CN114167294B - 一种锂电池储能系统的soc校准方法 - Google Patents
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Abstract
一种锂电池储能系统的SOC校准方法，该方法包括：获取特征点数据，所述特征点数据为锂电池储能系统充放电数据库中的电压、电流、目标SOC数据；根据所述特征点数据通过安时积分法计算得到SOC校准数据表；SOC校准延时预设的时间；当储能系统电压值达到特征点电压值后，根据SOC校准数据表中的校准SOC，确定目标SOC、校准因子K；若当前储能系统没有按照目标SOC进行校准，则重新确定校准因子K；若当前储能系统处于静置状态，则根据时间累积进行校准；若当前储能系统非静置状态，则根据累计充放电量进行校准。本发明解决了安时积分法对锂电池储能系统SOC进行估算时，造成SOC计算误差不断累积的问题，实现了锂电池储能系统在各种工作状态下的SOC实时校准。
Description
技术领域
本发明属于储能系统技术领域，具体涉及一种锂电池的SOC校准方法。
背景技术
SOC(State of charge)，指电池的荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0-1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。电池SOC不能直接测量，只能通过电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算其大小。而这些参数还会受到电池老化、环境温度变化等多种不确定因素的影响，因此准确的SOC估计已成为储能系统发展中亟待解决的问题。
在锂电池储能系统中计算SOC的常用方法有安时积分法、开路电压法、卡尔曼滤波法和神经网络法。
安时积分法通过在电池充放电过程中，根据电池累计充放的电量进行SOC估算，计算简单，是目前应用最普遍的方法。但是由于安时积分法只是单纯从外部记录进出电池的电量，忽略了电池内部状态的变化。同时电流采样误差、储能系统工作中温度的变化，也会造成SOC计算误差不断累积，导致SOC计算出现很大误差。
发明内容
针对安时积分法估算SOC存在误差的问题，本发明提供一种锂电池储能系统的SOC校准方法。
本发明提供的一种锂电池储能系统的SOC校准方法，包括：
获取特征点数据，所述特征点数据为锂电池储能系统充放电数据库中的电压、电流、目标SOC数据；
根据所述特征点数据通过安时积分法计算得到SOC校准数据表；
延时预设的时间；
当储能系统电压值达到特征点电压值后，根据所述SOC校准数据表中对应的校准SOC，确定目标SOC、校准因子K；
启动校准，判断储能系统当前是否正在按照目标SOC进行校准；
若储能系统当前没在校准状态或者没有按照匹配的目标SOC进行校准，则重新确定校准因子K；
判断当前储能系统状态是否为静置状态：
若当前储能系统处于静置状态，则根据时间累积进行校准，向目标SOC靠拢；
若当前储能系统不是静置状态，则根据累计充放电量进行校准，向目标SOC靠拢；
判断修正SOC和目标SOC是否相等，若相等则停止校准。
进一步地，在进行校准时，判断校准点中的目标SOC和校准SOC的差值是否超过允许范围；若目标SOC和校准SOC的差值超过允许范围，则触发校准。
进一步地，若目标SOC大于校准SOC则向上校准，若目标SOC小于校准SOC则向下校准，确定校准因子K，计算并记录目标SOC和校准SOC。
进一步地，充电向上校准时，目标SOC每增加0.1SOC，修正SOC增加K*0.1SOC，修正SOC加快变化；
充电向下校准时，目标SOC每增加K*0.1SOC，修正SOC增加0.1SOC，修正SOC缓慢变化；
放电向上校准时，目标SOC每减少K*0.1SOC，修正SOC减少0.1SOC，修正SOC缓慢变化；
放电向下校准时，目标SOC每减少0.1SOC，修正SOC减少K*0.1SOC，修正SOC加快变化。
进一步地，所述目标SOC和校准SOC的差值超过2％时，触发校准。
进一步地，所述校准因子K间隔特定时间变化一次。
进一步地，所述校准因子K的值不超过10。
进一步地，所述特征点数据储存在储能系统中，可以进行增加、修改、删除。
本发明的有益效果是：
1.储能系统在进行SOC校准前无需长时间静置，减少了校准时间，极大提高了校准效率。
2.无论储能系统处于静置状态或者充电、放电状态均可经进行SOC校准，且所选取的特征点数据可以任意增加、删除、修改，选取的特征点数目也没有限制，可以实现储能系统的SOC实时校准。
3.校准因子K间隔特定时间变化一次，取值不超过10，防止SOC在校准过程中出现跳变。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的SOC校准流程图；
图2为本发明实施例提供的充放电校准示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，图1为SOC校准流程图，本发明提供的一种锂电池储能系统的SOC校准方法，包括：
获取特征点数据，所述特征点数据为锂电池储能系统充放电数据库中的电压、电流、目标SOC数据；
根据所述特征点数据通过安时积分法计算得到SOC校准数据表；
延时预设的时间；
当储能系统电压值达到特征点后，根据所述SOC校准数据表中对应的校准SOC，确定目标SOC、校准因子K；
启动校准,判断储能系统当前是否正在按照目标SOC进行校准；
若储能系统当前没在进行校准或者当前校准的数据项和匹配的目标SOC不一致，则按照匹配的目标SOC重新确定校准因子K进入校准状态；
判断当前储能系统状态是否为静置状态：
若当前储能系统处于静置状态，则根据时间累积进行校准，向目标SOC靠拢；
若当前储能系统不是静置状态，则根据累计充放电量进行校准，向目标SOC靠拢；
判断修正SOC和目标SOC是否相等，若相等则停止校准。
具体步骤如下：
S101.获取特征点数据。
所述特征点数据为锂电池充放电数据库中的电压、电流、真实SOC数据，所述特征点数据储存在储能系统中，可以通过modbus RTU或modbus TCP进行增加、删除、修改。
本发明实施例中，SOC特征点总数暂定30个，可以设置锂电池储能系统多种充放电倍率下的充电、放电、静置状态下的特征点数据，充电、放电、静置状态下的特征点数目没有限制。
S102.更新SOC校准数据表。
根据所述特征点数据通过安时积分法计算得到SOC校准数据表，所述SOC校准数据表中的SOC表示估算的SOC。
具体地，特征点数据修改后，相应的更新SOC校准数据表。
S103.延时预定的时间。
在本发明实施例中，SOC延时时间设置为1000ms。
S104.当储能系统电压值达到特征点电压值后，根据SOC校准数据表中对应的校准SOC，确定目标SOC。
当储能系统电压值达到特征点后，根据安时积分法估算的当前SOC和目标SOC，确定校准因子K。
S105.判断校准SOC与目标SOC差值是否超过误差允许范围。
本发明实施例中，允许校准SOC与目标SOC差值为2％，若校准SOC与目标SOC差值超过2％则触发校准。
S106.判断储能系统当前是否正在按照目标SOC进行校准。
若系统当前没在进行校准或没有按照目标SOC进行校准，则重新确定校准因子K。
S107.判断储能系统当前状态是否为静置。
若当前储能系统处于静置状态，修正SOC根据校准SOC与目标SOC的差值每间隔20s增加或减少K*0.1SOC，根据时间累积向目标SOC靠拢。
若当前储能系统处于充电状态或放电状态，则根据累计充放电量进行校准，向目标SOC靠拢。
S108.判断修正SOC和目标SOC是否相等，若相等则停止校准。
图2为本发明实施例提供的充放电校准示意图，若当前储能系统处于充电状态或放电状态时，目标SOC大于校准SOC则向上校准，目标SOC小于校准SOC则向下校准：
充电向上校准时，目标SOC每增加0.1SOC，修正SOC增加K*0.1SOC，修正SOC加快变化；
充电向下校准时，目标SOC每增加K*0.1SOC，修正SOC增加0.1SOC，修正SOC缓慢变化；
放电向上校准时，目标SOC每减少K*0.1SOC，修正SOC减少0.1SOC，修正SOC缓慢变化；
放电向下校准时，目标SOC每减少0.1SOC，修正SOC减少K*0.1SOC，修正SOC加快变化。
在本发明实施例中，校准因子每间隔20s变化一次，最多取10，防止在校准过程中SOC变化过快，出现跳变现象。
由此可见，本发明不仅可以实现充电或放电状态下锂电池储能系统的SOC校准，还可以实现静置状态下锂电池储能系统的SOC校准，通过modbus RTU或modbus TCP对储存在储能系统中的特征点数据进行修改，可以实现对锂电池储能系统SOC的实时校准，限制了校准因子的取值范围，防止SOC在校准过程中出现跳变，提高了SOC估算精度，避免了电池过充过放的问题，延长了锂电池储能系统的使用寿命。
以上对本发明实施例公开的一种锂电池储能系统的SOC校准方法进行了详细介绍，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，依据本发明的思想，对该发明进行的等同修改或替代也都在本发明的范畴之中，因此，在不脱离本发明的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本发明的范围内。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种锂电池储能系统的SOC校准方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取特征点数据，所述特征点数据为锂电池储能系统充放电数据库中的电压、电流、目标SOC；
根据所述特征点数据通过安时积分法计算得到SOC校准数据表；
延时预设的时间；
当储能系统电压值达到特征点电压值后，根据所述SOC校准数据表中对应的校准SOC，确定目标SOC、校准因子K；
启动校准，判断储能系统当前是否正在按照目标SOC数据进行校准；
进行校准时，判断校准点中的目标SOC和校准SOC的差值是否超过允许范围；若目标SOC和校准SOC的差值超过允许范围，则触发校准，若目标SOC大于校准SOC则向上校准，若目标SOC小于校准SOC则向下校准，确定校准因子K，计算并记录目标SOC和校准SOC；
其中，充电向上校准时，目标SOC每增加0.1SOC，修正SOC增加K*0.1SOC，修正SOC加快变化；充电向下校准时，目标SOC每增加K*0.1SOC，修正SOC增加0.1SOC，修正SOC缓慢变化；放电向上校准时，目标SOC每减少K*0.1SOC，修正SOC减少0.1SOC，修正SOC缓慢变化；放电向下校准时，目标SOC每减少0.1SOC，修正SOC减少K*0.1SOC，修正SOC加快变化；
若储能系统当前没在校准状态或者没有按照匹配的目标SOC数据进行校准，则重新确定校准因子K；
判断当前储能系统状态是否为静置状态：
若当前储能系统处于静置状态，则根据时间累积进行校准，向目标SOC靠拢；
若当前储能系统不处于静置状态，则根据累计充放电量进行校准，向目标SOC靠拢；
判断修正SOC和目标SOC是否相等，若相等则停止校准。
2.按照权利要求1所述的一种锂电池储能系统的SOC校准方法，其特征在于，所述目标SOC和校准SOC的差值超过2％时，触发校准。
3.按照权利要求1所述的一种锂电池储能系统的SOC校准方法，其特征在于，所述校准因子K间隔特定时间变化一次。
4.按照权利要求1所述的一种锂电池储能系统的SOC校准方法，其特征在于，所述校准因子K的值不超过10。
5.按照权利要求1所述的一种锂电池储能系统的SOC校准方法，其特征在于，所述特征点数据储存在储能系统中，可以进行增加、修改、删除。
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