CN106233151A - 检测电池存储器的运行情况 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测能量存储器系统的电池存储器的运行情况的方法。为了提供一种用于检测电池存储器(6)的运行情况的实用技术方案，提出了连续建立使用概要(8，9,10)，其借助描述性的统计数据描绘了电池存储器(6)的运行情况。

Description

检测电池存储器的运行情况
技术领域
本发明涉及一种用于检测能量存储器系统的电池存储器的运行情况的方法。此外，本发明涉及一种能量存储器系统和计算机程序。
背景技术
下文中将电池存储器理解为可再充电的存储器电池的系统。这种例如形式是模块化构建的电池柜的电池存储器例如用于为工业运行供电。这种能量存储器与用于整流器和逆变器运行的变流器连接，以耦合至交变电网，并且用于保证稳定的网络运行。
电池存储器的使用寿命强烈取决于其运行情况。对此重要的特征量例如是电池的热负荷、充电状态(SOC)及其时间曲线、充放电周期的数量以及各个充电周期的深度。关键的事件、诸如过电流、过度放电等也会影响使用寿命。
从现有技术中已知的是，采集电池存储器的特征量，以便能够确定该电池存储器在其使用中负荷情况如何。由此可以确定电池存储器的老化。这会影响可能的保修索赔。
在现有的电池存储器中使用电池管理系统(BMS)，以便监视各个电池模块的充电状态，尤其是电压和温度。现代的电池管理系统同时还可以立即存储这些特征量用于以后的分析。
然而对所有特征量和事件进行数据存储和事后分析，在电池系统典型为10年或更长的情况下，是高开销的并且因此不实际。在实践中，因此仅存储有限的数据量，例如为了对于两个或三个月的特定时间段检测运行情况。接下来，用较新的数据覆盖已采集的较老的数据。因此总是仅能分析刚过去的较短时间段期间的电池存储器的运行情况。尤其是鉴于电池存储器的高寿命，这种“瞬态记录”不足以可靠地评估应用者针对电池系统制造商的可能的保修索赔。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种实用的解决方案来检测电池存储器的运行情况。该任务通过根据权利要求1所述的方法，或者通过根据权利要求8所述的能量存储器系统或者通过根据权利要求9所述的计算机程序来解决。本发明的有利实施例在从属权利要求中给出。
下面结合方法阐述的优点和构型类似地也适用于根据本发明的系统，反之亦然。
本发明的核心思想是，不再存储电池存储器的运行情况的所有特征量和事件。替代地，建立电池存储器的使用概要(Benutzungsprofil)，其借助描述性的统计数据来描绘电池存储器的运行情况。换言之，立即处理所采集的数据，其中该处理优选已经包括了对数据的合适分析，并且仅以使用概要的形式存储所采集的数据的“精选”。
根据本发明，使用概要的建立在此连续地，即优选持久且无中断地进行。换言之，使用概要持续被更新，并且因此描绘至该时间点的各当前的运行情况。使用概要由此描述了电池存储器在其整个寿命期间的运行情况。所建立的使用概要优选被存储为可变然而持久的、即不可删除不可覆盖的数据集合。
为了建立使用概要，采集和处理与电池存储器有关的合适数据。优选地，这些数据包括所选的电池运行特征量、电池运行事件和/或电池存储器的电池状态、尤其是电池存储器的运行小时数和充电状态，包括充放电循环的数目和持续时间。借助这些数据，可以特别简单地确定电池存储器的负荷和其老化。
在数据预备的方面，处理所采集的数据优选包括从所采集的数据中确定合适的评估特征量。替代所采集的数据本身，仅存储从中所确定的一定数量的评估特征量。
优选地，处理所采集的数据包括从所采集的数据中和/或从所确定的评估特征量中建立一定数量的频度分布，尤其是建立所选择运行特征量的频度分布。这些频度分布的主要特性，例如状态性(Lagemaβe)(分位数、趋势)、分散性(可变性)和关联性(相关)，接下来用作使用概要的、用于表征电池存储器运行情况的部分。
在数据显示方面，处理所采集的数据优选包括建立一定数目特征数(参数)、表格和/或图表。通过特征数可以特别简单地以唯一数字的形式示出所采集的数据的各个所选方面。借助表格，可以一目了然地排列所采集的数据。图表特别一目了然地以图形示出所采集的数据或这些数据的特定方面。尤其，表格和/或图形形式的示出优选用于描绘运行特征量的频度分布。
在根据本发明的带有电池存储器的能量存储器系统中，合适的数据采集单元用于运行本发明。数据采集单元构建为用于建立借助描述性统计数据描绘电池存储器的运行情况的使用概要。数据采集单元优选是相应的电池存储器的、相应训练为用于此目的的电池管理系统。
该用户概要可以在以后任意时刻被调用，并且包含在其中的数据可以被读取以用于其它应用。优选地，从这种建立的使用概要中可以随时确定电池存储器的当前实际负荷，并且可以以量度的形式提供该实际负荷。这同样通过能量存储器系统的数据采集单元进行，或者借助外部辅助装置、例如维护技术员的分析软件来进行，由数据采集单元建立的使用概要提供给所述分析软件。
根据本发明的方法优点在于，可以用小的计算开销和小的存储器容量来建立对电池存储器的运行情况的精确描绘。由此，一方面减小了成本开销。另一方面，由此也可以提高电池存储器的可用性，因为例如可以及时均衡电池单元的充电状态，或者可以自动地确定用于均衡电池单元充电状态的最佳时间点。
附图说明
上面描述的本发明的特性、特征和优点，以及如何实现其的方式方法，可以结合下面对实施例的描述而变得更加清楚和显然，这些实施例被结合附图详细阐述。其中：
图1示出了能量存储器系统，
图2示出了电池运行特征量的图示。
所有附图仅示意性地示出了本发明，且仅示出其主要组成部分。在此，相同的附图标记对应于相同或相当的功能。
具体实施方式
在图1中示出了对于中压电网构建的模块化能量存储系统1。能量存储系统1包括多个存储器容器2和中央的控制器单元3。在每个存储器容器2中设有多个能量存储器柜4，其分别带有组合的控制、调节和网络接头柜5以及变流器14。在每个能量存储器柜4中，设有多个由锂离子电池模块组成的电池存储器6和用于控制电池存储器6的充电状态的电池管理系统7。能量存储器柜4的额定功率例如为32kW至96kW。
根据电池存储器6的类型和制造商，首先定义特征量范围、事件和状态。
作为对所有运行特征量进行数据存储的替代方案，在电池存储器6的运行期间，通过每个能量存储器柜4的电池管理系统7以在时间上累加的方式采集特征量范围。为此，将各个特征量分解为分位数，并且采集测量值停留在该分位数中的频度。以该方式，可以非常简单、精确地和用电池管理系统7提供的很少存储器空间来经由表格描绘特征量的分布，在该表格中采集分位数和相应与该分位数对应的频度。
作为对所有事件进行数据存储的替代方案，在运行期间仅对关键的事件和状态进行计数器采集。这些计数器采集也由每个能量存储器柜4的电池管理系统7进行。
在时间上累加地采集特征量区域可以实现很快速和较精确地推断出相应的电池存储器6的运行方式，并且因此用于检测正常的工作方式。如果数据例如被示出为相应充电状态中的运行小时数的柱状图，如图2所示，则可以看出相应的电池存储器6是均匀地还是主要在特定区域中运行的。
对于图2中示出的综合数据示图，将电池存储器6的可能的充电状态15划分为二十个等大的5％区域11。在电池存储器6的运行持续时间期间采集：电池存储器6在哪个区域11中呆了多长时间，即多少运行小时12。在此，同时还区分电池存储器6是否处在无负荷的静止状态中，或者电池存储器6被充电还是放电了。为此，在针对每个区域11的柱状图中示出了用于示出静止状态中的运行小时数12的柱8，用于示出充电状态中的运行小时数12的柱9，以及用于示出放电状态中的运行小时数12的柱10。由此，采集用于评估电池存储器3的负荷的三个主要标准，处理这些主要标准和借助描述性统计数据(更确切而言以频度分布的形式)描述这三个主要标准。
借助这种如可以由数据采集单元、在此是电池管理系统7例如在维护技术员所使用的能量存储器系统1的人机接口的屏幕13上示出的图示，现在可以一眼看出所涉及的电池存储器6主要处在充电状态的下部区域(充电状态为10％至30％)，这对于基于锂离子的电池存储器不是最优的。最优充电状态的区域(例如60％至80％)可以被附加地示出，这再次改善了该量度的可快速评估性。
根据图2中的柱9、10的长度同样可看出的是，相比于放电，电池存储器6对于充电总是需要更长时间。还可以直接看出的是，充放电持续时间之间的比例与电池存储器6的充电状态有关。
借助计数器采集，还可以确定的是，电池存储器6是否更多在临界区域中运行。此外例如可以分析，从首次运行起的运行小时数或小时数与充放电循环数之比是怎么样的。该值说明了电池存储器6的大致负荷。
干扰或干扰区域中的总和小时的数目与运行小时数之比给出了对电池存储器6的疲劳负荷的另一个提示。
有利地，采集所选的或者所有后续的运行数据。
-运行小时数：用于运行的小时计数器，即变流器工作和电池被充电或放电。
-首次运行起的小时数：用于设备的小时计数器，即，设备处于辅助电压下。
-能量获取：针对来自用于设备的网络的总能量获取(有功和无功功率)的能量计数器。
-能量供应：针对到用于设备的网络中的总能量输出(有功和无功功率)的能量计数器。
-充电循环的数目：用于为存储器充电的循环之数目的计数器。
-放电循环的数目：用于存储器放电的循环之数目的计数器。
-“电池满”报告的数目：用于报告整个存储器充满电的报告的数目的计数器。
-“电池空”报告的数目：用于报告整个存储器放完电的报告的数目的计数器。
-直流开关的开关循环的数目：用于直流开关的开关动作的计数器。
有利地采集所选择的或者所有的后续的最大和最小值。
-最大充电电流：电池充电过程中所达到的最大的电流值。
-最小充电电流：电池充电过程中所达到的最小的电流值。
-最大温度：电池存储器所达到的温度中最大的温度。
-最小温度：电池存储器所达到的温度中最小的温度。
-最大电池单元电压：各个电池单元所达到的电池单元电压中最大的电池单元电压。
-最小电池单元电压：各个电池单元所达到的电池单元电压中最小的电池单元电压。
有利地，采集后续的干扰和警告中所选的或所有的干扰和警告。
-过电流触发的数目：用于由存储器报告的过电流触发(即，存储器在过电流情况下关断)的数目的计数器。
-通信故障的数目：用于由存储器报告的通信故障的数目的计数器。
-短路触发的数目：用于由存储器报告的短路触发(即，存储器在短路情况下关断)的数目的计数器。
-温度警告的数目：用于由存储器报告的温度警告的数目的计数器，即，对每个新的“温度警告”报告计数。
-过电压触发的数目：用于由存储器报告的过电压触发(即，存储器在过电压情况下关断)的数目的计数器。
-欠电压触发的数目：用于由存储器报告的欠电压触发(即，存储器在欠电压情况下关断)的数目的计数器。
-带有温度警告的运行小时数：用于存储器在已有“温度警告”报告的情况下运行的时间的小时计数器。
-带有过载警告的运行小时数：用于存储器在已有“过载警告”报告的情况下运行的时间的小时计数器。
-带有温度报警的总小时数：用于其中存储器报告过高温度的时间的小时计数器。
-带有温度警告的总小时数：用于其中存储器已报告过温度警告的时间的小时计数器(设备运行或不运行)。
-深度放电的总小时数(SOC<0)：用于其中存储器已报告过模块的深度放电的时间的小时计数器。
-过度充电的总小时数(SOC>100)：用于其中存储器已报告过模块的过度充电的时间的小时计数器。
对所采集的各个电池存储器6的数据的存储和/或评估，替代于对每个能量存储器柜4分别进行，也可以对于变流器14的相应构建的调节单元16的整个存储器容器2统一进行，其中，待采集的数据直接从电池存储器6转发至调节单元16，或者经由相应的电池管理系统7转发至调节单元16。相应地，也可以在能量存储器系统1的中央控制器单元3中对所采集的多个存储器容器2的数据进行存储和/或评估。
根据本发明的能量存储器系统1构建为用于执行所描述的方法。优选地，能量存储器系统1的数据采集单元是数据处理单元，其构建为用于执行在此描述的相应方法的、与数据处理有关的所有步骤。数据处理单元优选具有一定数量的功能模块，其中，每个功能模块构建为用于执行特定的功能或者一定数量的根据所描述的方法的特定功能。功能模块可以是硬件模块或软件模块。换言之，本发明在涉及数据处理单元的范围内可以以计算机硬件的形式或者以计算机软件的形式，或者以软硬件结合的形式来实现。如果本发明以软件、即以计算机程序的形式实现，则当该计算机程序在带有处理器的计算机上运行时所有所描述的功能通过计算机程序指令实现。计算机程序指令在此基于已知的方式和方法在任意编程语言中实现，并且以任何形式提供给计算机，例如以经由计算机网络传输的数据分组的形式，或者以存储在磁盘、CD-ROM或者其它数据载体上的计算机程序的形式。
所描述的方法也可以传输到其它系统上，其负荷或使用寿命可以基于根据特征量(例如电流或者电压)分析运行情况来确定。
虽然通过优选实施例详细示出和描述了本发明，但是本发明并不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以从中导出其它变型，而不偏离本发明的保护范围。
附图标记列表
1 能量存储器系统
2 存储器容器
3 中央控制单元
4 能量存储器柜
5 组合柜
6 电池存储器
7 电池管理系统
8 柱(静止模式)
9 柱(充电模式)
10 柱(放电模式)
11 特征量区域(充电状态)
12 运行小时数
13 屏幕
14 变流器
15 充电状态(SOC)
16 调节单元

Claims (9)

1.一种用于检测能量存储器系统(1)的电池存储器(6)的运行情况的方法，包括：连续建立使用概要(8，9,10)，其借助描述性统计数据描绘了电池存储器(6)的运行情况。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了建立所述使用概要(8，9，10)，采集和处理数据，其中，所采集的数据包括电池运行特征量/电池运行事件和/或电池状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所采集的数据包括电池存储器的运行小时数(12)和充电状态(15)。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述处理包括根据所采集的数据确定评估特征量。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，所述处理包括根据所采集的数据和/或根据所确定的评估特征量建立一定数量的频度分布(8，9，10)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述处理包括根据所采集的数据建立一定数量的特征数、表格和/或图表。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，根据所建立的使用概要(8，9，10)确定电池存储器(6)的负荷并且以量度的形式提供该负荷。
8.一种能量存储器系统(1)，具有电池存储器(6)并具有数据采集单元(7；16；3)，该数据采集单元(7；16；3)构建为用于连续建立使用概要(8，9，10)，该使用概要借助描述性统计数据描绘了电池存储器(6)的运行情况。
9.一种用于检测能量存储器系统(1)的电池存储器(6)的运行情况的计算机程序，具有计算机程序指令，用于当该计算机程序在计算机(7,16,3)上运行时，连续建立使用概要(8，9，10)，该使用概要借助描述性统计数据描绘了电池存储器(6)的运行情况。
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