CN115360798A - 一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法 - Google Patents

一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及蓄电池组技术领域，具体涉及一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，包括以下步骤：获取电池簇中各电池单体的电路配置，为大于等于1组电池单体配置独立的控制电路，为大于1组的控制电路配置总控电路；根据电池单体电路配置输出端的用电需求分析电池单体供电负荷，根据电池单体最大储能计算特定时间电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求；部署电池单体传输电路控制系统控制电池单体间设计的传输电路；本发明能够对电池簇中电池单体进行全面的管理，通过各电池单体件的电路再配置能够确保电池簇在蓄放电过程的中的均衡性，使通过电池簇运行的用电设备运行电压更加稳定，并且还能够多电池簇中各电池单体的储能进行协调管理。

Description

一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法
技术领域
本发明涉及蓄电池组技术领域，具体涉及一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法。
背景技术
电池簇是指由电池单体采用串联、并联或串并联连接方式，且与储能变流器及附属设施连接后实现独立运行的电池组合体，还宜包括电池管理系统、监测和保护电路、电气和通讯接口等部件。
电池簇绝大多数用电场景通过电路连接服务于多组用电设备，这些用电设备从电池簇中各电池单体中汲取能源，以各用电设备的功率及消耗不同，可能导致电池簇中个别电池单体能源枯竭，此时再通过电路从其他电池单体汲取能源，其能源传递损耗较大，且此过程电池簇整体电源不稳，致使电池簇供电失衡，以至于对其他正在运行的用电设备造成影响。
发明内容
解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。
技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，包括以下步骤：
步骤1：获取电池簇中各电池单体的电路配置，为大于等于1组电池单体配置独立的控制电路，为大于1组的控制电路配置总控电路；
步骤2：分析电池簇中各电池单体电路配置供输端连接状态，根据电池单体电路配置连接供输端与步骤1中配置的控制电路及总控电路构建当前电池簇中电池单体拓扑结构数据图像；
步骤3：根据电池单体电路配置输出端的用电需求分析电池单体供电负荷，根据电池单体最大储能计算特定时间电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求；
步骤4：步骤3判定结果为是，根据电池单体配置输出端用电，电池单体放电时的供电负荷及计算所得的电池单体储能饱和所需的特定时间及输入功率，设计电池单体之间的传输电路；
步骤5：部署电池单体传输电路控制系统控制电池单体间设计的传输电路；
步骤6：用户选择电池单体作为保障目标，应用电池单体传输电路控制系统控制对保障目标以外的电池单体中剩余储能进行协调。
更进一步地，所述步骤1中为电池单体配置的控制电路包括电池单体的所有组合方式，为控制电路配置的总控电路数量大于等于电池单体总数的一半。
更进一步地，所述步骤2中在构建电池单体拓扑结构数据图像前对所有电池单体进行区别标记，电池单体配置的控制电路及总控电路根据其下级部署电池单体的区别标记进行组合作为标记。
更进一步地，所述步骤3中用于计算电池单体供给端输入功率是否满足电池单体储能饱和需求的特定时间通过用户端自主设定，且用户端自主设定的特定时间大于等于电池单体在额定供给端输入功率条件下的理论饱和时间。
更进一步地，所述步骤3在判定结果为否时跳转执行步骤41：
步骤41：对用于计算电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求的特定时间进行修改；
其中步骤41在执行后重新跳转步骤3执行，步骤3在判定结果为是时执行步骤4，在判定结果仍为否时再次跳转执行步骤41。
更进一步地，所述步骤4在进行电池单体间传输电路的设计时，应用所有步骤1中配置的控制电路及总控电路。
更进一步地，所述步骤5中电池单体传输电路控制系统由以下模块组成：
监测模块，用于实时监测电池单体剩余储能及当前阶段用电需求；
分析模块，用于分析获取监测模块中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体；
选择单元，用于选择分析模块中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体作为供给端；
开闭管理模块，用于控制选择单元选择的电池单体所配置的控制电路在设计的电池单体间传输电路中打开或关闭；
反馈模块，用于向系统端用户反馈监测模块、选择单元及开闭管理模块的运行结果数据。
更进一步地，所述监测模块通过介质电性连接有分析模块，所述分析模块通过介质电路连接有开闭管理模块，所述分析模块及开闭管理模块下级通过介质电性与选择单元相连接，所述开闭管理模块通过介质电性连接有反馈模块。
更进一步地，所述步骤6中被用户选择的保障目标电池单体仅参与用于电池单体剩余储能协调的储能接收端，所述电池单体传输电路控制系统还用于电池单体的蓄电过程。
更进一步地，电池单体在进行蓄放电过程中的损耗参与储能饱和计算，电池单体的蓄放电过程损耗通过如下公式进行计算，公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
式中：
Figure 516382DEST_PATH_IMAGE002
为电池单体运行状态蓄放电过程损耗；
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为电池单体门极储能电荷；
Figure 256805DEST_PATH_IMAGE004
为电池单体的蓄放电频率；
Figure 832274DEST_PATH_IMAGE005
为电池单体运行状态驱动信号的高电平压；
Figure 545015DEST_PATH_IMAGE006
为电池单体运行状态驱动信号的低电平电压。
有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
1、本发明提供一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，通过该方法中的步骤执行能够对电池簇中电池单体进行全面的管理，通过各电池单体件的电路再配置能够确保电池簇在蓄放电过程的中的均衡性，使通过电池簇运行的用电设备运行电压更加稳定，并且还能够多电池簇中各电池单体的储能进行协调管理，以保证有运行需求的用电设备能够持续运行。
2、本发明在设置的电池单体传输电路基础上进一步的部署了控制系统，使得电池单体在进行储能相互协调的过程具备一定逻辑性，从而达到电池单体相互之间电池储能能够更加合理的分配与传输。
3、本发明通过对电池单体的分析，能够使用户更加了解电池簇的配置情况，以便于用户更好的使用，同时还借此作为数据支持使得方法的步骤执行过程中对电池簇中电池单体的储能协调更加智能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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的一些实施例，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为一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法的流程示意图；
图2为本发明中电池单体传输电路控制系统的结构示意图；
图中的标号分别代表：1、监测模块；2、分析模块；21、选择单元；3、开闭管理模块；4、反馈模块。
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。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。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：获取电池簇中各电池单体的电路配置，为大于等于1组电池单体配置独立的控制电路，为大于1组的控制电路配置总控电路；
步骤2：分析电池簇中各电池单体电路配置供输端连接状态，根据电池单体电路配置连接供输端与步骤1中配置的控制电路及总控电路构建当前电池簇中电池单体拓扑结构数据图像；
步骤3：根据电池单体电路配置输出端的用电需求分析电池单体供电负荷，根据电池单体最大储能计算特定时间电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求；
步骤4：步骤3判定结果为是，根据电池单体配置输出端用电，电池单体放电时的供电负荷及计算所得的电池单体储能饱和所需的特定时间及输入功率，设计电池单体之间的传输电路；
步骤5：部署电池单体传输电路控制系统控制电池单体间设计的传输电路；
步骤6：用户选择电池单体作为保障目标，应用电池单体传输电路控制系统控制对保障目标以外的电池单体中剩余储能进行协调。
实施例2
在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图1所示对实施例1中一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法做进一步具体说明：
步骤1中为电池单体配置的控制电路包括电池单体的所有组合方式，为控制电路配置的总控电路数量大于等于电池单体总数的一半。
其中，步骤2中在构建的电池单体拓扑结构数据图像前对所有电池单体进行区别标记，电池单体配置的控制电路及总控电路根据其下级部署电池单体的区别标记进行组合作为标记。
其中，步骤3中用于计算电池单体供给端输入功率是否满足电池单体储能饱和需求的特定时间通过用户端自主设定，且用户端自主设定的特定时间大于等于电池单体在额定供给端输入功率条件下的理论饱和时间。
其中，步骤3在判定结果为否时跳转执行步骤41：
步骤41：对用于计算电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求的特定时间进行修改；
其中步骤41在执行后重新跳转步骤3执行，步骤3在判定结果为是时执行步骤4，在判定结果仍为否时再次跳转执行步骤41。
其中，步骤4在进行电池单体间传输电路的设计时，应用所有步骤1中配置的控制电路及总控电路。
其中，步骤6中被用户选择的保障目标电池单体仅参与用于电池单体剩余储能协调的储能接收端，电池单体传输电路控制系统还用于电池单体的蓄电过程。
其中，电池单体在进行蓄放电过程中的损耗参与储能饱和计算，电池单体的蓄放电过程损耗通过如下公式进行计算，公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
式中：
Figure 62584DEST_PATH_IMAGE008
为电池单体运行状态蓄放电过程损耗；
Figure DEST_PATH_IMAGE009
为电池单体门极储能电荷；
Figure 336308DEST_PATH_IMAGE010
为电池单体的蓄放电频率；
Figure 184309DEST_PATH_IMAGE011
为电池单体运行状态驱动信号的高电平压；
Figure 282715DEST_PATH_IMAGE012
为电池单体运行状态驱动信号的低电平电压。
实施例3
在具体实施层面，在实施例1的基础上，本实施例参照图2所示对实施例1中一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法做进一步具体说明：
步骤5中电池单体传输电路控制系统由以下模块组成：
监测模块1，用于实时监测电池单体剩余储能及当前阶段用电需求；
分析模块2，用于分析获取监测模块1中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体；
选择单元21，用于选择分析模块2中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体作为供给端；
开闭管理模块3，用于控制选择单元21选择的电池单体所配置的控制电路在设计的电池单体间传输电路中打开或关闭；
反馈模块4，用于向系统端用户反馈监测模块1、选择单元21及开闭管理模块3的运行结果数据。
在本实施例中，监测模块1实时监测电池单体剩余储能及当前阶段用电需求，分析模块2后置运行分析获取监测模块1中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体，选择单元21实时的选择分析模块2中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体作为供给端，再由开闭管理模块3控制选择单元21选择的电池单体所配置的控制电路在设计的电池单体间传输电路中打开或关闭，最后反馈模块4向系统端用户反馈监测模块1、选择单元21及开闭管理模块3的运行结果数据。
如图2所示，监测模块1通过介质电性连接有分析模块2，分析模块2通过介质电路连接有开闭管理模块3，分析模块2及开闭管理模块3下级通过介质电性与选择单元21相连接，开闭管理模块3通过介质电性连接有反馈模块4。
综上而言，通过上述实施例中方法的步骤执行能够对电池簇中电池单体进行全面的管理，通过各电池单体件的电路再配置能够确保电池簇在蓄放电过程的中的均衡性，使通过电池簇运行的用电设备运行电压更加稳定，并且还能够多电池簇中各电池单体的储能进行协调管理，以保证有运行需求的用电设备能够持续运行；同时在设置的电池单体传输电路基础上进一步的部署了控制系统，使得电池单体在进行储能相互协调的过程具备一定逻辑性，从而达到电池单体相互之间电池储能能够更加合理的分配与传输；此外还通过对电池单体的分析，能够使用户更加了解电池簇的配置情况，以便于用户更好的使用，同时还借此作为数据支持使得方法的步骤执行过程中对电池簇中电池单体的储能协调更加智能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取电池簇中各电池单体的电路配置，为大于等于1组电池单体配置独立的控制电路，为大于1组的控制电路配置总控电路；
步骤2：分析电池簇中各电池单体电路配置供输端连接状态，根据电池单体电路配置连接供输端与步骤1中配置的控制电路及总控电路构建当前电池簇中电池单体拓扑结构数据图像；
步骤3：根据电池单体电路配置输出端的用电需求分析电池单体供电负荷，根据电池单体最大储能计算特定时间电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求；
步骤4：步骤3判定结果为是，根据电池单体配置输出端用电，电池单体放电时的供电负荷及计算所得的电池单体储能饱和所需的特定时间及输入功率，设计电池单体之间的传输电路；
步骤5：部署电池单体传输电路控制系统控制电池单体间设计的传输电路；
步骤6：用户选择电池单体作为保障目标，应用电池单体传输电路控制系统控制对保障目标以外的电池单体中剩余储能进行协调。
2.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤1中为电池单体配置的控制电路包括电池单体的所有组合方式，为控制电路配置的总控电路数量大于等于电池单体总数的一半。
3.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤2中在构建电池单体拓扑结构数据图像前对所有电池单体进行区别标记，电池单体配置的控制电路及总控电路根据其下级部署电池单体的区别标记进行组合作为标记。
4.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤3中用于计算电池单体供给端输入功率是否满足电池单体储能饱和需求的特定时间通过用户端自主设定，且用户端自主设定的特定时间大于等于电池单体在额定供给端输入功率条件下的理论饱和时间。
5.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤3在判定结果为否时跳转执行步骤41：
步骤41：对用于计算电池单体供给端输入功率是否满足储能饱和需求的特定时间进行修改；
其中步骤41在执行后重新跳转步骤3执行，步骤3在判定结果为是时执行步骤4，在判定结果仍为否时再次跳转执行步骤41。
6.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤4在进行电池单体间传输电路的设计时，应用所有步骤1中配置的控制电路及总控电路。
7.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤5中电池单体传输电路控制系统由以下模块组成：
监测模块（1），用于实时监测电池单体剩余储能及当前阶段用电需求；
分析模块（2），用于分析获取监测模块（1）中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体；
选择单元（21），用于选择分析模块（2）中电池单体剩余储能富裕或无需使用且存有储能的电池单体作为供给端；
开闭管理模块（3），用于控制选择单元（21）选择的电池单体所配置的控制电路在设计的电池单体间传输电路中打开或关闭；
反馈模块（4），用于向系统端用户反馈监测模块（1）、选择单元（21）及开闭管理模块（3）的运行结果数据。
8.根据权利要求7所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述监测模块（1）通过介质电性连接有分析模块（2），所述分析模块（2）通过介质电路连接有开闭管理模块（3），所述分析模块（2）及开闭管理模块（3）下级通过介质电性与选择单元（21）相连接，所述开闭管理模块（3）通过介质电性连接有反馈模块（4）。
9.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，所述步骤6中被用户选择的保障目标电池单体仅参与用于电池单体剩余储能协调的储能接收端，所述电池单体传输电路控制系统还用于电池单体的蓄电过程。
10.根据权利要求1所述的一种电池储能系统中的电池簇在线平衡方法，其特征在于，电池单体在进行蓄放电过程中的损耗参与储能饱和计算，电池单体的蓄放电过程损耗通过如下公式进行计算，公式为：
Figure 302225DEST_PATH_IMAGE001
；
式中：
Figure 876295DEST_PATH_IMAGE002
为电池单体运行状态蓄放电过程损耗；
Figure 573992DEST_PATH_IMAGE003
为电池单体门极储能电荷；
Figure 995747DEST_PATH_IMAGE004
为电池单体的蓄放电频率；
Figure 313507DEST_PATH_IMAGE005
为电池单体运行状态驱动信号的高电平压；
Figure 250239DEST_PATH_IMAGE006
为电池单体运行状态驱动信号的低电平电压。
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