CN115021365A - 基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供的基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质，当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定目标电池组内全部电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；若当前处于充电状态，则基于剩余电量排序确定出与数量一致的第一目标电池单体并断开,直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值；若当前处于放电状态，则基于剩余电量排序确定出与数量一致的第二目标电池单体，并断开，直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值，根据每个电池组的当前剩余电量、当前容量以及负载的功率，确定每个电池组的输出功率，本发明能够使串并联电池组实现组内电量均衡，以及实现电池组组间寿命均衡。

Description

基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体而言，涉及到一种基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
锂离子电池因具备高能量密度、无记忆效应和低自放电率等多种优势，已经成为了当前固定式储能的重要解决方案。但是，每块电池单体的电压只有4伏左右，所以需要将多块电池单体串并联以达到为负载提供足够的电压以及容量的目的。如果在储能系统中仅使用串联结构，会出现由于串联电池组中一块单体出现故障而导致整个储能系统无法工作的现象。所以，如果将串联电池组并联为负载供电不仅可以解决串联电池组的“木桶效应”，同时也便于系统运维。
然而，将电池单体串联会出现各电池单体电压不平衡的问题，将电池组并联会出现寿命不平衡的问题。所以不仅需要对串联电池组组内电池单体进行均衡，同时也需要对并联电池组组间寿命进行均衡。
因此，如何提供一种均衡方法，实现串联电池组的组内和间之间的均衡，提高储能系统的可靠性以及对锂电池的高利用率，是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质，通过对串联电池组采用SOC旁路均衡，对并联电池组采用寿命均衡，使串联电池组组内各电池单体在短时间内达到SOC一致的状态，并联电池组在长时间尺度做到性能一致并同时达到寿命终止的状态，从而提高储能系统的可靠性以及对锂电池的高利用率。
第一方面，本发明提供一种基于储能系统的电池均衡方法，所述储能系统具有至少两个电池组；所述电池组并联连接于负载的两端；每个所述电池组包含至少两个电池单体，所述电池单体串联连接；所述方法包括：
当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定所述目标电池组内全部所述电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；
若当前处于充电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第一目标电池单体，并将所述第一目标电池单体断开,直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值；其中，所述第一目标电池单体对应的最小剩余电量大于除所述第一目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最大剩余电量；
若当前处于放电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第二目标电池单体，并将所述第二目标电池单体断开，直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量以及所述负载的功率，确定每个所述电池组的输出功率；其中，所述第二目标电池单体对应的最大剩余电量小于除所述第二目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最小剩余电量。
第二方面，本发明提供一种基于储能系统的电池均衡装置，所述储能系统具有至少两个电池组；所述电池组并联连接于负载的两端；每个所述电池组包含至少两个电池单体，所述电池单体串联连接；包括：
确定模块，用于当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定所述目标电池组内全部所述电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；
控制模块，用于若当前处于充电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第一目标电池单体，并将所述第一目标电池单体断开,直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值；其中，所述第一目标电池单体对应的最小剩余电量大于除所述第一目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最大剩余电量；
所述控制模块，还用于若当前处于放电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第二目标电池单体，并将所述第二目标电池单体断开，直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量以及所述负载的功率，确定每个所述电池组的输出功率；其中，所述第二目标电池单体对应的最大剩余电量小于除所述第二目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最小剩余电量。
第三方面，本发明提供一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序以实现第一方面所述的方法。
第四方面，本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法。
本发明提供的基于储能系统的电池均衡方法、装置、设备及存储介质，当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，则表明该目标电池组需要进行组内电量均衡，因此，若当前处于充电状态，则断开一些剩余电量较大的电池单体，当每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值时，则表明每个电池组均实现组内电量均衡；若当前处于放电状态，则断开一些剩余电量较小的电池单体，并且此时通过确定每个电池组的输出功率来实现电池组的组间寿命均衡，整个过能够使串并联电池组在短时间内实现串联电池组内部电量均衡，在长时间尺度实现并联电池组之间性能一致，同时达到寿命终止状态。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的储能系统的架构图；
图2为本发明实施例提供的设备的结构框图；
图3为本发明实施例提供的基于储能系统的电池均衡方法的示意性流程图；
图4为本发明实施例提供的一种效果示意图；
图5为本发明实施例提供的步骤S301的示意性流程图；
图6为本发明实施例提供的步骤S302的示意性流程图；
图7为本发明实施例提供的步骤S303的示意性流程图；
图8为本发明实施例提供的基于储能系统的电池均衡装置的功能模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
锂离子电池因具备高能量密度、无记忆效应和低自放电率等多种优势，已经成为了当前固定式储能的重要解决方案。但是，每块电池单体的电压只有4伏左右，所以需要将多块电池单体串并联以达到为负载提供足够的电压以及容量的目的。如果在储能系统中仅使用串联结构，会出现由于串联电池组中一块单体出现故障而导致整个储能系统无法工作的现象。所以，如果将串联电池组并联为负载供电不仅可以解决串联电池组的“木桶效应”，同时也便于系统运维。
然而，将电池单体串联会出现各电池单体电压不平衡的问题，将电池组并联会出现寿命不平衡的问题。所以不仅需要对串联电池组组内电池单体进行均衡，同时也需要对并联电池组组间寿命进行均衡。另外，对串联电池组组内均衡可以提高组内电池能量利用率，对并联电池组组间寿命均衡可以使各电池组寿命一致，减少系统电池组替换次数，节省运维成本。
串联电池组电池单体电压不平衡的问题可能会导致整个电池组有过充或者过放的危险，而电池单体的荷电状态(SOC)是导致各电池单体电压不一致的重要因素，所以串联电池组均衡的一个主要目的就是使各电池单体的SOC达到一致。一般来说，对串联电池组均衡有三种方法：基于开路电压(OCV)均衡、基于电池端电压均衡、基于电池SOC均衡。但OCV只能在电池处于静置的时候使用，所以不适合运用在储能系统均衡。又由SOC-OCV曲线可知电池端电压不能完美地反映电池SOC，所以SOC均衡方法无疑是最好的选择。
并联电池组之间寿命不平衡的问题会导致整个系统的工作时间缩减，电池利用率低等问题。电池寿命衰减主要是由其工作过程中的累计容量引起，所以通过使老化程度高的电池组做到“浅充”或者“浅放”便可以使该电池组寿命的衰减变慢，从而使寿命不同的并联电池组同时寿命终止。
所以为了提高储能系统的可靠性、节省运维成本以及对锂电池的高利用率，可以对储能系统采用多时间尺度的均衡方法，即串联电池组内部采用SOC均衡使串联电池组在短时间内做到各单体SOC均衡，并联电池组之间采用寿命均衡使各组性能同步衰减。
因此，本发明实施例提供了一种基于储能系统的电池均衡方法，可以对串联电池组采用SOC旁路均衡，对并联电池组采用寿命均衡，使串联电池组组内各电池单体在短时间内达到SOC一致的状态，并联电池组在长时间尺度做到性能一致并同时达到寿命终止的状态，从而提高储能系统的可靠性以及对锂电池的高利用率。
请参见图1，图1为本发明实施例提供的储能系统的架构图，其中，该储能系统100具有至少两个电池组101(即电池组101-1、电池组101-2至电池组101-n)、负载102。
其中，电池组101-1、电池组101-2至电池组101-n并联连接于负载102的两端，电池组101-1至电池组101-n中均串联有多个电池单体1011，每个电池单体1011之间串联连接；其中，针对每个电池单体1011，分别串联有第一开关105，并且电池单体1011的两端还并联有第二开关104，通过控制第一开关105和第二开关104的开闭状态，可以实现电池组组内平衡的效果。
为了实现电池均衡的效果，上述储能系统100还可以包括电池管理系统，该电池管理系统可以实现信息采集、组内电池单体SOC旁路均衡、并联电池组组间寿命均衡的效果。
基于上述储能系统，请参见图2，图2为本发明实施例提供的设备的结构框图，该设备200可以用来执行本发明实施例中提供的电池均衡方法，该设备200可以但不限于是电池管理设备、储能设备、控制终端等等。
如图2所示，设备200包括存储器201、处理器202和通信接口203，该存储器201、处理器202和通信接口203相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
存储器201可用于存储软件程序及模块，如本发明实施例提供的基于储能系统的电池均衡装置400的指令/模块，可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器201中或固化在设备200的操作系统(operating system，OS)中，处理器202通过执行存储在存储器201内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口203可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
其中，存储器201可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
处理器202可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器202可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以理解，图2所示的结构仅为示意，设备200还可以包括比图2中所示更多或者更少的组件，或者具有与图2所示不同的配置。图2所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
结合上述图1所示的储能系统，请参见图3，图3为本发明实施例提供的基于储能系统的电池均衡方法的示意性流程图，该方法的执行主体可以是图1所示的设备，该方法可以包括如下步骤：
S301，当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定目标电池组内全部电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；
S302，若当前处于充电状态，则基于剩余电量排序确定出与数量一致的第一目标电池单体，并将第一目标电池单体断开,直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值；
其中，第一目标电池单体对应的最小剩余电量大于除第一目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最大剩余电量；
S303，若当前处于放电状态，则基于剩余电量排序确定出与数量一致的第二目标电池单体，并将第二目标电池单体断开，直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值，根据每个电池组的当前剩余电量、容量以及负载的功率，确定每个电池组的输出功率；
其中，第二目标电池单体对应的最大剩余电量小于除第二目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最小剩余电量。
根据本发明实施例提供的基于储能系统的电池均衡方法，当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，则表明该目标电池组需要进行组内SOC均衡，因此，若当前处于充电状态，则断开一些剩余电量较大的电池单体，当每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值时，则表明每个电池组均实现组内SOC均衡；若当前处于放电状态，则断开一些剩余电量较小的电池单体，并且此时通过确定每个电池组的输出功率来实现电池组的组间寿命均衡，整个过程能够使串并联电池组在短时间内实现串联电池组内部SOC均衡，在长时间尺度实现并联电池组之间性能一致，同时达到寿命终止状态。
为了达到上述效果，本发明实施例将采用6串3并(首先将6块电池单体串联为一组，再将三组电池并联)的储能系统连接结构，并进行仿真时长为八百万秒的仿真实验，该实施例的电池模型将根据公开数据集的锂电池老化数据进行建模，各组电池模型的容量则根据电池的累计容量动态变化。图4为本发明实施例提供的一种效果示意图，其中图4中(a)展示的没有实施本发明实施例提供的电池均衡方法的效果图，可以看到，随着仿真时长的增加，3个电池组的容量无法达到平衡，但从图4中的(b)可以看出，采用本发明实施例提供的电池均衡方法，随着时间的推移，3个电池的容量曲线逐渐重合，从而实现容量均衡。
在可选地实施方式中，为了保证储能系统的正常运行，结合图1所示的储能系统，在断开第一目标电池单体或者断开第二目标电池单体之后，即将还需要将第一目标单体或者第二目标电池单体并联的开关闭合。例如，在均衡过程中，需要将第一开关105断开，同时还需要将第二开关104闭合，从而保障其他电池单体正常。
下面对上述实施例中的各个步骤进行详细介绍。
在步骤S301中、当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定目标电池组内全部电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量。
在本发明实施例中，针对任意一个电池组，若它的剩余电量(state of charge,简称SOC)标准差大于预设阈值，则说明该电池组内串联的各个电池组之间出现SOC不均衡的现象，此时需要进行SOC均衡。
在进行组内SOC均衡之前，首先需要基于每个电池单体的剩余电量确定电池组的剩余电量标准差，下面给出一种确定剩余电量标准差的实施方式：
a1:采集每个电池组的电流数据。
a2:根据每个电池组的电流数据，确定每个电池组内每个电池单体的剩余电量。
a3:基于每个电池单体的剩余电量，得到每个目标电池组的剩余电量标准差。
利用所采集到的各串联电池组的电流数据，然后根据安时积分法即可计算各电池单体的SOC，再根据每个电池单体的SOC，即可计算一个电池组对应的剩余电量标准差。
在获得任意一个电池组的剩余电量标准差(后续记作S1)之后，即可将S1和预设阈值(后续记作S0)进行比较，如果S1小于S0，则电池组不需要进行组内SOC均衡；若S1大于S0，则电池组需要进行组内SOC均衡。
在进行组内SOC均衡的过程中，首先需要确定需要被断开的电池单体的个数N，结合图1可知，这里所说的要被断开的电池单体实质是通过控制第一开关断开，从而实现与该第一开关串联的电池单体的断开的效果，然后根据电池组当前处于的能量状态，来确定不同的均衡策略。
下面给出一种确定电池单体个数N的实施方式，即上述步骤S301的实施方式可以如图5所示，图5为本发明实施例提供的步骤S301的示意性流程图：
S301-1，基于目标电池组内每个电池单体的当前剩余电量，确定剩余电量排序。
在本发明实施例中，可以基于剩余电量从小到大的顺序，对电池单体进行排序；或者，还可以基于剩余电量从大到小的顺序进行排序，本发明实施例不作限定。
S301-2，确定剩余电量大于剩余电量平均值的目标电池单体，并基于目标电池单体的剩余电量以及目标电池组的剩余电量平均值，确定目标电池组的电量补偿值。
S301-3，按照剩余电量排序，依次将至少一个剩余电量进行累加，直到剩余电量累加值和大于电量补偿值，则停止累加，并将进行累加的剩余电量的个数，作为要被断开的电池单体的数量。
为了方便理解上述实施方式，一个电池组内串联有n块电池单体，按照剩余电量从大到小的顺序，得到剩余电量排序为SOC1＞SOC2＞...＞SOCn。
步骤1：确定电池组的剩余电量平均值(SA)：
Figure BDA0003715969600000121
步骤2：假设SOC1...SOC3＞SA,SOC4...SOCn＜SA计算电池组的电量补偿值(SC)：
SC＝(SOC1-SA)+(SOC2-SA)+(SOC3-SA)
步骤3：要被断开的电池单体的数量N将满足如下等式：
Figure BDA0003715969600000122
得到电池单体个数N之后，即可根据电池组当前处于的能量状态，来确定不同的均衡策略。
下面就电池组处于充电状态或放电状态时，各组对应的均衡策略。
场景一：电池组处于充电状态
当电池组处于充电状态，若电池组处于组内存在SOC不均衡，则只需要进行组内SOC均衡，而不考虑电池组组间的寿命均衡，因此，上述步骤S302的实施方式可以参见图6，图6为本发明实施例提供的步骤S302的示意性流程图：
S302-1，若当前处于充电状态，则从剩余电量排序中，沿剩余电量依次降低的方向，依次确定出与数量一致的第一目标剩余电量。
S302-2，将第一目标剩余电量对应的电池单体，作为第一目标电池单体；
S302-3，将与第一目标电池单体串联的开关断开，直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值。
在本发明实施例中，沿剩余电量依次降低的方向，依次确定出与数量一致的第一目标剩余电量，可以得到剩余电量较大的一些剩余电量，进而旁路这些剩余电量较大的第一目标电池单体。
可以理解的是，本发明实施例中的剩余电量排序可以基于剩余电量从大到小的顺序得到，也可以基于剩余电量从小到大的顺序得到，因此，在确定第一目标电池单体时，可以沿剩余电量依次降低的方向确定与之前确定的个数一致的一些第一目标剩余电量，这样就能快速确定出剩余电量较大的一些电池单体。
例如，继续以上述例子说明，假设按照剩余电量从大到小的顺序排序为：SOCn＞SOCn-1＞...＞SOC1，则沿剩余电量依次降低的方向，即从SOCn开始依次往后确定出N个剩余电量，并将该N个剩余电量对应的电池单体作为第一目标电池单体；假设按照剩余电量从小到大的顺序排序为SOC1＜SOC2＜...＜SOCn，则沿剩余电量依次降低的方向，即从SOCn开始依次往前确定出N个剩余电量，并将该N个剩余电量对应的电池单体作为第一目标电池单体。
在确定出第一目标电池单体之后，即可控制第一目标单体断开，从而实现了旁路剩余电量较大的一些电池单体，逐渐实现组内SOC均衡的效果。
场景二：电池组处于放电状态
当电池组处于放电状态，若电池组处于组内存在SOC不均衡，则需要进行组内SOC均衡，同时在组内实现SOC均衡之后，还需要考虑电池组组间的寿命均衡，因此，上述步骤S303的实施方式可以参见图7，图7为本发明实施例提供的步骤S303的示意性流程图：
S303-1，若当前处于放电状态，则从剩余电量排序中，沿剩余电量依次增大的方向，依次确定出与数量一致的第二目标剩余电量，并将第二目标剩余电量对应的电池单体，作为第二目标电池单体；
S303-2，将与第二目标电池单体串联的开关断开。
上述确定第二目标电池单体与上述确定第一目标电池单体的实施方式类似，例如，继续假设剩余电量排序为SOC1＞SOC2＞...＞SOCn，则沿剩余电量依次增加的方向，即从SOCn开始依次往前确定出N个剩余电量，并将该N个剩余电量对应的电池单体作为第二目标电池单体，从而可以确定出剩余电量较小的一些电池单体，并旁路这些剩余电量较小的电池单体，逐渐实现组内SOC均衡的效果。
S303-3，当每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值，根据每个电池组的当前剩余电量、当前容量确定每个电池组的容量补偿值、并根据容量补偿值和当前剩余电量，确定每个电池组的目标剩余电量。
上述步骤S303-3的实施方式可以如下：
b1：当每个电池组的剩余电量均小于预设阈值，基于每个电池组的当前容量，确定最小当前容量和最大当前容量；
b2：针对除最小当前容量对应的电池组以外的第一电池组，基于最小当前容量、第一电池组对应的当前容量和转换因子，确定第一电池组的容量补偿值；
为了方便理解上述实施方式，假设存在n个电池组，根据采集的电流数据和插值法，得到各个电池组的当前容量Q1～Qn，最小当前容量为Qmin，最大当前电池容量为Qmax。
将除Qmin对应的电池组以外的电池组作为第一电池组，确定第一电池组的当前容量与Qmin之间的差值，记作ΔQ1～ΔQn-1，然后将第一电池组的各自对应的差值乘以转换因子，即可得到第一电池组的容量补偿值。
下面以三个电池组为例进行介绍，假设存在三个电池组P1，P2和P3，各自对应的当前容量为Q1～Q3，且假设其大小关系为Q1＞Q2＞Q3,则P1，P2可以作为第一电池组，P1的容量补偿值记作D_Q1,P2的容量补偿值D_Q2，D_Q1和D_Q2计算公式如下所示：
D_Q1＝(Q1-Q3)×k1
D_Q2＝(Q2-Q3)×k2
其中k1为电池组P1对应的转换因子；k2为电池组P2的转换因子，按照经验可以取区间[8,10]内的值。
b3：将每个电池组的当前剩余电量基于最大当前容量进行转换。
假设存在n个电池组，那么每个电池组转换后的当前剩余电量可以按照如下关系式计算：
Figure BDA0003715969600000151
其中，SOC'n表征第n个电池组转换后的当前剩余电量；SOCn表征第n个电池组的当前剩余电量；Qmax表征最大当前容量；Qn表征第n个电池组的当前容量。
b4：针对每个第一电池组，基于第一电池组转换后的当前剩余电量和容量补偿值，得到第一电池组的目标剩余容量，并基于最小当前容量对应的电池组转换后的当前剩余电量和全部容量补偿值，得到最小当前容量对应的电池组的目标剩余电量。
在本发明实施例中，针对第一电池组，在各第一电池组转换后当前剩余电量的基础上加上容量补偿值，即可得到每个第一电池组对应的目标剩余电量，针对当前容量最小的电池组，则需要用转换后的当前剩余电量减掉全部第一电池组的补偿容量之和，得到当前容量最小的电池组的目标电池容量，因此，第一电池组的目标剩余容量计算公式如下：
SOC”k＝SOC'k+D_Qk
当前容量最小的电池组的目标剩余电量计算公式如下：
Figure BDA0003715969600000161
其中，SOC”k表征第k个第一电池组的目标剩余电量；SOC'k表征第k个第一电池组转换后的当前剩余电量；D_Qk表征第k个第一电池组的容量补偿值；SOC”min表征当前容量最小的电池组的目标剩余电量；SOC'min表征当前容量最小的电池组转换后的当前剩余电量；D_Qi表征第i个第一电池组的容量补偿值。
S303-4，基于全部电池组的目标剩余电量以及负载的功率，确定每个电池组的输出功率。
在本发明实施例中，根据负载功率P以及得到的每个电池组的目标剩余电量可以计算每个电池组分配得到的功率，计算公式如下：
Figure BDA0003715969600000171
其中，Pi表征第i个电池组；SOC”i表征第i个电池组的目标剩余电量；P表征负载的功率；SOC”k表征第k个电池组的目标剩余电量。
各个电池组在放电时根据以上所求得的输出功率进行放电，从而逐渐实现组件寿命平衡的效果。
通过上述技术方案，能够使串并联电池组在短时间内实现串联电池组内部SOC均衡，在长时间尺度实现并联电池组之间性能一致，同时达到寿命终止状态。
请参见图8，图8为本发明实施例提供的基于储能系统的电池均衡装置的功能模块图，该基于储能系统的电池均衡装置400可以包括：
确定模块410，用于当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定目标电池组内全部电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；
控制模块420，用于若当前处于充电状态，则基于剩余电量排序确定出与数量一致的第一目标电池单体，并将第一目标电池单体断开,直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值；其中，第一目标电池单体对应的最小剩余电量大于除第一目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最大剩余电量；
控制模块420，还用于若当前处于放电状态，则基于剩余电量排序确定出与数量一致的第二目标电池单体，并将第二目标电池单体断开，直到每个电池组的剩余电量标准差均小于预设阈值，根据每个电池组的当前剩余电量、当前容量以及负载的功率，确定每个电池组的输出功率；
其中，第二目标电池单体对应的最大剩余电量小于除第二目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最小剩余电量。
可以理解的是，上述确定模块410还用于执行图5中的各个步骤、以及步骤a1至步骤a3以实现相应的技术效果。
在可选的实施方式中，上述控制模块，还用于执行图6、图7以及步骤b1至步骤b4以实现相应的技术效果。
本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如前述实施方式中任一项的基于储能系统的电池均衡方法。该计算机存储介质可以是，但不限于，U盘、移动硬盘、ROM、RAM、PROM、EPROM、EEPROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于储能系统的电池均衡方法，其特征在于，所述储能系统具有至少两个电池组；所述电池组并联连接于负载的两端；每个所述电池组包含至少两个电池单体，所述电池单体串联连接；所述方法包括：
当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定所述目标电池组内全部所述电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；
若当前处于充电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第一目标电池单体，并将所述第一目标电池单体断开,直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值；其中，所述第一目标电池单体对应的最小剩余电量大于除所述第一目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最大剩余电量；
若当前处于放电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第二目标电池单体，并将所述第二目标电池单体断开，直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量以及所述负载的功率，确定每个所述电池组的输出功率；
其中，所述第二目标电池单体对应的最大剩余电量小于除所述第二目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最小剩余电量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定所述目标电池组内全部所述电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量，包括：
基于所述目标电池组内每个所述电池单体的当前剩余电量，确定所述剩余电量排序；
确定剩余电量大于剩余电量平均值的目标电池单体，并基于所述目标电池单体的剩余电量以及所述目标电池组的剩余电量平均值，确定所述目标电池组的电量补偿值；
按照所述剩余电量排序，依次将至少一个所述剩余电量进行累加，直到剩余电量累加值和大于所述电量补偿值，则停止累加，并将进行累加的剩余电量的个数，作为所述要被断开的电池单体的数量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若当前处于充电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第一目标电池单体，并将所述第一目标电池单体断开,直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，包括：
若当前处于所述充电状态，则从所述剩余电量排序中，沿剩余电量依次降低的方向，依次确定出与所述数量一致的第一目标剩余电量；
将所述第一目标剩余电量对应的电池单体，作为所述第一目标电池单体；
将与所述第一目标电池单体串联的开关断开，直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若当前处于放电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第二目标电池单体，并将所述第二目标电池单体断开，直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量以及所述负载的功率，确定每个所述电池组的输出功率，包括：
若当前处于所述放电状态，则从所述剩余电量排序中，沿剩余电量依次增大的方向，依次确定出与所述数量一致的第二目标剩余电量，并将所述第二目标剩余电量对应的电池单体，作为所述第二目标电池单体；
将与所述第二目标电池单体串联的开关断开；
当每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量，确定每个所述电池组的容量补偿值、并根据所述容量补偿值和所述当前剩余电量，确定每个所述电池组的目标剩余电量；
基于全部所述电池组的目标剩余电量以及所述负载的功率，确定每个所述电池组的输出功率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量，确定每个所述电池组的容量补偿值、并根据所述容量补偿值和所述当前剩余电量，确定每个所述电池组的目标剩余电量，包括：
当每个所述电池组的所述剩余电量均小于所述预设阈值，基于每个所述电池组的当前容量，确定最小当前容量和最大当前容量；
针对除所述最小当前容量对应的电池组以外的第一电池组，基于所述最小当前容量、所述第一电池组对应的所述当前容量和转换因子，确定所述第一电池组的容量补偿值；
将每个所述电池组的所述当前剩余电量基于所述最大当前容量进行转换；
针对每个所述第一电池组，基于所述第一电池组转换后的所述当前剩余电量和所述容量补偿值，得到所述第一电池组的目标剩余容量，并基于所述最小当前容量对应的电池组转换后的所述当前剩余电量和全部所述容量补偿值，得到所述最小当前容量对应的电池组的目标剩余电量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将与所述第一目标电池单体并联的开关闭合；或者，将与所述第二目标电池单体并联的开关闭合。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定所述目标电池组内全部所述电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量之前，所述方法还包括：
采集每个所述电池组的电流数据；
根据每个所述电池组的电流数据，确定每个所述电池组内每个所述电池单体的剩余电量；
基于每个所述电池单体的剩余电量，得到每个所述目标电池组的所述剩余电量标准差。
8.一种基于储能系统的电池均衡装置，其特征在于，所述储能系统具有至少两个电池组；所述电池组并联连接于负载的两端；每个所述电池组包含至少两个电池单体，所述电池单体串联连接；包括：
确定模块，用于当确定目标电池组的剩余电量标准差大于预设阈值，确定所述目标电池组内全部所述电池单体的剩余电量排序、以及要被断开的电池单体的数量；
控制模块，用于若当前处于充电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第一目标电池单体，并将所述第一目标电池单体断开,直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值；其中，所述第一目标电池单体对应的最小剩余电量大于除所述第一目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最大剩余电量；
所述控制模块，还用于若当前处于放电状态，则基于所述剩余电量排序确定出与所述数量一致的第二目标电池单体，并将所述第二目标电池单体断开，直到每个所述电池组的所述剩余电量标准差均小于所述预设阈值，根据每个所述电池组的当前剩余电量、当前容量以及所述负载的功率，确定每个所述电池组的输出功率；
其中，所述第二目标电池单体对应的最大剩余电量小于除所述第二目标电池单体以外的剩余电池单体对应的最小剩余电量。
9.一种设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器可执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任意一项所述的方法。
10.一种存储介质，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1-7任一项所述的方法。
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