CN109541488A - 一种基于电池负载状态的电流控制方法 - Google Patents

一种基于电池负载状态的电流控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109541488A
CN109541488A CN201811417204.XA CN201811417204A CN109541488A CN 109541488 A CN109541488 A CN 109541488A CN 201811417204 A CN201811417204 A CN 201811417204A CN 109541488 A CN109541488 A CN 109541488A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
sol
load state
battery
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811417204.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109541488B (zh
Inventor
张建邦
沈成宇
沈向东
刘畅
张德坤
周中南
傅克标
侯敏
曹辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Ruipu Energy Co Ltd
Rept Battero Energy Co Ltd
Original Assignee
Ruipu Energy Co Ltd
Shanghai Ruipu Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ruipu Energy Co Ltd, Shanghai Ruipu Energy Co Ltd filed Critical Ruipu Energy Co Ltd
Priority to CN201811417204.XA priority Critical patent/CN109541488B/zh
Publication of CN109541488A publication Critical patent/CN109541488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109541488B publication Critical patent/CN109541488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4285—Testing apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明是一种基于电池负载状态的电流控制方法，其步骤包含：步骤1，获取传感器信息，包括蓄电池当前的电流I、温度T；步骤2，计算当前的可用电量百分比SoCuseable，最大蕴含电量百分比SoCmax；步骤3，计算负载状态值SoLt及负载状态对时间的变化量βt；步骤4，检测当前SoLt或βt是否大于预设控制值；步骤5，若步骤4成立，则执行理论电流J的计算，使得SoLt或βt小于等于目标控制值，且进一步进行步骤6操作；若步骤4不成立，则结束控制；步骤6，通信外部设备或人员调整工作电流至J；步骤7，执行步骤1。本发明通过定义电池的SoL作为调节输出或输入功率的依据，其与电池当前的老化程度、温度、工作电流、残余电量等紧密相关，通过控制此数值的大小与变化来达到调节效果。

Description

一种基于电池负载状态的电流控制方法
技术领域
本发明涉及蓄电池储能设备，具体涉及一种基于电池负载状态的电流控制方法。
背景技术
近年来，由于环保意识增加，新能源行业的兴起，使得蓄电池领域快速地发展，然而化学能二次蓄电池本身对外界工况反应相当敏感，特别是温度。此外，当蓄电池电量处于边界状态(例如：接近满电、接近没电状态、处于临界低温或高温环境等)时，此时容易引起蓄电池发生不良反应，例如：电极结构崩解、电解液氧化、枝晶生成等等。为了避免蓄电池出现安全隐患，因此当外界工况发生剧烈变化时，或蓄电池自身衰老，或是蓄电池处于边界状态时，外部设备或人员将介入对其工作做限制，减少蓄电池的工作电流，降低蓄电池的安全虞虑，并延长蓄电池的寿命周期。
发明内容
由于化学能二次蓄电池面对不同的工况条件会有不同的充放电能力。特别地，当蓄电池处于边界状态时，此时对于外界工况容忍度较低，若持续给予高强度要求，则可能影响蓄电池寿命周期表现，甚至引发安全虞虑。因此合理地调控蓄电池的工作状态，以确保安全无虞地使用，并推迟其老化性能衰减的现象，同时降低因调节功率带给使用者的不便影响。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于电池负载状态的电流控制方法，定义电池的负载状态值State of Load(SoL)，并基于此数值的大小与变化幅度做为控制依据，利用运算单元求出欲满足SoL小于等于某数值时，其对应的电流值上限，再利用通信模块传递告知外界设备或人员，以进行输出或输入功率的调整，达成维护蓄电池组之目的。
本发明步骤包含：
步骤1，获取传感器信息，包括蓄电池当前的电流I、温度T；
步骤2，计算当前的可用电量百分比SoCuseable，最大蕴含电量百分比SoCmax；
步骤3，计算负载状态值SoLt及负载状态对时间的变化量βt；
步骤4，检测当前SoLt或βt是否大于预设控制值；
步骤5，若步骤4成立，则执行理论电流J的计算，使得SoLt或βt小于等于目标控制值，且进一步进行步骤6操作；若步骤4不成立，则结束控制；
步骤6，通信外部设备或人员调整工作电流至J；
步骤7，执行步骤1。
优选地，所述步骤2中的当前可用电量百分比计算方式为
其中，为表明当前的可用电量与蓄电池当前之电流、温度等非线性相关；SoCinital表示起始蕴含电量百分比。
优选地，所述步骤3中的当前最大蕴含电量百分比计算方式为
其中，Ahmax为通过预先实验而得知该电池的最大放电容量。
优选地，所述步骤4中SoLt的计算方式为
优选地，所述步骤5中βt的计算方式为
优选地，理论电流J的计算方法如下：
使用试误迭代法，找出一个电流值J代入非线性函数中，使得满足下式方程后离开迭代循环；
其中，X表示SoL的目标控制值，ε表示误差容忍值。
过往的控制方法，主流为通过大量预先试验，找出蓄电池在不同工况条件下，所能承受之最大电流值，并记录试验结果以建立数据库，最后通过传感器监测当前工况，调出数据库中最相似对应此工况的数值，来达到调节控制蓄电池组之目的。而本发明通过定义电池的SoL作为调节输出或输入功率的依据，而SoL与电池当前的老化程度、温度、工作电流、残余电量等紧密相关，SoL是结合外在工况与蓄电池自身状态量化而成的数值，最后通过控制此数值的大小与变化来达到调节效果。本发明具有较少的预先试验需求，并对应更稠密的工况场景，以执行更详密的调控。
附图说明
图1是本发明工作方法的流程图；
图2是随放电过程SoLt与电流变化曲线图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但不以任何方式限制本发明的范围。
本发明工作方法的流程图如附图1所示，步骤包含：
步骤1，获取传感器信息，包括蓄电池当前的电流I、温度T。
步骤2，计算当前的可用电量百分比SoCuseable，最大蕴含电量百分比SoCmax。
其中，为表明当前的可用电量与蓄电池当前之电流、温度等非线性相关；SoCinital表示起始蕴含电量百分比；
其中，Ahmax为通过预先实验而得知该电池的最大放电容量；
步骤3，计算负载状态值SoLt及负载状态对时间的变化量βt。
步骤4，检测当前SoLt或βt是否大于预设控制值。
步骤5，若步骤4成立，则执行理论电流J计算，使得SoLt或βt小于等于目标控制值，且进一步进行步骤6操作；若步骤4不成立，则结束控制。
其中理论电流计算方法如下：
使用试误迭代法，找出某电流值J代入非线性函数F中，使得满足下式方程后离开迭代循环；
其中，X表示SoL的目标控制值，ε表示误差容忍值。
步骤6，通过通信模块传递理论电流J，要求外部设备调整工作状态至满足理论电流J。
步骤7，执行步骤1。
如附图2所示，随着放电过程演进，电池的SoLt相应增加；其中，C-rate泛指蓄电池工作电流量。由于此处预设SoLt上限为0.8，因此当SoLt到达0.8时，控制算法介入，不断地求出符合SoLt小于等于0.8的条件下，所对应的最大电流值，因此当时间大于2400秒后，电流呈现快速下降之趋势。
本发明文中所提及的电池荷电状态State of Charge(SoC)，其计算式仅仅唯一示例，对于本行业相关的技术人员可通过其余方法获得电池SoC数值，进而套入本发明的SoL计算式中，皆属于本发明保护范围内。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求。

Claims (6)

1.一种基于电池负载状态的电流控制方法，其特征在于，步骤包含：
步骤1，获取传感器信息，包括蓄电池当前的电流I、温度T；
步骤2，计算当前的可用电量百分比SoCuseable，最大蕴含电量百分比SoCmax；
步骤3，计算负载状态值SoLt及负载状态对时间的变化量βt；
步骤4，检测当前SoLt或βt是否大于预设控制值；
步骤5，若步骤4成立，则执行理论电流J的计算，使得SoLt或βt小于等于目标控制值，且进一步进行步骤6操作；若步骤4不成立，则结束控制；
步骤6，通信外部设备或人员调整工作电流至J；
步骤7，执行步骤1。
2.如权利要求1所述的一种基于电池负载状态的电流控制方法，其特征在于，所述步骤2中的当前可用电量百分比计算方式为
其中，为表明当前的可用电量与蓄电池当前之电流、温度等非线性相关；SoCinital表示起始蕴含电量百分比。
3.如权利要求2所述的一种基于电池负载状态的电流控制方法，其特征在于，所述步骤2中的当前最大蕴含电量百分比计算方式为
其中，Ahmax为通过预先实验而得知该电池的最大放电容量。
4.如权利要求3所述的一种基于电池负载状态的电流控制方法，其特征在于，所述步骤3中SoLt的计算方式为
5.如权利要求4所述的一种基于电池负载状态的电流控制方法，其特征在于，所述步骤3中βt的计算方式为
6.如权利要求5所述的一种基于电池负载状态的电流控制方法，其特征在于，理论电流J的计算方法如下：
使用试误迭代法，找出一个电流值J代入非线性函数中，使得满足下式方程后离开迭代循环；
其中，X表示SoL的目标控制值，ε表示误差容忍值。
CN201811417204.XA 2018-11-26 2018-11-26 一种基于电池负载状态的电流控制方法 Active CN109541488B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811417204.XA CN109541488B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种基于电池负载状态的电流控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811417204.XA CN109541488B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种基于电池负载状态的电流控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109541488A true CN109541488A (zh) 2019-03-29
CN109541488B CN109541488B (zh) 2020-11-06

Family

ID=65849719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811417204.XA Active CN109541488B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 一种基于电池负载状态的电流控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109541488B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070013347A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Nissan Motor Co., Ltd. Battery pack controller
EP1798100A2 (en) * 2005-12-16 2007-06-20 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Battery management system
CN102355021A (zh) * 2011-09-26 2012-02-15 惠州市亿能电子有限公司 一种电动汽车电池充放电电流控制方法
CN104137379A (zh) * 2012-02-29 2014-11-05 Nec能源元器件株式会社 电池控制系统、电池组、电子设备和充电器
CN104682490A (zh) * 2014-12-26 2015-06-03 智慧城市系统服务（中国）有限公司 一种控制电池充放电电流的方法和装置
CN104833922A (zh) * 2014-12-01 2015-08-12 北汽福田汽车股份有限公司 电池充放电电流限值的计算方法和装置
CN104977540A (zh) * 2014-04-01 2015-10-14 罗伯特·博世有限公司 用于监视蓄电池的充电状态或充电电流或放电电流的方法
CN105244553A (zh) * 2014-07-09 2016-01-13 上海汽车集团股份有限公司 电池充放电电流控制方法和使用其建立bms模型的方法
CN106585402A (zh) * 2016-12-01 2017-04-26 安徽鸿创新能源动力有限公司 一种动力电池充放电控制方法
CN107534188A (zh) * 2015-11-13 2018-01-02 株式会社Lg化学 用于控制二次电池的输出参数的系统及其方法
CN108574120A (zh) * 2017-03-10 2018-09-25 凹凸电子（武汉）有限公司 电池系统及其管理方法、电池管理模块以及方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070013347A1 (en) * 2005-07-12 2007-01-18 Nissan Motor Co., Ltd. Battery pack controller
EP1798100A2 (en) * 2005-12-16 2007-06-20 Hitachi Vehicle Energy, Ltd. Battery management system
CN102355021A (zh) * 2011-09-26 2012-02-15 惠州市亿能电子有限公司 一种电动汽车电池充放电电流控制方法
CN104137379A (zh) * 2012-02-29 2014-11-05 Nec能源元器件株式会社 电池控制系统、电池组、电子设备和充电器
CN104977540A (zh) * 2014-04-01 2015-10-14 罗伯特·博世有限公司 用于监视蓄电池的充电状态或充电电流或放电电流的方法
CN105244553A (zh) * 2014-07-09 2016-01-13 上海汽车集团股份有限公司 电池充放电电流控制方法和使用其建立bms模型的方法
CN104833922A (zh) * 2014-12-01 2015-08-12 北汽福田汽车股份有限公司 电池充放电电流限值的计算方法和装置
CN104682490A (zh) * 2014-12-26 2015-06-03 智慧城市系统服务（中国）有限公司 一种控制电池充放电电流的方法和装置
CN107534188A (zh) * 2015-11-13 2018-01-02 株式会社Lg化学 用于控制二次电池的输出参数的系统及其方法
CN106585402A (zh) * 2016-12-01 2017-04-26 安徽鸿创新能源动力有限公司 一种动力电池充放电控制方法
CN108574120A (zh) * 2017-03-10 2018-09-25 凹凸电子（武汉）有限公司 电池系统及其管理方法、电池管理模块以及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
裴锋 等: "电动汽车动力电池变流放电特性与荷电状态实时估计", 《中国电机工程学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109541488B (zh) 2020-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106165177B (zh) 氧化还原液流电池系统、泵控制单元和用于操作氧化还原液流电池的方法
CN101814639B (zh) 动力锂离子电池极化电压控制充电方法
CN109586373A (zh) 一种电池充电方法和装置
Cherif et al. A battery ageing model used in stand alone PV systems
CN110085947B (zh) 一种电池单体快速自加热方法、系统及装置
US9583959B2 (en) Charging apparatus
US20170070073A1 (en) Systems and techniques for energy storage regulation
CN105510837A (zh) 一种锂离子电池体发热功率的测试方法
CN104485705B (zh) 多串电池组均衡管理方法及系统
CN110429684A (zh) 充电控制方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质
CN110994734A (zh) 电池充电方法、装置及电子辅助设备
CN105119335A (zh) 充电控制方法
CN108511818A (zh) 一种计及热力学soc一致性的电池组均衡方法
Kuznetsov et al. Evaluation of the limiting conditions for operation of a large electrochemical energy storage system
CN109541488A (zh) 一种基于电池负载状态的电流控制方法
EP3261211A1 (en) Systems and methods for controlling performance parameters of an energy storage device
TWI491141B (zh) 電池的充電系統及方法
CN203840042U (zh) 一种电动汽车铅酸蓄电池充电器
CN112130081A (zh) 一种快速实现铅酸电池soc估计方法
Li et al. Development of control strategy to increase the lifetime of grid-connected Li-ion battery
JP5878058B2 (ja) 分散電源蓄電システム
CN104701907A (zh) 一种风光互补系统铅蓄电池的控制方法
Hartley et al. Optimal battery charging for damage mitigation
Maraud et al. Design, simulation and analysis of an intelligent lead-acid battery charger fed by solar system
Hussein et al. ANFIS-Based New Approach for an Optimal Lithium-Ion Battery Charging Control

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address
CP03 Change of name, title or address

Address after: Room 923, building a, Castle Peak headquarters building, 2666 Longxiang Road, Longwan District, Wenzhou City, Zhejiang Province 325024

Patentee after: REPT BATTERO Energy Co., Ltd.

Patentee after: SHANGHAI RUIPU ENERGY Co.,Ltd.

Address before: 325024 room 923, building a, Qingshan headquarters building, No. 2666, Longxiang Road, Longwan District, Wenzhou City, Zhejiang Province

Patentee before: RUIPU ENERGY Co.,Ltd.

Patentee before: SHANGHAI RUIPU ENERGY Co.,Ltd.