CN109633451A - 储能系统自轨迹参数标定方法及soc估算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能系统自轨迹参数标定方法，包括以下步骤：(1)当满充或满放至设定电压时，获取储能电池充电或放电中的电池容量，以及恒功率状态下端电压Volt和充放电电流I；(2)依据充放电电流I和单位时间t1计算每隔单位时间的安时量AHi，(3)统计充电或放电过程中的最大可用容量CC，依据安时量AHi计算每隔单位时间t1储能系统的可用容量Ci，依据公式计算获得每隔单位时间t1的SOCi；(3)记录每隔单位时间的SOCi和端电压Volti以作为当前状态下的充电或放电过程的Volt‑SOC参数表，记录充电或放电过程中的最大可用容量CC，计算简单且估算精准度高。本发明还公开了对应的电子设备、计算机可读存储介质，以及一种SOC估算方法。

Description

储能系统自轨迹参数标定方法及SOC估算方法
技术领域
本发明涉及一种储能系统的SOC估算参数标定以及SOC估算，尤其涉及一种储能系统自轨迹参数标定及SOC估算。
背景技术
当前SOC的估算方法包括安时积分法、开路电压法、神经网络法和卡尔曼波法等。虽然用于电池SOC估算方法种类之多，但各种方法都存在着一定的缺陷，目前应用于电池管理系统的SOC估算技术还不是很成熟。由于电流采集设备精度的不断提高，AH积分法估算SOC在一段时间内是非常有效的，但是由于AH积分存在着累积误差，随着时间的延长，SOC的估算误差会逐渐发散，并且如果初始误差和可用容量错误，其SOC也会形成较大误差。开路电压法只有在静置相对较长的时间才能使用，所以其修正具有苛刻的条件。神经网络法需要非常大的样本数据，需要消耗较高的人力物力。卡尔曼滤波算法需要一个电池模型就需要在实验室较长时间标定电池极化参数，比如：容量、OCV_SOC曲线、电池内阻、极化电容、极化电阻等。但是随着电池老化上述参数都会发生较大的变化，影响SOC的估算精度。
故，急需一种解决上述问题的储能系统自轨迹参数标定以及SOC估算。
发明内容
本发明的目的是提供一种储能系统自轨迹参数标定方法，依据实际测量的安时量和最大的电池容量反推估算出充电或放电过程中的Volt-SOC参数表，计算简单且估算精准度高。
本发明的另一目的是提供一种储能系统的SOC估算方法，其估算参数准确，有效提高了SOC的估算准确度。
为了实现上有目的，本发明公开了一种储能系统自轨迹参数标定方法，包括以下步骤：(1)当满充或满放至设定电压时，获取恒功率状态下端电压Volt和充放电电流I；(2)依据充放电电流I和单位时间t1计算每隔单位时间t1的安时量AHi，单位时间t1将总充放电时间分为n份，n大于等于2；(3)统计充电或放电过程中的最大可用容量CC，依据安时量AHi计算每隔单位时间t1储能系统的可用容量Ci，依据公式计算获得每隔单位时间t1的SOCi；(4)记录每隔单位时间t1的SOCi和端电压Volti作为当前状态下充电或放电过程的Volt-SOC参数表，记录充电或放电过程中的最大可用容量CC。
与现有技术相比，本发明通过实际检测到的充放电电流和一次完整的充放电过程统计对应的充放电的最大可用容量，然后依据每隔单位时间的安时量AHi和可用容量Ci反推预估出接近真实值的当前状态(包括当前老化状态、当前温度和当前工况)下的充电或放电过程的Volt-SOC参数表，测量简单且结果精准度高，消除电池老化影响、温度影响和对应工况影响。再者，本发明不需要离线标定相关参数，在储能工作过程中自动辨识所需参数。
较佳地，在充电过程中，在放电过程中，
较佳地，所述储能系统自轨迹参数标定方法还包括步骤(4)，依据充电和放电过程中的所述Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC自动更新蓄能系统的充放电SOC估算参数。
较佳地，所述单位时间t1为预设每隔x％的SOC所需时间，x＝100/n。
较佳地，所述步骤(1)中还包括步骤：通过上位机定期开启维修状态，在维修状态下至少完成一次满充过程和满放过程。通过定期维护更新参数，消除电池老化对SOC估算的影响。
本发明还公开了一种储能系统的SOC估算方法，依据当前充放电状态获得充电或放电过程中的Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC，所述Volt-SOC参数表和最大可用容量CC依据上述储能系统自轨迹参数标定方法计算获得并预先存储；检测当前充放电信息，依据所述充放电信息、Volt-SOC参数表和最大可用容量CC计算获得当前的SOCt。
与现有技术相比，本发明使用消除老化影响后的Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC进行SOC估算，结果准确。
较佳地，所述“检测当前充放电信息，依据所述充放电信息、Volt-SOC参数表和最大可用容量CC计算获得当前的SOCt”具体步骤包括：获得当前充放电电流I，并在电流稳定时开始计时；获得上一时刻系统计算出的SOC0，获得当前的端电压Volt，并依据对应的充电或放电过程中的Volt-SOC参数表获取当前端电压Volt对应的标定SOCca，计算标定SOCca和上一时刻SOC0之间的差值ΔSOC；依据差值ΔSOC、电流稳定持续时间t2、当前充放电电流I、对应的充放电最大可用容量CC以及预设的电流稳态最长持续时间t0计算获得修正参数K；依据修订参数K和上一时刻的SOC0计算获得当前的SOCt。与现有技术相比，本发明通过上一时刻系统计算出的SOC和电流稳态时间修正当前SOC值，具有较强的在线修正能力，避免了初始误差和累积误差。再者，本发明通过电流稳态最长持续时间t0以及电流稳态的当前持续时间t2校正K值，加快了修正速度。
具体地，“依据差值ΔSOC、电流稳定持续时间t2、当前充放电电流I、最大可用容量CC以及预设的电流稳态最长持续时间t0计算获得修订参数K”的具体步骤为：依据公式计算获得中间参数a；依据公式ΔK＝(a×t2)2计算获得修正差值ΔK；依据公式K＝1±ΔK计算修正参数K。
具体地，“依据修订参数K和上一时刻的SOC0计算获得当前的SOCt”的具体步骤为：依据公式计算当前的SOCt。
本发明还公开了一种电子设备，包括一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的储能系统自轨迹参数标定方法的指令。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，包括与具有存储器的电子设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以如上所述的储能系统自轨迹参数标定方法。
附图说明
图1是本发明所述储能系统自轨迹参数标定方法的流程图。
图2是本发明所述储能系统的SOC估算方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
本发明公开了一种储能系统自轨迹参数标定方法100，包括以下步骤：(11)在满充或满放过程中，当满充或满放到设定电压时，获取恒功率(或者恒电流)状态下端电压Volt和充放电电流I；(12)依据充放电电流I和单位时间t1计算每隔单位时间t1的安时量AHi，单位时间t1将总充放电时间分为n份，n大于等于2；(13)统计充电或放电过程中的最大可用容量CC，依据安时量AHi计算每隔单位时间t1储能系统的可用容量Ci，依据公式计算获得每隔单位时间t1的SOCi；(14)记录每隔单位时间t1的SOCi和端电压Volti，以获得{Volt1,Volt2…Voltn}和{SOC1,SOC2…SOCn}，作为当前老化状态、当前温度和当前工况下的充电或放电过程的Volt-SOC参数表(端电压-电量参数表)，记录充放电过程中最大的最大可用容量CC。最大可用容量CC包括充电过程的最大可用电容Cc1和放电过程中的最大可用电容Cc2。
其中，在充电过程中，即步骤(13)中，在放电过程中依据公式计算获得每隔单位时间t1的SOCi，。在放电过程中，即步骤(13)在放电过程中，依据公式计算获得每隔单位时间t1的SOCi。
具体地，计算并统计充电过程和放电过程中的蓄能电池的充电的总安时量AH和放电的总安时量AH作为充电过程和放电过程中的最大可用容量Cc。
具体地，设定电压包括预设充电电压和预设放电电压，充放电电流包括充电电流和放电电流，Volt-SOC参数表包括充电Volt-SOC参数表和放电Volt-SOC参数表，最大可用容量CC包括充电最大可用容量和放电最大可用容量，在充电过程中，使用充电相关参数(包括预设充电电压、充放电电流)计算充电Volt-SOC参数表和放电最大可用容量，在放电过程中使用放电相关参数(包括预设放电电压、放电最大可用容量)计算放电Volt-SOC参数表和放电最大可用容量。
所述单位时间t1为预设每隔一单位百分比x％的SOC所需时间。本申请将100％的SOC分为n份，x＝100/n，n大于等于2，即单位百分比也可以为每隔2％、0.5％等数值的百分比，具体的百分比数值可依据实际需要进行设置。t1＝x×I/Cn/100，Cn为蓄能系统的初始额定容量，本实施例中，将蓄能系统的前一次标定的最大可用容量Cc作为蓄能系统的初始额定容量。
本实施例中，所述单位时间t1为预设每隔1％的SOC所需时间，此时n等于100，t1＝I/Cn/100。
较佳者，所述储能系统自轨迹参数标定方法100还包括步骤(14)，依据充电和放电过程中的所述Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC自动更新蓄能系统的充放电SOC估算参数，以便于SOC估算。
较佳者，所述步骤(11)中还包括步骤：(a)检测环境温度，在环境温度变化超出预设值时开启维修状态，在维修状态下至少完成一次满充过程和满放过程，消除环境温度对SOC估算的影响。具体地，所述步骤(a)中：检测环境温度并记录环境温度，判断当前环境温度和初始环境温度的差值是否超出预设值，若是则开启维修状态，并将当前环境温度作为下一次的初始环境温度。具体地，步骤(a)中，通过上位机开启维修状态。当然，所述步骤(a)中，还可以通过定期维护更新参数，消除电池老化对SOC估算的影响。
参考图2，本发明还公开了一种储能系统的SOC估算方法200，依据当前充放电状态获得充电或放电过程中的Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC，所述Volt-SOC参数表和最大可用容量CC依据上述储能系统自轨迹参数标定方法100计算获得并预先存储；检测当前充放电信息，依据所述充放电信息、Volt-SOC参数表和最大可用容量CC计算获得当前的SOCt。
参考图2，所述储能系统的SOC估算方法200具体包括以下步骤：
(21)获得当前充放电电流I，并在电流稳定时开始计时，计电流稳定持续时间为t2。其中，充放电电流包括充电电流和放电电流，若蓄能电池处于充电状态，则获取充电电流，以及充电过程中的Volt-SOC参数表和充电过程中的最大可用容量CC；若蓄能电池处于放电状态，则获取放电电流，以及放电过程中的Volt-SOC参数表和放电过程中的最大可用容量CC。
(22)获得上一时刻系统计算出的SOC0，其中，若该蓄能电池为初次使用，SOC0为系统给出的初始SOC。
(23)获得当前的端电压Volt，并依据充电或放电过程中的Volt-SOC参数表获取当前端电压Volt对应的SOC作为标定SOCca，计算标定SOCca和上一时刻SOC0之间的差值ΔSOC。
(24)依据差值ΔSOC、电流稳定持续时间t2、当前充放电电流I、对应的充放电最大可用容量CC以及预设的电流稳态最长持续时间t0计算获得修正参数K。其中，t0为在稳定的电流状态下计划完成98％所需要的时间，为预设存储蓄能系统中的预设值。
(25)依据修订参数K和上一时刻的SOC0计算获得当前的SOCt。
具体地，所述步骤(24)的具体步骤为：依据公式计算获得中间参数a；依据公式ΔK＝(a×t2)2计算获得修正差值ΔK；依据公式K＝1±ΔK计算修正参数K。
具体地，所述步骤(25)具体为：依据公式计算当前的SOCt。
本发明还公开了一种电子设备，包括一个或多个处理器；存储器；以及一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如上所述的储能系统自轨迹参数标定方法的指令。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，包括与具有存储器的电子设备结合使用的计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以如上所述的储能系统自轨迹参数标定方法。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (11)

1.一种储能系统自轨迹参数标定方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)当满充或满放至设定电压时，获取恒功率或恒电流状态下端电压Volt和充放电电流I；
(2)依据充放电电流I和单位时间t1计算每隔单位时间t1的安时量AHi，单位时间t1将总充放电时间分为n份，n大于等于2；
(3)统计充电或放电过程中的最大可用容量CC，依据安时量AHi计算每隔单位时间t1储能系统的可用容量Ci，依据公式计算获得每隔单位时间t1的SOCi；
(4)记录每隔单位时间t1的SOCi、端电压Volti作为当前状态下充电或放电过程的Volt-SOC参数表，记录充电或放电过程中的最大可用容量CC。
2.如权利要求1所述的储能系统自轨迹参数标定方法，其特征在于：还包括步骤(5)，依据充电和放电过程中的所述Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC自动更新蓄能系统的充放电SOC估算参数。
3.如权利要求1所述的储能系统自轨迹参数标定方法，其特征在于：所述单位时间t1为预设每隔x％的SOC所需时间，x＝100/n。
4.如权利要求1所述的储能系统自轨迹参数标定方法，其特征在于：在充电过程中，在放电过程中，
5.如权利要求1所述的储能系统自轨迹参数标定方法，其特征在于：所述步骤(1)中还包括步骤：检测环境温度，在环境温度变化超出预设值时开启维修状态，在维修状态下至少完成一次满充过程和满放过程。
6.一种储能系统的SOC估算方法，其特征在于：
依据当前充放电状态获得充电或放电过程中的Volt-SOC参数表和对应的最大可用容量CC，所述Volt-SOC参数表和最大可用容量CC依据权利要求1-4中所述储能系统自轨迹参数标定方法计算获得并预先存储；
检测当前充放电信息，依据所述充放电信息、Volt-SOC参数表和最大可用容量CC计算获得当前的SOCt。
7.如权利要求6所述的储能系统的SOC估算方法，其特征在于：所述“检测当前充放电信息，依据所述充放电信息、Volt-SOC参数表和最大可用容量CC计算获得当前的SOCt”具体步骤包括：
获得当前充放电电流I，并在电流稳定时开始计时；
获得上一时刻系统计算出的SOC0，获得当前的端电压Volt，并依据对应的充电或放电过程中的Volt-SOC参数表获取当前端电压Volt对应的标定SOCca，计算标定SOCca和上一时刻SOC0之间的差值ΔSOC；
依据差值ΔSOC、电流稳定持续时间t2、当前充放电电流I、对应的充放电最大可用容量CC以及预设的电流稳态最长持续时间t0计算获得修正参数K；
依据修订参数K和上一时刻的SOC0计算获得当前的SOCt。
8.如权利要求7所述的储能系统的SOC估算方法，其特征在于：“依据差值ΔSOC、电流稳定持续时间t2、当前充放电电流I、最大可用容量CC以及预设的电流稳态最长持续时间t0计算获得修订参数K”的具体步骤为：
依据公式计算获得中间参数a；
依据公式ΔK＝(a×t2)2计算获得修正差值ΔK；
依据公式K＝1±ΔK计算修正参数K。
9.如权利要求8所述的储能系统的SOC估算方法，其特征在于：“依据修订参数K和上一时刻的SOC0计算获得当前的SOCt”的具体步骤为：依据公式计算当前的SOCt。
10.一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由一个或多个处理器执行，所述程序包括用于执行如权利要求1-5中任一项所述的储能系统自轨迹参数标定方法的指令。
11.一种计算机可读存储介质，包括与具有存储器的电子设备结合使用的计算机程序，其特征在于：所述计算机程序可被处理器执行以如权利要求1-5中任一项所述的储能系统自轨迹参数标定方法。
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