CN109541488B - 一种基于电池负载状态的电流控制方法 - Google Patents

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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
Figure BDA0001879764150000021
其中，
Figure BDA0001879764150000022
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
Figure BDA0001879764150000023
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
Figure BDA0001879764150000024
优选地，所述步骤5中βt的计算方式为
Figure BDA0001879764150000025
优选地，理论电流J的计算方法如下：
Figure BDA0001879764150000026
使用试误迭代法，找出一个电流值J代入非线性函数
Figure BDA0001879764150000028
中，使得满足下式方程后离开迭代循环；
Figure BDA0001879764150000027
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。
Figure BDA0001879764150000031
其中，
Figure BDA0001879764150000032
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；
Figure BDA0001879764150000033
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。
Figure BDA0001879764150000034
Figure BDA0001879764150000035
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：
Figure BDA0001879764150000036
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；
Figure BDA0001879764150000041
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 (3)

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；其中，SoLt、βt的计算方式分别为：
Figure FDA0002634160690000011
Figure FDA0002634160690000012
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；理论电流J的计算方法如下：
Figure FDA0002634160690000013
使用试误迭代法，找出理论电流值J代入
Figure FDA0002634160690000014
中，使得满足下式方程后离开迭代循环；
Figure FDA0002634160690000015
其中，X表示SoL的目标控制值，SoL为电池的负载状态值；ε表示误差容忍值；
Figure FDA0002634160690000016
为表明当前的可用电量与蓄电池当前之电流、温度非线性相关；SoCinitial表示起始蕴含电量百分比；
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
Figure FDA0002634160690000017
其中，
Figure FDA0002634160690000021
为表明当前的可用电量与蓄电池当前之电流、温度非线性相关；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
Figure FDA0002634160690000022
其中，Ahmax为通过预先实验而得知该电池的最大放电容量。
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