保护阈值I_P,p和电池组的过流预警阈值I_A,p，电池组的过流保护阈值I_P,p和电池组的过流预警阈值I_A,p的范围是电池组容量的1.2-1.5倍，且I_P,p＞I_A,p，若电池组电流的绝对值大于I_P,p，则判定电池组出现过流保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过流保护故障，且电池组电流大于I_A,p，则判定电池组出现过流预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过流预警故障，且电池组电流小于或等于I_A,p，则完成故障诊断；

（4）根据第k个循环周期的电池组电流采用安时积分法，通过下式：

$\left\{{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{mi},k}={\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}*T_s+{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{mi},k-1}|i=\mathrm{1,2,3},...,M\right\},$

${\mathrm{SOC}}_{p,k}={\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}*T_s+{\mathrm{SOP}}_{p,k-1},$

计算得到第k个循环周期M个电池模块的剩余电量SOC_mi,k和电池组的剩余电量SOC_p,k；

（5）根据上述第k个循环周期的电池模块电压最大值最小值M个电池模块电压及电池组电流对M个电池模块进行均衡控制，设定均衡电流阈值I_balance，I_balance的取值范围为5-20A，设定均衡电压阈值V_balance，V_balance的取值范围为300-1000mV，若电池组电流的绝对值大于I_balance，或/和电池模块电压最大值与最小值之差小于V_balance，则不对电池组中的电池模块进行均衡处理，若电池组电流的绝对值小于I_balance，且电池模块电压最大值与最小值之差大于V_balance，则对与电池模块电压最大值相对应的电池模块以及与电池模块电压最小值对应的电池模块进行均衡处理，同时遍历电池组中M个电池模块的电池模块电压将每个电池模块电压分别与电池模块的电压最大值和电压最小值比较，得到两个差值，若两个差值中的一个或两个的绝对值大于V_balance，则对相应的电池模块进行均衡处理；

（6）根据上述第k个循环周期M个电池模块内的M个电池单体温度最大值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 进行模块散热控制，设定散热控制高温阈值T_heatdisp，T_heatdisp的取值范围为50-60℃，设定散热控制温差阈值ΔT_heatdisp，ΔT_heatdisp的取值范围为4-5℃，将M个电池单体温度最大值分别与T_heatdisp比较，若大于T_heatdisp，则对相应的电池模块进行模块散热控制，若小于或等于T_heatdisp，则不对相应的电池模块进行模块散热控制，M个电池单体温度最大值分别与对应的最小值作差，得到 $\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}-{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ 若 ${\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}-{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}$ 大于ΔT_heatdisp，则对相应的电池模块进行模块散热控制，若小于或等于ΔT_heatdisp，则不对相应的电池模块进行模块散热控制；

（7）将第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组M个电池模块剩余电量{SOC_mi,k|i＝1,2,3,...,M}和电池组剩余电量SOC_p,k上报至电网储能电站中的监控系统，完成第k个循环周期，并进入第k+1个循环周期。

本发明提出的用于电网储能电站的电池模块管理方法，其优点是：利用本发明方法，能够实现对储能电站中电池模块的高效管理，有效地利用单体管理单元的采样数据，结合自身历史与实时采样数据实现快速的故障诊断，完成电池模块与电池组的剩余电量估计，实现电池模块电量均衡控制与电池模块散热风扇控制，从而有效地保证了电池模块运行的安全性，增加电池组的可利用电量，延长电池的使用寿命，极大地提高了储能电站的经济效益。

附图说明

图1为实施本发明提出的的电池模块管理方法所依据的管理系统的结构框图。

图2为本发明提出的电池模块管理方法的流程框图。

具体实施方式

本发明提出的用于电网储能电站的电池模块管理方法，其流程框图如图2所示，实施本方法所依据的系统框图如图1所示，该方法包括以下步骤：

（1）定义一个时间序列t＝{t_k|k＝1,2,3,...,n}，时间序列中t_k表示第k时刻，第k个循环周期为第k时刻至第k+1时刻，第k个循环周期的时间长度为T_s；电网储能电站中的M个电池单体管理单元和一个电池模块管理单元在第k时刻到来时，M个电池单体管理单元向电池模块管理单元发送M*N个电池单体的电池单体电压{u_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}和电池单体温度{T_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}，同时电池模块管理单元采集M个电池模块的电池模块电压{u_mi,k|i＝1,2,3,...,M}、M个电池模块互相串联后的电池组电压u_p,k以及电池组电流i_p,k，并由上述各原始数据构成电网储能电站中第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n：

Data_k＝[u_c1,k,u_c2,k,...,u_cM*N,k,T_c1,k,T_c2,k,...,T_cM*N,k,u_m1,k,u_m2,k,...,u_mM,k,u_p,k,i_p,k],k＝1,2,3,...,n；

（2）对第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n进行数字滤波，滤波方法为其中{a_i|0＜a_i＜1,i＝1,2,3,...,l}为系数，且l为滤波过程中所用电池模块管理原始数据数组的个数，l的取值范围为5-10，得到第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组k＝1,2,3,...,n：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{Data}}}_k=[{\stackrel{\‾}{u}}_{c1,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{c2,k},...,{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{cM}*N,k},{\stackrel{\‾}{T}}_{c1,k},{\stackrel{\‾}{T}}_{c2,k},...,{\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{cM}*N,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{m1,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{m2,k},...,{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{mM},k},{\stackrel{\‾}{u}}_{p,k},{\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}],$ k＝1,2,3,...,n

数组中包括M*N个电池单体的电池单体电压和电池单体温度 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M*N\},$ M个电池模块的电池模块电压 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{mi},k}\right|i=\mathrm{1,2,3}...,M\},$ 互相串联后的M个电池模块的电池组电压以及电池组电流对电池模块管理滤波数据数组进行处理，得到M个电池模块内的电池单体电压最大值最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和平均值 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{aver},\mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ M个电池模块内的电池单体温度最大值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ 最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和平均值M个电池模块所有M*N个电池单体的电池单体电压最大值最小值和平均值M个电池模块所有M*N个电池单体的电池单体温度最大值最小值和平均值M个电池模块的电池模块电压最大值最小值和平均值以上所有的最大值、最小值和平均值构成第k个循环周期的电池模块管理特征数据；

（3）根据上述第k个循环周期的电池模块管理特征数据以及上述第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组中互相串联后的M个电池模块的电池组电压以及电池组电流对电网储能电站进行故障诊断，包括以下步骤：

（3-1）设定电池单体的过压保护阈值V_CP,c和电池单体的过压预警阈值V_CA,c，电池单体的过压保护阈值V_CP,c和电池单体的过压预警阈值V_CA,c的范围分别为3.5-4V，且V_CP,c＞V_CA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体电压最大值大于V_CP,c，则判定电池单体出现过压保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最大值确定电池单体过压保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体过压保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最大值大于V_CA,c，则判定电池单体出现过压预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最大值确定电池单体过压预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体过压预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最大值小于或等于V_CA,c，则进行步骤（3-2）的故障诊断；

（3-2）设定电池单体的欠压保护阈值V_DP,c和电池单体的欠压预警阈值V_DA,c，电池单体的欠压保护阈值V_DP,c和电池单体的欠压预警阈值V_DA,c的范围分别为2.5-3V，且V_DP,c＜V_DA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体电压最小值小于V_DP,c，则判定电池单体出现欠压保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最小值确定电池单体欠压保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体欠压保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最小值小于V_DA,c，则判定电池单体出现欠压预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最小值确定电池单体欠压预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体欠压预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最小值大于或等于V_DA,c，则进行步骤（3-3）故障诊断；；

（3-3）设定电池单体的高温保护阈值T_UP,c和电池单体的高温预警阈值T_UA,c，电池单体的高温保护阈值T_UP,c和电池单体的高温预警阈值T_UA,c的范围分别为50-60℃，且T_UP,c＞T_UA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体温度最大值大于T_UP,c，则判定电池单体出现过温保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体温度最大值确定电池单体高温保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体高温保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体温度最大值大于T_UA,c，则判定电池单体出现高温预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体温度最大值确定电池单体高温预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有发生电池单体高温预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体温度最大值小于或等于T_UA,c，则进行步骤（3-4）故障诊断；

（3-4）设定电池单体的温差过大保护阈值ΔT_P,c和电池单体的温差过大预警阈值ΔT_A,c，电池单体的温差过大保护阈值ΔT_P,c和电池单体的温差过大预警阈值ΔT_A,c的范围分别为5-10℃，且ΔT_P,c＞ΔT_A,c，若M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差大于ΔT_P,c，则判定电池单体出现温差过大保护故障，并根据i确定电池单体温差过大保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体高温保护故障，且M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差大于ΔT_A,c，则判定电池单体出现温差过大预警故障，并根据i确定电池单体温差过大保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体温差过大预警故障，且M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差小于或等于ΔT_A,c，则进行步骤（3-5）故障诊断；

（3-5）设定电池模块的过压保护阈值V_CP,m和电池模块的过压预警阈值V_CA,m，电池模块的过压保护阈值V_CP,m和电池模块的过压预警阈值V_CA,m的范围分别为[0.95*N*V_CP,c,N*V_CP,c]和[0.95*N*V_CA,c,N*V_CA,c]，且V_CP,m＞V_CA,m，若M个电池模块的电池模块电压最大值大于V_CP,m，则判定电池模块出现过压保护故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块过压保护故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块过压保护故障，且M个电池模块的电池模块电压最大值大于V_CA,m，则判定电池模块出现过压预警故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块过压预警故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块过压预警故障，且M个电池模块的电池模块电压最大值小于或等于V_CA,m，则进行步骤（3-6）故障诊断；

（3-6）设定电池模块的过压保护阈值V_DP,m和电池模块的过压预警阈值V_DA,m，电池模块的过压保护阈值V_DP,m和电池模块的过压预警阈值V_DA,m的范围分别为[N*V_DP,c,1.05*N*V_DP,c]和[N*V_DA,c,1.05*N*V_DA,c]，且V_DP,m＜V_DA,m，若M个电池模块的电池模块电压最小值小于V_DP,m，则判定电池模块出现欠压保护故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池单体欠压保护故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块欠压保护故障，且M个电池模块的电池模块电压最小值小于V_DA,m，则判定电池模块出现欠压预警故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块欠压预警故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块欠压预警故障，且M个电池模块的电池模块电压最小值大于或等于V_DA,m，则进行步骤（3-7）故障诊断；

（3-7）设定电池组的过压保护阈值V_CP,p和电池组的过压预警阈值V_CA,p，电池组的过压保护阈值V_CP,p和电池组的过压预警阈值V_CA,p的范围分别为[0.95*M*V_CP,m,N*V_CP,m]和[0.95*N*V_CA,m,N*V_CA,m]，且V_CP,p＞V_CA,p，若电池组电压大于V_CP,p，则判定电池组出现过压保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过压保护故障，且电池组电压大于V_CA,p，则判定电池组出现过压预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过压预警故障，且电池组电压小于或等于V_CA,p，则进行步骤（3-8）故障诊断；

（3-8）设定电池组的欠压保护阈值V_DP,p和电池组的欠压预警阈值V_DA,p，电池组的欠压保护阈值V_DP,p和电池组的欠压预警阈值V_DA,p的范围分别为[N*V_DP,m,1.05*N*V_DP,m]和[N*V_DA,m,1.05*N*V_DA,m]，且V_DP,p＜V_DA,p，若电池组电压小于V_DP,p，则判定电池组出现欠压保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组欠压保护故障，且电池组电压小于V_DA,p，则判定电池组出现欠压预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组欠压预警故障，且电池组电压小于或等于V_DA,p，则进行步骤（3-9）故障诊断；

（3-9）设定电池组的过流保护阈值I_P,p和电池组的过流预警阈值I_A,p，电池组的过流保护阈值I_P,p和电池组的过流预警阈值I_A,p的范围是电池组容量的1.2-1.5倍，且I_P,p＞I_A,p，若电池组电流的绝对值大于I_P,p，则判定电池组出现过流保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过流保护故障，且电池组电流大于I_A,p，则判定电池组出现过流预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过流预警故障，且电池组电流小于或等于I_A,p，则完成故障诊断；

（4）根据第k个循环周期的电池组电流采用安时积分法，通过下式：

$\left\{{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{mi},k}={\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}*T_s+{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{mi},k-1}|i=\mathrm{1,2,3},...,M\right\},$

${\mathrm{SOC}}_{p,k}={\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}*T_s+{\mathrm{SOP}}_{p,k-1},$

计算得到第k个循环周期M个电池模块的剩余电量SOC_mi,k和电池组的剩余电量SOC_p,k；

（5）根据上述第k个循环周期的电池模块电压最大值最小值M个电池模块电压及电池组电流对M个电池模块进行均衡控制，设定均衡电流阈值I_balance，I_balance的取值范围为5-20A，设定均衡电压阈值V_balance，V_balance的取值范围为300-1000mV，若电池组电流的绝对值大于I_balance，或/和电池模块电压最大值与最小值之差小于V_balance，则不对电池组中的电池模块进行均衡处理，若电池组电流的绝对值小于I_balance，且电池模块电压最大值与最小值之差大于V_balance，则对与电池模块电压最大值相对应的电池模块以及与电池模块电压最小值对应的电池模块进行均衡处理，同时遍历电池组中M个电池模块的电池模块电压将每个电池模块电压分别与电池模块的电压最大值和电压最小值比较，得到两个差值，若两个差值中的一个或两个的绝对值大于V_balance，则对相应的电池模块进行均衡处理；

（6）根据上述第k个循环周期M个电池模块内的M个电池单体温度最大值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 进行模块散热控制，设定散热控制高温阈值T_heatdisp，T_heatdisp的取值范围为50-60℃，设定散热控制温差阈值ΔT_heatdisp，ΔT_heatdisp的取值范围为4-5℃，将M个电池单体温度最大值分别与T_heatdisp比较，若大于T_heatdisp，则对相应的电池模块进行模块散热控制，若小于或等于Th_eatdisp，则不对相应的电池模块进行模块散热控制，M个电池单体温度最大值分别与对应的最小值作差，得到 $\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}-{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ 若 ${\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}-{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}$ 大于ΔT_heatdisp，则对相应的电池模块进行模块散热控制，若小于或等于ΔT_heatdisp，则不对相应的电池模块进行模块散热控制；

（7）将第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组M个电池模块剩余电量{SOC_mi,k|i＝1,2,3,...,M}和电池组剩余电量SOC_p,k上报至电网储能电站中的监控系统，完成第k个循环周期，并进入第k+1个循环周期。

本发明方法中，电池原始状态数据包括所述的电池单体管理单元采样数据和电池模块管理单元的模拟量采样数据。其中，电池单体管理单元采样数据包括各个模块内所有电池单体的电压和温度。电池模块管理单元的模拟量采样数据包括各个电池模块电压、电池组电压和电池组电流。其中的历史状态数据包括前几个循环周期的电池单体电压和温度、电池模块电压、电池组电压和电流。实时状态数据包括本次循环周期最新的电池单体电压和温度、电池模块电压、电池组电压和电流以及以上各量的变化量，每个模块内单体电压和温度的最大值、最小值和平均值，电池组内所有单体的电压和温度的最大值、最小值和平均值，电池组内所有模块的电压最大值、最小值和平均值。

本发明方法中的故障诊断，需要诊断的故障类型包括电池单体过压、电池单体欠压、电池单体高温、电池单体低温、电池单体温升过大、电池单体间温差过大、电池模块过压、模块电压欠压、电池组过压、电池组欠压、电池组过流、电池组内部开路。

本发明方法中的故障类型，均包括三种故障诊断状态结果，电池组正常工作、电池组故障预警、电池组故障保护，后两种状态结果需要立即向顶层管理单元上报故障信息，包括故障类型和故障点的电池电压、电流或温度，并请求相应的故障处理措施。

本发明方法中的电池电量估计的输入数据为电池模块电压、电池组电压和电池组电流，估计算法指安时积分法和扩展卡尔曼滤波算法，估计结果输出包括电池模块剩余电量与电池组剩余电量。

本发明方法中的模块均衡是利用隔离型交流母线均衡装置实现电池组中不同模块之间电量转移，以提高电池组的可用电量，不同模块之间电量转移的原则是，在电池组充放电电流较小时，剩余电量大的模块给剩余电量小的模块充电，输出的模块均衡装置控制信号只控制装置的启停，模块均衡电流的大小与方向由模块之间的电压差决定。

本发明方法中的模块散热是利用散热风扇对模块内电池单体进行强制风冷，加速热量外散以防止模块内单体温度过高，散热风扇的控制原则是，当模块内部单体存在一个或一个以上的单体温度高于设定的温度阈值T₁，则启动散热风扇，当模块内部单体温度全部低于设定的温度阈值T₂，则关停散热风扇，其中T₁＞T₂。输出的散热风扇控制信号控制风扇的启停，启动后的风扇按设定的档速运行。

图1所示为本发明的用于电网储能电站的电池模块管理系统的结构框图，其中，在一个电池组中，包含M个串联的电池模块，每个电池模块内包含N个串联的电池单体。相应地，电池单体管理单元为M个，电池单体总数为M*N个。

Claims (1)

1.一种用于电网储能电站的电池模块管理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)定义一个时间序列t＝{t_k|k＝1,2,3,...,n}，时间序列中t_k表示第k时刻，第k个循环周期为第k时刻至第k+1时刻，第k个循环周期的时间长度为T_s；电网储能电站中的M个电池单体管理单元和一个电池模块管理单元在第k时刻到来时，M个电池单体管理单元向电池模块管理单元发送M*N个电池单体的电池单体电压{u_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}和电池单体温度{T_ci,k|i＝1,2,3,...,M*N}，同时电池模块管理单元采集M个电池模块的电池模块电压{u_mi,k|i＝1,2,3,...,M}、M个电池模块互相串联后的电池组电压u_p,k以及电池组电流i_p,k，并由上述各原始数据构成电网储能电站中第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n：

Data_k＝[u_c1,k,u_c2,k,...,u_cM*N,k,T_c1,k,T_c2,k,...,T_cM*N,k,u_m1,k,u_m2,k,...,u_mM,k,u_p,k,i_p,k],k＝1,2,3,...,n；

(2)对第k个循环周期的电池模块管理原始数据数组Data_k,k＝1,2,3,...,n进行数字滤波，滤波方法为其中{a_i|0＜a_i＜1,i＝1,2,3,...,l}为系数，且l为滤波过程中所用电池模块管理原始数据数组的个数，l的取值范围为5-10，得到第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组k＝1，2，3，...，n：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{Data}}}_k=[{\stackrel{\‾}{u}}_{c1.k},{\stackrel{\‾}{u}}_{c2,k},...,{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{cM}*N,k},{\stackrel{\‾}{T}}_{c1,k},{\stackrel{\‾}{T}}_{c2,k},...,{\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{cM}*N,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{m1,k},{\stackrel{\‾}{u}}_{m2,k},...,{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{mM},k},{\stackrel{\‾}{u}}_{p,k},{\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}],k=\mathrm{1,2,3},...,n$

数组中包括M*N个电池单体的电池单体电压和电池单体温度 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M*N\}.$ M个电池模块的电池模块电压 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{mi},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}.$ 互相串联后的M个电池模块的电池组电压以及电池组电流对电池模块管理滤波数据数组进行处理，得到M个电池模块内的电池单体电压最大值最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和平均值 $\left\{{\stackrel{\‾}{u}}_{\mathrm{aver},\mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ M个电池模块内的电池单体温度最大值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}.$ 最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和平均值M个电池模块所有M*N个电池单体的电池单体电压最大值最小值和平均值M个电池模块所有M*N个电池单体的电池单体温度最大值最小值和平均值M个电池模块的电池模块电压最大值最小值和平均值以上所有的最大值、最小值和平均值构成第k个循环周期的电池模块管理特征数据；

(3)根据上述第k个循环周期的电池模块管理特征数据以及上述第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组中互相串联后的M个电池模块的电池组电压以及电池组电流对电网储能电站进行故障诊断，包括以下步骤：

(3-1)设定电池单体的过压保护阈值V_CP,c和电池单体的过压预警阈值V_CA,c，电池单体的过压保护阈值V_CP,c和电池单体的过压预警阈值V_CA,c的范围分别为3.5-4V，且V_CP,c＞V_CA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体电压最大值大于V_CP,c，则判定电池单体出现过压保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最大值确定电池单体过压保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体过压保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最大值大于V_CA,c，则判定电池单体出现过压预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最大值确定电池单体过压预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体过压预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最大值小于或等于V_CA,c，则进行步骤(3-2)的故障诊断；

(3-2)设定电池单体的欠压保护阈值V_DP,c和电池单体的欠压预警阈值V_DA,c，电池单体的欠压保护阈值V_DP,c和电池单体的欠压预警阈值V_DA,c的范围分别为2.5-3V，且V_DP,c＜V_DA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体电压最小值小于V_DP,c，则判定电池单体出现欠压保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最小值确定电池单体欠压保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体欠压保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最小值小于V_DA,c，则判定电池单体出现欠压预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体电压最小值确定电池单体欠压预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体欠压预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体电压最小值大于或等于V_DA,c，则进行步骤(3-3)故障诊断；；

(3-3)设定电池单体的高温保护阈值T_UP,c和电池单体的高温预警阈值T_UA,c，电池单体的高温保护阈值T_UP,c和电池单体的高温预警阈值T_UA,c的范围为50-60℃，且T_UP,c＞T_UA,c，若M个电池模块所有M*N个电池单体温度最大值大于T_UP,c，则判定电池单体出现过温保护故障，并根据M个电池模块内的电池单体温度最大值确定电池单体高温保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体高温保护故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体温度最大值大于T_UA,c，则判定电池单体出现高温预警故障，并根据M个电池模块内的电池单体温度最大值确定电池单体高温预警故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有发生电池单体高温预警故障，且M个电池模块中所有M*N个电池单体温度最大值小于或等于T_UA,c，则进行步骤(3-4)故障诊断；

(3-4)设定电池单体的温差过大保护阈值ΔT_P,c和电池单体的温差过大预警阈值ΔT_A,c，电池单体的温差过大保护阈值ΔT_P,c和电池单体的温差过大预警阈值ΔT_A,c的范围为5-10℃，且ΔT_P,c＞ΔT_A,c，若M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差大于ΔT_P,c，则判定电池单体出现温差过大保护故障，并根据i确定电池单体温差过大保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体高温保护故障，且M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差大于ΔT_A,c，则判定电池单体出现温差过大预警故障，并根据i确定电池单体温差过大保护故障所在的电池单体位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池单体温差过大预警故障，且M个电池模块内的电池单体温度最大值与最小值之差小于或等于ΔT_A,c，则进行步骤(3-5)故障诊断；

(3-5)设定电池模块的过压保护阈值V_CP,m和电池模块的过压预警阈值V_CA,m，电池模块的过压保护阈值V_CP,m和电池模块的过压预警阈值V_CA,m的范围分别为[0.95*N*V_CP,c,N*V_CP,c]和[0.95*N*V_CA,c,N*V_CA,c]，且V_CP,m＞V_CA,m，若M个电池模块的电池模块电压最大值大于V_CP,m，则判定电池模块出现过压保护故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块过压保护故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块过压保护故障，且M个电池模块的电池模块电压最大值大于V_CA,m，则判定电池模块出现过压预警故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块过压预警故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块过压预警故障，且M个电池模块的电池模块电压最大值小于或等于V_CA,m，则进行步骤(3-6)故障诊断；

(3-6)设定电池模块的过压保护阈值V_DP,m和电池模块的过压预警阈值V_DA,m，电池模块的过压保护阈值V_DP,m和电池模块的过压预警阈值V_DA,m的范围分别为[N*V_DP,c,1.05*N*V_DP,c]和[N*V_DA,c,1.05*N*V_DA,c]，且V_DP,m＜V_DA,m，若M个电池模块的电池模块电压最小值小于V_DP,m，则判定电池模块出现欠压保护故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池单体欠压保护故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块欠压保护故障，且M个电池模块的电池模块电压最小值小于V_DA,m，则判定电池模块出现欠压预警故障，并根据M个电池模块的电池模块电压确定电池模块欠压预警故障所在的电池模块位置，并将该位置信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池模块欠压预警故障，且M个电池模块的电池模块电压最小值大于或等于V_DA,m，则进行步骤(3-7)故障诊断；

(3-7)设定电池组的过压保护阈值V_CP,p和电池组的过压预警阈值V_CA,p，电池组的过压保护阈值V_CP,p和电池组的过压预警阈值V_CA,p的范围分别为[0.95*M*V_CP,m,N*V_CP,m]和[0.95*N*V_CA,m,N*V_CA,m]，且V_CP,p＞V_CA,p，若电池组电压大于V_CP,p，则判定电池组出现过压保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过压保护故障，且电池组电压大于V_CA,p，则判定电池组出现过压预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过压预警故障，且电池组电压小于或等于V_CA,p，则进行步骤(3-8)故障诊断；

(3-8)设定电池组的欠压保护阈值V_DP,p和电池组的欠压预警阈值V_DA,p，电池组的欠压保护阈值V_DP,p和电池组的欠压预警阈值V_DA,p的范围分别为[N*V_DP,m,1.05*N*V_DP,m]和[N*V_DA,m,1.05*N*V_DA,m]，且V_DP,p＜V_DA,p，若电池组电压小于V_DP,p，则判定电池组出现欠压保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组欠压保护故障，且电池组电压小于V_DA,p，则判定电池组出现欠压预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组欠压预警故障，且电池组电压小于或等于V_DA,p，则进行步骤(3-9)故障诊断；

(3-9)设定电池组的过流保护阈值I_P,p和电池组的过流预警阈值I_A,p，电池组的过流保护阈值I_P,p和电池组的过流预警阈值I_A,p的范围是电池组容量的1.2-1.5倍，且I_P,p＞I_A,p，若电池组电流的绝对值大于I_P,p，则判定电池组出现过流保护故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过流保护故障，且电池组电流大于I_A,p，则判定电池组出现过流预警故障，并将该故障信息上报到电网储能电站的监控系统，若没有出现电池组过流预警故障，且电池组电流小于或等于I_A,p，则完成故障诊断；

(4)根据第k个循环周期的电池组电流采用安时积分法，通过下式：

$\{{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{mi},k}={\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}*T_s+{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{mi},k-1}|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$

${\mathrm{SOC}}_{p,k}={\stackrel{\‾}{i}}_{p,k}*T_s+{\mathrm{SOC}}_{p,k-1},$

计算得到第k个循环周期M个电池模块的剩余电量SOC_mi,k和电池组的剩余电量SOC_p,k；

(5)根据上述第k个循环周期的电池模块电压最大值最小值M个电池模块电压及电池组电流对M个电池模块进行均衡控制，设定均衡电流阈值I_balance，I_balance的取值范围为5-20A，设定均衡电压阈值V_balance，V_balance的取值范围为300-1000mV，若电池组电流的绝对值大于I_balance，或/和电池模块电压最大值与最小值之差小于V_balance，则不对电池组中的电池模块进行均衡处理，若电池组电流的绝对值小于I_balance，且电池模块电压最大值与最小值之差大于V_balance，则对与电池模块电压最大值相对应的电池模块以及与电池模块电压最小值对应的电池模块进行均衡处理，同时遍历电池组中M个电池模块的电池模块电压将每个电池模块电压分别与电池模块的电压最大值和电压最小值比较，得到两个差值，若两个差值中的一个或两个的绝对值大于V_balance，则对相应的电池模块进行均衡处理；

(6)根据上述第k个循环周期M个电池模块内的M个电池单体温度最大值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 和最小值 $\left\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}\right|i=\mathrm{1,2,3},...,M\}$ 进行模块散热控制，设定散热控制高温阈值T_heatdisp，T_heatdisp的取值范围为50-60℃，设定散热控制温差阈值ΔT_heatdisp，ΔT_heatdisp的取值范围为4-5℃，将M个电池单体温度最大值分别与T_heatdisp比较，若大于T_heatdisp，则对相应的电池模块进行模块散热控制，若小于或等于T_heatdisp，则不对相应的电池模块进行模块散热控制，M个电池单体温度最大值分别与对应的最小值作差，得到 $\{{\stackrel{\‾}{T}}_{\max \mathrm{ci},k}-{\stackrel{\‾}{T}}_{\min \mathrm{ci},k}|i=\mathrm{1,2,3},...,M\},$ 若大于ΔT_heatdisp，则对相应的电池模块进行模块散热控制，若小于或等于ΔT_heatdisp，则不对相应的电池模块进行模块散热控制；

(7)将第k个循环周期的电池模块管理滤波数据数组M个电池模块剩余电量{SOC_mi,k|i＝1,2,3,...,M}和电池组剩余电量SOC_p,k上报至电网储能电站中的监控系统，完成第k个循环周期，并进入第k+1个循环周期。