CN109831019B - 一种储能式智能家居系统的功率控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种储能式智能家居系统的功率控制方法，包括以下步骤：步骤S1、市电停电时，切入储能电池对家电进行供电；步骤S2、计算储能电池当前的剩余电量；步骤S3、以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；步骤S4、接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息，根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整。本发明可以对储能式智能家居系统进行合理的功率控制。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种储能式智能家居系统的功率控制方法及系统。
背景技术
随着家电产品的智能化程度越来越高，智能家居控制系统将会越来越普遍。而在有些情况下市电会中断，那么如何保证在市电临时中断的情况下，智能家居系统依然可以使用，这时配备家庭储能系统就很有必要了。此时就出现了一个问题：家庭储能系统的电量是一定的，如何利用这有限的电量来保证市电停掉时的用电时长，这就需要对家电的功率进行合理的控制。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种储能式智能家居系统的功率控制方法及系统，解决现有技术中家电功率的不合理控制导致储能系统电量不够用的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种储能式智能家居系统的功率控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、市电停电时，切入储能电池对家电进行供电；
步骤S2、计算储能电池当前的剩余电量；
步骤S3、以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；
步骤S4、接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息，根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整。
本发明还提供一种储能式智能家居系统的功率控制系统，包括控制器、BMS电池管理器、控制终端以及储能电池；
所述控制器通过所述储能电池与家电电连接，并用于在市电停电时，切入储能电池对家电进行供电；
所述BMS电池管理器与所述储能电池电连接，并用于计算储能电池当前的剩余电量；
所述控制器与所述BMS电池管理器电连接，并用于以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；
所述控制终端与所述控制器电连接，并用于接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息；
所述控制器与所述家电的功率开关电连接，并用于根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明根据储能电池的剩余电量以及停电前家电的负载功率计算预计供电时长，以便用户根据预计供电时长判断是否够用，然后输入调整信息，根据调整信息再对家电的负载功率进行调整，实现家电功率的合理控制。
附图说明
图1是本发明提供的储能式智能家居系统的功率控制方法的流程图；
图2是本发明提供的储能式智能家居系统的功率控制系统的工作原理图。
附图标记：
1、控制器，2、BMS电池管理器，3、控制终端，4、储能电池。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1所示，本发明的实施例1提供了一种储能式智能家居系统的功率控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、市电停电时，切入储能电池对家电进行供电；
步骤S2、计算储能电池当前的剩余电量；
步骤S3、以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；
步骤S4、接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息，根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整。
本发明在失电停电时，立即切入储能电池进行供电，并计算储能电池的剩余电量。本发明通过计算soc来反应储能电池的剩余电量，soc即荷电状态，用来反映电池的剩余电量，在数值上等于剩余容量与电池总容量的比值。为了储能电池的使用寿命和良好的使用性能，储能电池一般会使用BMS电池管理器来检测以及控制充放电相关参数，以起到保护作用。而BMS电池管理器可以计算储能电池的soc。soc的计算通过现有技术即可实现，例如通过开路电压法、安时积分法、卡尔曼滤波法等方法都可以计算出储能电池的soc。储能电池切入时，各家电的工作状态保持不变，以停电前的负载功率为准继续进行供电，以停电前家电的负载功率为基准计算剩余电量所能供电的预计供电时长。用户根据预计供电时长，结合停电通知信息以及自身用电需求等，判断预计供电时长是否够用，如果不够用或符合自身需求，可以开启或关闭相应家电，或对相应家电的功率进行调整，以使得当前供电模式满足需求。
配有储能电池的智能家居系统在市电临时停掉时，如果没有合理的控制负载功率，则有可能不能持续供电至市电再次接入，本发明即为解决这一问题而提出的控制策略。本发明可以对家电的开关及功率档位进行合理化的控制，保障家电运行。
优选的，所述步骤S3具体为：根据所述剩余电量计算剩余电能，根据所述剩余电能以及所述负载功率计算预计供电时长。
根据剩余电量计算出剩余电能后，由公式w＝Pt可计算出储能电池所能供电预计供电时长，式中，w为剩余电能，P为负载功率，t为预计供电时长。
优选的，根据所述剩余电量计算剩余电能，具体为：
步骤S31、设定储能电池的剩余电量soc大于a时，处于电压快速下降阶段；储能电池的剩余电量soc介于a与b之间时，处于平台电压阶段；储能电池的剩余电量soc小于b时，处于电压下降阶段，0＜b＜a＜100％；
步骤S31、设定储能电池处于电压快速下降阶段的单体电压值为u1，设定储能电池处于平台电压阶段的平台电压值为u2，设定储能电池处于电压下降阶段的单体电压值为u3；
步骤S32、根据所述剩余电量soc计算剩余电能w；
上式中，c为所述储能电池的总容量，d为储能电池的极限电量，当所述储能电池的剩余容量soc小于极限电量d时，关断所述储能电池。
根据锂电池放电的SOC-OCV曲线，可以将放电过程划分为三个阶段：高于平台电压的电压快速下降阶段，电压下降缓慢的平台电压阶段，以及低于平台电压的电压下降阶段。比如，本实施例以三元锂电池为例，将soc在80％-20％之间的阶段定义为平台电压阶段A，soc在100％-80％之间的阶段定义为电压快速下降阶段B，SOC在20％-0％之间的阶段定义为电压下降阶段C。
根据soc计算储能电池的剩余容量，剩余容量＝电池总容量×soc，那么剩余可用电能w＝剩余容量×电压u，因为这个电压u没有一个固定值，所以本发明提出一种算法来估算该电压u,进而估算出剩余电能w。设定储能电池在阶段B的单体电压为u1，阶段A的平台电压为u2，阶段C的单体电压为u3，以下分三种情况进行计算示例：
如三元锂电池包的soc为90％，根据上述三个阶段的划分，处于B阶段内，此时剩余电能将分为三段进行计算，即w＝(90％-80％)×电池总容量×(u1+u2)/2+(80％-20％)×电池总容量×u2+(20％-10％)×电池总容量×(u2+u3)/2。
如三元锂电池包的soc为60％，处于A阶段内，此时剩余电能将分为两段进行计算，则w＝(60％-20％)×电池总容量×u2+(20％-10％)×电池总容量×(u2+u3)/2。
如三元锂电池包的soc为15％，处于C阶段内，则w＝(15％-10％)×电池总容量×(u2+u3)/2。
储能电池切入时，如果此时的soc值小于极限电量d，本实施例d取10％，切断储能电池并进行低电量报警，以便保护储能电池。
优选的，所述步骤S4具体为：接收用户根据所述预计供电时长输入的功率调整参数，根据所述功率调整参数对家电的功率进行调整，并根据所述功率调整参数重新计算所述预计供电时长。
若步骤S2中计算出来的预计供电时长不能满足要求，此时用户可以输入功率调整参数，进行家电的功率的调整，设置完成后，重新计算该种设置所对应的预计供电时长，然后用户决定该种设置是否能满足要求，如果可以则确认调整，如果不行，则继续进行调整。
优选的，所述步骤S4具体为：接收用户根据所述预计供电时长输入的时长调整参数，根据所述时长调整参数计算最大负载功率，根据所述最大负载功率对家电的功率进行调整。
如果用户想直接设定供电时长，那么用户可以把需求供电时长设置好，根据储能电池的soc值计算出剩余可用电能w，计算方法参照步骤S3，再由公式w＝Pt计算出最大负载功率，即可得到最多可以同时开启哪些家电，家电的档位选择默认档位，默认档位优选最低功率档。
优选的，所述步骤S4具体为：接收用户根据所述预计供电时长输入的自动调整命令，根据记录的家电的累计开启时长以及档位，开启累计开启时长大于设定阈值的家电，开启的档位选择使用频率最多的档位。
如果用户对用电时长的要求没有那么严格，可以选择自动模式，输入自动调整命令，自动进行功率的设置，具体设置方式为：记录用户平时的家电使用习惯，主要是记录家电开启的档位以及累计时长，将开启累计开启时长大于设定阈值的家电，开启的档位选择使用频率最多的档位，以便贴合用户的使用习惯。
具体的，本实施例中，以累计时长最长的家电的累计时长值为参照值，以参照值的80％为所述设定阈值，选择出累计时长大于参照值80％的家电，将该部分家电开启。显然，参照值还可以设定为其他值，设定阈值还可设置为参照值的其他百分比，本实施例仅举例说明。
优选的，所述步骤S3还包括，每隔固定时间间隔更新所述预计供电时长。
每隔固定时间间隔对预计供电时长进行更新，便于用户及时了解预计供电时长，并根据预计供电时长进行功率的调整，以便适应不同的用电需求以及停电情况。
具体的，本实施例中，当soc值大于50％时，预计供电时长每15分钟更新一次；当soc值小于50％时，预计供电时长每5分钟更新一次；当soc值小于20％时，预计供电时长每分钟更新一次，并进行低电量提醒。显然，上述50％、20％、15分钟以及5分钟还可以为其他数值，在此仅举例说明。
优选的，所述步骤S3还包括，用户开启或关闭了部分家电时更新所述预计供电时长。
若在储能电池在供电过程中，用户开启或关闭了家电，负载功率发生变化，根据此时的soc值及功率值大小重新计算预计供电时长，对预计供电时长进行更新。
优选的，还包括步骤S5，当市电重新接入时，将所述储能电池切出，并通过市电为所述储能电池充电。
当市电重新接入时，储能电池自动切出，并通过市电开始给储能电池充电直至充满。优选的，储能电池切出时，各家电依然保持储能电池切出前的开关状态及功率档位设置状态，市电重新接入后，用户同样可以对家电的开关和功率档位进行新的设置和调整。
实施例2：
如图2所示，本发明的实施例2提供了一种储能式智能家居系统的功率控制系统，包括控制器1、BMS电池管理器2、控制终端3以及储能电池4；
所述控制器1通过所述储能电池4与家电电连接，并用于在市电停电时，切入储能电池4对家电进行供电；
所述BMS电池管理器2与所述储能电池4电连接，并用于计算储能电池4当前的剩余电量；
所述控制器1与所述BMS电池管理器2电连接，并用于以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；
所述控制终端3与所述控制器1电连接，并用于接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息；
所述控制器1与所述家电的功率开关电连接，并用于根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整。
本发明提供的储能式智能家居系统的功率控制系统，工作原理如下：控制器1，该控制器1内存储了整个系统内所有的智能家电档位信息，并能通过与各智能家电通讯来控制其开或关，以及已经开启的家电的功率档位。
这个
智能家居系统还配置有一个或多个控制终端3。
当市电停掉时，储能电池4切入，对家电供电。控制器1上带有可以与BMS电池管理器2的通讯端口。此时控制器1与BMS电池管理器2进行通讯，将BMS电池管理器2计算出的SOC值读入。储能电池4切入时，各家电的工作状态保持不变，控制器1会以此时的负载功率为基准计算出所能供电的预计供电时长，并在控制终端3中显示出来。控制终端3的界面上能够显示所有的家电及各家电对应的开关和功率档位等信息，用户可以在控制终端3上对所需开启家电的开关及相应的功率档位进行设置，并将设置的参数发送至控制器1，使控制器1进行相应动作。
当市电重新接入时，储能电池4切出，且市电开始给储能系统充电直至充满。储能电池4切出时，各家电依然保持储能电池4切出前的开关状态及档位设置状态。市电重新接入后，用户则可以对家电进行新的设置。
本发明提供的储能式智能家居系统的功率控制系统，基于上述储能式智能家居系统的功率控制方法，因此，上述储能式智能家居系统的功率控制方法所具备的技术效果，储能式智能家居系统的功率控制系统同样具备，在此不再赘述。
实施例3：
本发明的实施例3提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现以上任一实施例提供的储能式智能家居系统的功率控制方法。
本发明提供的计算机存储介质，用于实现上述储能式智能家居系统的功率控制方法，因此，上述储能式智能家居系统的功率控制方法所具备的技术效果，计算机存储介质同样具备，在此不再赘述。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种储能式智能家居系统的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、市电停电时，切入储能电池对家电进行供电；
步骤S2、计算储能电池当前的剩余电量；
步骤S3、储能电池切入时，各家电的工作状态保持不变，以停电前的负载功率为准继续进行供电；以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；
步骤S4、接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息，根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整；
所述步骤S4具体为：
接收用户根据所述预计供电时长输入的功率调整参数，根据所述功率调整参数对家电的功率进行调整，并根据所述功率调整参数重新计算所述预计供电时长；
接收用户根据所述预计供电时长输入的时长调整参数，根据所述时长调整参数计算最大负载功率，根据所述最大负载功率对家电的功率进行调整；
接收用户根据所述预计供电时长输入的自动调整命令，根据记录的家电的累计开启时长以及档位，开启累计开启时长大于设定阈值的家电，开启的档位选择使用频率最多的档位；
还包括步骤S5，当市电重新接入时，将所述储能电池切出，并通过市电为所述储能电池充电；储能电池切出时，各家电依然保持储能电池切出前的开关状态及功率档位设置状态，市电重新接入后，对家电的开关和功率档位进行新的设置和调整。
2.根据权利要求1所述的智能家居储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：根据所述剩余电量计算剩余电能，根据所述剩余电能以及所述负载功率计算预计供电时长。
3.根据权利要求2所述的智能家居储能系统的功率控制方法，其特征在于，根据所述剩余电量计算剩余电能，具体为：
步骤S31、设定储能电池的剩余电量soc大于a时，处于电压快速下降阶段；储能电池的剩余电量soc介于a与b之间时，处于平台电压阶段；储能电池的剩余电量soc小于b时，处于电压下降阶段，0＜b＜a＜100％；
步骤S31、设定储能电池处于电压快速下降阶段的单体电压值为u1，设定储能电池处于平台电压阶段的平台电压值为u2，设定储能电池处于电压下降阶段的单体电压值为u3；
步骤S32、根据所述剩余电量soc计算剩余电能w；
上式中，c为所述储能电池的总容量，d为储能电池的极限电量，当所述储能电池的剩余容量soc小于极限电量d时，关断所述储能电池。
4.根据权利要求1所述的智能家居储能系统的功率控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
每隔固定时间间隔更新所述预计供电时长；
用户开启或关闭了部分家电时更新所述预计供电时长。
5.一种储能式智能家居系统的功率控制系统，其特征在于，包括控制器、BMS电池管理器、控制终端以及储能电池；
所述控制器通过所述储能电池与家电电连接，并用于在市电停电时，切入储能电池对家电进行供电；
所述BMS电池管理器与所述储能电池电连接，并用于计算储能电池当前的剩余电量；
所述控制器与所述BMS电池管理器电连接，并用于以停电前家电的负载功率为基准，计算剩余电量能供电的预计供电时长；储能电池切入时，各家电的工作状态保持不变，以停电前的负载功率为准继续进行供电；
所述控制终端与所述控制器电连接，并用于接收用户根据所述预计供电时长输入的调整信息；
所述控制器与所述家电的功率开关电连接，并用于根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整；
根据所述调整信息对家电的负载功率进行调整，具体为：
接收用户根据所述预计供电时长输入的功率调整参数，根据所述功率调整参数对家电的功率进行调整，并根据所述功率调整参数重新计算所述预计供电时长；
接收用户根据所述预计供电时长输入的时长调整参数，根据所述时长调整参数计算最大负载功率，根据所述最大负载功率对家电的功率进行调整；
接收用户根据所述预计供电时长输入的自动调整命令，根据记录的家电的累计开启时长以及档位，开启累计开启时长大于设定阈值的家电，开启的档位选择使用频率最多的档位；
还包括：当市电重新接入时，将所述储能电池切出，并通过市电为所述储能电池充电；储能电池切出时，各家电依然保持储能电池切出前的开关状态及功率档位设置状态，市电重新接入后，对家电的开关和功率档位进行新的设置和调整。
6.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一所述的储能式智能家居系统的功率控制方法。
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