CN113013958A - 一种储能电池的均衡控制系统、方法、存储介质 - Google Patents

一种储能电池的均衡控制系统、方法、存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电池控制的领域，尤其是涉及一种储能电池的均衡控制方法，包括若干储能单元，每个所述储能单元用于单独向外部设备放电；所述控制方法包括：检测每个所述储能单元的储能状态，得到每个储能单元的SOC值；获取外部设备充电需求，按照预设策略选择所述储能单元对外部设备放电。本申请具有的效果：通过对每个储能单元检测储能状态得到每个储能单元的SOC值，在经过与外部设备的充电需求对比之后，按照预设策略对外部设备与充电需求进行匹配，有利于合理使用储能单元放电。

Description

一种储能电池的均衡控制系统、方法、存储介质
技术领域
本申请涉及电池控制的领域，尤其是涉及一种储能电池的均衡控制系统、方法、存储介质。
背景技术
随着新能源技术的发展，储能装置或储能系统使用也越来越多，最具有代表性的即为储能电池，储能电池是指能够反复充电和放电的电池组，作为一种新的储能设备已经广泛使用。
相关技术中，储能电池往往作为电源被携带到其他需要供电的场所，并通过储能电池向各种外部设备放电，从而实现对外部设备进行充电。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在一个储能系统中通常会设置有多个接口，同时对多个外部设备进行放电，由于每个外部设备的充电需求量是不同的，且储能系统中的储能单元的储电量也有所不同，若将充电需求量大的设备接到储电量较小的储能单元上，此时若其他储能单元对其他外部设备放电，则会导致储能单元无法满足充电需求的问题，所以亟待提出一种充电需求与储电量相匹配的储能电池系统。
发明内容
为了使充电需求与储电量相匹配，本申请提供一种储能电池的均衡控制系统、方法、存储介质。
第一方面，本申请提供的一种储能电池的均衡控制方法采用如下的技术方案：
一种储能电池的均衡控制方法，包括若干储能单元，每个所述储能单元用于单独向外部设备放电；
所述控制方法包括：
检测每个所述储能单元的储能状态，得到每个储能单元的SOC值；
获取外部设备充电需求，按照预设策略选择所述储能单元对外部设备放电。
通过采用上述技术方案，通过对每个储能单元检测储能状态得到每个储能单元的SOC值，在经过与外部设备的充电需求对比之后，按照预设策略对外部设备与充电需求进行匹配，有利于合理使用储能单元放电。
可选的，所述预设策略包括：
计算每个可用的所述储能单元的储能量；
若存在至少一个可用的所述储能单元的储能量大于外部设备充电需求量，则选择储能量最接近且大于所述充电需求量的储能单元对外部设备放电；
若每个所述储能单元的储能量均小于外部设备充电需求量，则选择储能量最大的所述储能单元对外部设备放电。
通过采用上述技术方案，通过检测每个储能单元的SOC值，与外部设备的充电需求进行对比判断，匹配到与一个能够满足外部设备需求的储能电源对外部设备进行放电，改善了若将充电需求量大的设备接到储电量较小的储能单元上导致储能单元无法满足充电需求的问题。
可选的，还包括均衡储能的过程，包括：
检测每个未放电的所述储能单元的储能状态，得到每个储能单元的SOC值，并计算所有储能单元的SOC平均值；
控制SOC值大于所述SOC平均值的储能单元向SOC值小于所述SOC平均值的储能单元放电。
通过采用上述技术方案，对每个储能单元检测SOC值，并计算SOC平均值，通过控制大于SOC平均值的储能单元向小于所述SOC平均值的储能单元放电，有利于达到储能单元之间的储能平衡，针对储能电池往往作为电源被携带到其他需要供电的场所，存在有多个接口向各种外部设备放电， 通过对储能单元之间的均衡化，使得每个储能单元都能储有一定电能并可以向外部设备放电。
可选的，还包括收集每个储能单元大于所述SOC平均值的电能，并向低于所述SOC平均值的储能单元放电。
通过采用上述技术方案，通过统一收集大于所述SOC平均值的电能，有利于对每个储能单元的均衡化电能进行规划，有利于规划对低于所述SOC平均值的储能单元放电，方便电量计算。
可选的，还包括：设定第一SOC值SOCmini和第二SOC值SOCmax，得到区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%）；
获取外部设备充电需求，所述储能单元按照预设优先级向外部设备放电；
预设优先级：SOC值位于（SOCmini，SOCmax）的储能单元＞SOC值位于（SOCmax，100%）的储能单元。
通过采用上述技术方案，设定（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%）三个SOC区间，SOC值在（0，SOCmini）中表示储能量低，存在过度放电的可能；SOC值在（SOCmini，SOCmax）中标识储能单元能够稳定持续地向外部设备放电；SOC值在（SOCmax，100%）存在过度充电的可能；通过预设优先级别：SOC值位于（SOCmini，SOCmax）的储能单元＞SOC值位于（SOCmax，100%）的储能单元的定义，防止在SOC值过小的情况下造成储能单元过度放电，同样，通过先使用储能较大的储能电源，有利于对储能单元的保护。
可选的，若所述SOC平均值位于区间（0，SOCmini），停止对控制SOC值大于所述SOC平均值的储能单元向SOC值小于所述SOC平均值的储能单元放电的过程。
通过采用上述技术方案，SOC平均值在位于区间（0，SOCmini）之后，若存在SOC值位于（0，SOCmini）之外的储能单元，停止对SOC较低的储能单元进行放电，防止出现所有储能单元的SOC值落入（0，SOCmini）中而无法满足外部设备的需求的可能。
可选的，若每个所述储能单元的SOC值均位于区间（0，SOCmini），停止对外部设备放电。
通过采用上述技术方案，在检测到储能单元的SOC值均位于区间（0，SOCmini）时，控制对应的储能单元停止对外部设备放电，减小储能单元过度放电而造成损伤的可能。
第二方面，本申请提供的一种储能电池的均衡控制系统采用如下的技术方案：
一种储能电池控制系统，包括储能模块、检测模块、控制模块和请求模块以及显示模块；
储能模块包括若干储能单元，用于存储电量并向外部设备发电；
请求模块用于外部设备提出充电需求，并发送至所述控制模块；
检测模块用于检测每个所述储能单元的SOC值，并发送至所述控制模块；
控制模块用于获取所述检测模块检测的储能单元的SOC值和外部设备提出充电需求，并根据所述检测的储能单元的SOC值与所述充电需求按照预设策略控制所述储能单元对外部设备放电；
所述显示模块用于显示控制模块选择的储能模块，使用者通过显示模块的显示对外部设备与对应储能单元匹配充电。
通过采用上述技术方案，通过检测每个储能单元的SOC值，与外部设备的充电需求进行对比判断，匹配到与一个能够满足外部设备需求的储能电源对外部设备进行放电，改善了若将充电需求量大的设备接到储电量较小的储能单元上导致储能单元无法满足充电需求的问题；在经过与外部设备的充电需求对比之后，按照预设策略对外部设备与充电需求进行匹配，有利于合理使用储能单元放电。
第三方面，本申请提供的一种存储介质，采用如下的技术方案：
一种存储介质，存储有能够被处理器加载并执行方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案，通过检测每个储能单元的SOC值，与外部设备的充电需求进行对比判断，匹配到与一个能够满足外部设备需求的储能电源对外部设备进行放电，改善了若将充电需求量大的设备接到储电量较小的储能单元上导致储能单元无法满足充电需求的问题。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、通过检测每个储能单元的SOC值，与外部设备的充电需求进行对比判断，匹配到与一个能够满足外部设备需求的储能电源对外部设备进行放电，改善了若将充电需求量大的设备接到储电量较小的储能单元上导致储能单元无法满足充电需求的问题。
2、对每个储能单元检测SOC值，并计算SOC平均值，通过控制大于SOC平均值的储能单元向小于所述SOC平均值的储能单元放电，有利于达到储能单元之间的储能平衡，针对储能电池往往作为电源被携带到其他需要供电的场所，存在有多个接口向各种外部设备放电，通过对储能单元之间的均衡化，使得每个储能单元都能储有一定电能并可以向外部设备放电。
附图说明
图1是本申请所述储能电池的均衡控制系统示意图。
图2是本申请所述储能电池的均衡控制系统的模块图。
图3是本申请实施例2中所述储能电池的均衡控制方法的流程图。
图4是本申请实施例3中所述储能电池的均衡控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种储能电池的均衡控制系统。
如图1、2所示，一种储能电池的均衡控制系统，包括有储能模块、检测模块、控制模块和请求模块以及显示模块。
储能模块包括有若干个储能单元，储能单元可以为储电池，本实施例中，储能单元的数量为3个，包括有第一储能单元、第二储能单元和第三储能单元，用于对外部设备放电，储能单元对外部设备放电受控于控制模块，控制模块通过控制执行模块控制储能单元能够对外放电。
检测模块用于检测每个储能单元的SOC值，SOC代表的是电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～100%，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝100%时表示电池完全充满；检测模块包括检测单元和处理单元，检测单元用于检测储能单元的开路电压，可以采用电压计或用于检测电压的其他器件，处理单元是指CPU或处理器，获取检测单元检测的储能单元开路电压，利用开路电压与SOC的关系计算得到储能单元的SOC值，开路电压法检测储能单元的SOC值为领域内常规技术，本实施例中不再累述。
请求模块用于外部设备发起充电请求，可以采用外接键盘输入外部设备的充电需求量，充电需求被控制模块接收；例如，使用者通过外接键盘输入充电需求量，控制模块接收到充电请求，并接受到外部设备的输入的充电需求量。
执行模块受控于控制模块，用于每个储能单元对外部设备连通或断开，包括连接于每个储能单元上的继电器，继电器受控于控制模块。
控制模块连接有请求模块和检测模块，接收请求模块输入的充电需求，根据充电需求和每个储能单元的SOC进行匹配：
判断是否存在有储电量大于充电需求量的储能单元，若是，选择能够满足充电需求的储能单元对外部设备进行放电；
其中，选择优先级：储能单元的储电量接近充电需求量的储能单元优先于储能单元的储电量远大于接近充电需求量的储能单元；
若否，选择储电量最接近充电需求的储能单元对外部设备进行放电；
经过判断后，控制对应储能单元相的继电器使得储能单元对外放电。
控制模块获取检测模块对每个储能单元检测得到的SOC值，计算得到储能单元的SOC平均值，对第一储能单元、第二储能单元和第三储能单元检测SOC值，得到SOC1、SOC2和SOC3，对检测到的SOC值做平均值得到SOC平均值：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
控制SOC值大于SOC平均值的储能单元对SOC值小于SOC平均值的储能单元进行放电；
在预设程序中设定第一SOC值SOCmini和第二SOC值SOCmax，得到区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%），若储能单元的SOC值在区间（0，SOCmini），则控制模块控制当前储能模块停止向外放电；相反，在充电时，若储能单元的SOC达到100%，则控制模块控制当前储能模块停止继续充电。
如图2所示，控制模块通过逻辑执行单元实现上述控制，可采用CPU、MCU或FPGA等具有数据处理、控制能力的处理芯片，本实施例中控制模块为MCU。
另外，控制模块还可采用另一控制逻辑代替上述：
设定第一SOC值SOCmini、第二SOC值SOCmax，得到区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%）；
检测每个储能单元的SOC值，根据区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）、（SOCmax，100%）与储能单元进行匹配；
接收外部的充电需求，根据预设优先级控制储能单元对外部设备进行放电；预设优先级设定为：位于区间（SOCmax，100%）的储能单元优先级高于位于区间（SOCmini，SOCmax）的储能单元。
显示模块受控于控制模块，用于对现实对应的匹配到的储能单元，以提示使用者将外部设备插接于对应的储能单元上，可以采用LED显示器。
本申请实施例一种储能电池的均衡控制方法的实施原理为：
本实施例首先通过外部设备需求和电池内各个储能单元的实际储电量进行匹配，使得每次匹配都能分配具有合理储电量的储能单元对外部设备进行分放电；
同时通过对每个储能单元检测SOC值，再计算得到SOC平均值，控制SOC值大于SOC平均值的储能单元对SOC值小于SOC平均值的储能单元进行放电，实现电池内部均衡化，使得电池的每个储能单元都能都被实用，增大电池的使用效率。
实施例2：
本申请实施例公开一种储能电池的均衡控制方法。
如图3所示，一种储能电池的均衡控制方法，应用于实施例1的储能电池的均衡控制系统中；包括步骤：
检测每个储能单元的SOC值；
获取外部设备的充电需求；
判断是否存在有储电量大于充电需求量的储能单元，若是，选择能够满足充电需求的储能单元对外部设备进行放电；
其中，选择优先级：储能单元的储电量接近充电需求量的储能单元优先于储能单元的储电量远大于接近充电需求量的储能单元；
例如，储能单元包括第一储能单元：SOC值为80%、第二储能单元：SOC值为40%和第三储能单元：SOC值为90%，其中，第一储能单元、第二储能单元和第三储能单元的储电量为X，若外部设备充电需求量为0.5X，则选择为优先级为第一储能单元＞第三储能单元。
若否，选择储电量最接近充电需求的储能单元对外部设备进行放电；
例如，储能单元包括第一储能单元：SOC值为30%、第二储能单元：SOC值为40%和第三储能单元：SOC值为50%，其中，第一储能单元、第二储能单元和第三储能单元的储电量为X，若外部设备充电需求量为0.6X，则选择为与充电需求量最接近的第三储能单元对外部设备进行放电。
设定第一SOC值SOCmini和第二SOC值SOCmax，得到区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%）；
本实施例中，第一SOC值SOCmini取20%，第二SOC值SOCmax取80%，在放电过程中检测每个储能单元的SOC值；
判断当前储能单元的SOC值是否低于第一SOC值SOCmini：
若是则停止对外部设备放电；
若否则继续对外部设备放电。
对不对外放电的储能单元操作：对储能单元检测SOC，得到SOC值；
例如，对第一储能单元、第二储能单元和第三储能单元检测SOC值，得到SOC1、SOC2和SOC3，对检测到的SOC值做平均值得到SOC平均值：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
控制SOC值大于SOC平均值的储能单元对SOC值小于SOC平均值的储能单元进行放电；
例如，储能单元包括第一储能单元：SOC值为80%、第二储能单元：SOC值为40%和第三储能单元：SOC值为90%，SOC平均值为70%；
则控制第一储能单元、第三储能单元向第二储能单元进行放电；放电的过程包括，首先收集第一储能单元和第三储能单元需要放电量，可通过另一储能单元对第一储能单元、第三储能单元需要放电量进行收集，再放电到第二储能单元。
判断计算得到的SOC平均值是否落入区间（0，SOCmini）中，若是，则停止控制SOC值大于SOC平均值的储能单元向SOC值小于SOC平均值的储能单元放电的过程。
本申请实施例一种储能电池的均衡控制方法的实施原理为：
本实施例首先通过外部设备需求和电池内各个储能单元的实际储电量进行匹配，使得每次匹配都能分配具有合理储电量的储能单元对外部设备进行分放电；
同时通过对每个储能单元检测SOC值，再计算得到SOC平均值，控制SOC值大于SOC平均值的储能单元对SOC值小于SOC平均值的储能单元进行放电，实现电池内部均衡化，使得电池的每个储能单元都能都被实用，增大电池的使用效率。
实施例3：
本申请实施例公开一种储能电池的均衡控制方法。
如图4所示，一种储能电池的均衡控制方法，应用于实施例1的储能电池的均衡控制系统中；包括步骤：
设定第一SOC值SOCmini、第二SOC值SOCmax，得到区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%）；
检测每个储能单元的SOC值，根据区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）、（SOCmax，100%）与储能单元进行匹配；
接收外部的充电需求，根据预设优先级控制储能单元对外部设备进行放电；预设优先级设定为：位于区间（SOCmax，100%）的储能单元优先级高于位于区间（SOCmini，SOCmax）的储能单元。本实施例中，第一SOC值SOCmini取20%，第二SOC值SOCmax取80%。
例如，检测每个储能单元的SOC值，第一储能单元：SOC值为30%、第二储能单元：SOC值为70%和第三储能单元：SOC值为90%，其中，第一储能单元、第二储能单元和第三储能单元的储电量为X，若外部设备充电需求量为0.6X，则选择位于（SOCmax，100%）的第三储能单元对外部设备进行放电。
本申请实施例一种储能电池的均衡控制方法的实施原理为：
本实施例中通过对储能单元的SOC值进行区间划分，对每个储能单元很久当前的SOC进行划分，储能单元对外部设备放电的优先级进行设定，使得电池中的储能单元稳定保持在区间（SOCmini，SOCmax）中，以最稳定的状态存在，并能够稳定地向外放电。
实施例4:
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述实施例二或三的储能电池的均衡控制方法的计算机程序。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：包括若干储能单元，每个所述储能单元用于单独向外部设备放电；
所述控制方法包括：
检测每个所述储能单元的储能状态，得到每个储能单元的SOC值；
获取外部设备充电需求，按照预设策略选择所述储能单元对外部设备放电。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：所述预设策略包括：
计算每个可用的所述储能单元的储能量；
若存在至少一个可用的所述储能单元的储能量大于外部设备充电需求量，则选择储能量最接近且大于所述充电需求量的储能单元对外部设备放电；
若每个所述储能单元的储能量均小于外部设备充电需求量，则选择储能量最大的所述储能单元对外部设备放电。
3.根据权利要求2所述的一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：还包括均衡储能的过程，包括：
检测每个未放电的所述储能单元的储能状态，得到每个储能单元的SOC值，并计算所有储能单元的SOC平均值；
控制SOC值大于所述SOC平均值的储能单元向SOC值小于所述SOC平均值的储能单元放电。
4.根据权利要求3所述的一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：
还包括收集每个储能单元大于所述SOC平均值的电能，并向低于所述SOC平均值的储能单元放电。
5.根据权利要求1所述的一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：
还包括：
设定第一SOC值SOCmini和第二SOC值SOCmax，得到区间（0，SOCmini）、（SOCmini，SOCmax）和（SOCmax，100%）；
获取外部设备充电需求，所述储能单元按照预设优先级向外部设备放电；
预设优先级：SOC值位于（SOCmini，SOCmax）的储能单元＞SOC值位于（SOCmax，100%）的储能单元。
6.根据权利要求5所述的一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：若所述SOC平均值位于区间（0，SOCmini），停止对控制SOC值大于所述SOC平均值的储能单元向SOC值小于所述SOC平均值的储能单元放电的过程。
7.根据权利要求6所述的一种储能电池的均衡控制方法，其特征在于：若每个所述储能单元的SOC值均位于区间（0，SOCmini），停止对外部设备放电。
8.一种如权利要求1-7中任意一个所述的储能电池控制系统，其特征在于：包括储能模块、检测模块、控制模块和请求模块以及显示模块；
所述储能模块包括若干储能单元，用于存储电量并向外部设备发电；
所述请求模块用于外部设备提出充电需求，并发送至所述控制模块；
所述检测模块用于检测每个所述储能单元的SOC值，并发送至所述控制模块；
所述控制模块用于获取所述检测模块检测的储能单元的SOC值和外部设备提出充电需求，并根据所述检测的储能单元的SOC值与所述充电需求按照预设策略选择所述储能单元对外部设备放电；
所述显示模块用于显示控制模块选择的储能模块，使用者通过显示模块的显示对外部设备与对应储能单元匹配充电。
9.一种存储介质，其特征在于：存储有能够被处理器加载并执行如权利要求1至7中任一种方法的计算机程序。
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