CN115629317A - 一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统 - Google Patents

一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混储中镍氢电池功率估算方法，包括步骤：S1：首先将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2℃；S2：对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充电结束；S3：将充放电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2℃；S4：计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率。该混储中镍氢电池功率估算方法通过拟合多个参数，实现功率的计算，能准确估算出镍氢电池充放电功率，方法准确，操作简单、节省成本、提高效率。

Description

一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统。
背景技术
对于发电侧既能满足功率和能量双特性的混储是未来储能发展方向之一。对于混储中对镍氢电池的功率输出，BMS要准确识别给出，才能有效并网满足调峰调频的作用。故需要BMS给出混储中镍氢的充放电功率，成为当前急需解决的课题。以前镍氢都是用于民用或者混动汽车，其先前功率估算办法应用于混储，不能准确给出其功率，从而不是较好的起到调峰调频作用。
发明内容
针对现有技术中提到的上述问题，为解决上述技术问题，本发明提供了一种混储中镍氢电池功率估算方法，包括步骤：
S1：首先将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2 ℃；
S2：对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，保持周围环境温度为25±2 ℃，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充电结束；
S3：将充放电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2 ℃；
S4：计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率；
S41：依据各温度下的充放电，在时间为1、5、10、12···秒时的电流、电压值分别为
Figure 443203DEST_PATH_IMAGE001
，i=1···1-n，n为测量总次数，用最小二乘法作出线性插值、它的斜率即为电阻值、截距即为开路电压值；
S42：计算混储中镍氢电池功率，放电功率W1为：W1=（E0-V)／R*V，充电功率W2为：W2=（V-E0）/R*V
其中，E0为开路电压，Ｖ表示制限条件电压，R为电阻；限制条件电压范围：放电1秒功率为0.9V*n；放电10、12秒功率为1.0V*n；充电1、5、10秒功率为1.6V*n，其中n为串联数。。
优选地，步骤S4中计算拟合函数时，其目标是使拟合值与实测值
Figure 891502DEST_PATH_IMAGE002
的差值的平方和Q最小:
Figure 936818DEST_PATH_IMAGE003
。
优选地，步骤S4中计算拟合函数时，R的值为:
Figure 597607DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 677558DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 765600DEST_PATH_IMAGE005
值越小。
优选地，步骤S4中计算拟合函数时，E0的值为:
Figure 32633DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 497113DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 431571DEST_PATH_IMAGE007
值越大。
优选地，最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 690514DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 710422DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 713013DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 501978DEST_PATH_IMAGE011
分别为电流、电压平均值
本发明还提供了一种混储中镍氢电池功率估算系统，
包括：首次放置模块，包括：将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2 ℃；
充放电模块，对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，保持周围环境温度为25±2 ℃，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充放电结束；
充电后放置模块，将充电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2℃；
拟合函数计算模块，计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率；
最小二乘法作出线性插值模块，依据各温度下的充放电，在时间为1、5、10、12···秒时的电流、电压值分别为
Figure 197401DEST_PATH_IMAGE001
，i=1···1-n，n为测量总次数，用最小二乘法作出线性插值、它的斜率即为电阻值、截距即为开路电压值；
计算混储中镍氢电池功率模块，放电功率W1为：W1=（E0-V)／R*V，充电功率W2为：W2=（V-E0）/R*V
其中，E0为开路电压，Ｖ表示制限条件电压，R为电阻；限制条件电压范围：放电1、5秒功率为0.9V*n；放电10、12···秒功率为1.0V*n；充电1、5、10···秒功率为1.6V*n，其中n为串联数。
优选地，步骤S4中计算拟合函数时，其目标是使拟合值与实测值
Figure 704606DEST_PATH_IMAGE012
的差值的平方和Q最小:
Figure 245309DEST_PATH_IMAGE003
。
优选地，步骤S4中计算拟合函数时，R的值为:
Figure 154359DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 489525DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，
Figure 484026DEST_PATH_IMAGE005
值越小。
优选地，步骤S4中计算拟合函数时，E0的值为:
Figure 828420DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 591977DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 629203DEST_PATH_IMAGE007
值越大。
优选地，最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 845420DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 993505DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 345989DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 554116DEST_PATH_IMAGE011
分别为电流、电压平均值。
本发明提供了一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统，所能实现的有益技术效果如下：
1、本申请中的一种混储中镍氢电池功率估算方法，通过拟合多个参数，实现功率的计算，能准确估算出镍氢电池充放电功率，方法准确，操作简单、节省成本、提高效率。
2、通过
Figure 257630DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值、
Figure 943826DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值的设置，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，使得功率计算更为准确。
3、采用最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 681975DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 61004DEST_PATH_IMAGE009
通过对相关系数的条件设置，大大提高了信息准确度。
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它的附图。
图1本发明的一种混储中镍氢电池功率估算方法实施例示意图；
图2本发明的一种混储中镍氢电池功率估算方法的散点拟合函数示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
相比于传统的电池功率估算，本发明实施例提供了一种混储中镍氢电池功率估算方法，如图1所示，包括步骤：
S1：首先将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2 ℃；
S2：对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，保持周围环境温度为25±2 ℃，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充电结束；
S3：将充放电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2 ℃；
S4：计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率；
S41：依据各温度下的充放电，在时间为1、5、10、12···秒时的电流、电压值分别为
Figure 251814DEST_PATH_IMAGE001
，i=1···1-n，n为测量总次数，用最小二乘法作出线性插值、它的斜率即为电阻值、截距即为开路电压值；
S42：计算混储中镍氢电池功率，放电功率W1为：W1=（E0-V)／R*V，充电功率W2为：W2=（V-E0）/R*V
其中，E0为开路电压，Ｖ表示制限条件电压，R为电阻；限制条件电压范围：放电1秒功率为0.9V*n；放电10、12秒功率为1.0V*n；充电1、5、10秒功率为1.6V*n，其中n为串联数。
如图1所示本发明的一种混储中镍氢电池功率估算方法实施例示意图；
在一些实施例中，放电功率：选取12个镍氢单体串联试验估算
Figure 476122DEST_PATH_IMAGE013
Figure 814917DEST_PATH_IMAGE014
在一些实施例中，步骤S4中计算拟合函数时，其目标是使拟合值与实测值
Figure 364847DEST_PATH_IMAGE012
的差值的平方和Q最小:
Figure 42953DEST_PATH_IMAGE003
。
在一些实施例中，步骤S4中计算拟合函数时，R的值为:
Figure 336531DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 783693DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 238945DEST_PATH_IMAGE005
值越小。
在一些实施例中，步骤S4中计算拟合函数时，E0的值为:
Figure 404347DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 236037DEST_PATH_IMAGE015
表示截电压调整值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 803284DEST_PATH_IMAGE015
值越大。
在一些实施例中，最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 429438DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 82136DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 717517DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 873691DEST_PATH_IMAGE011
分别为电流、电压平均值。
本发明还提供了一种混储中镍氢电池功率估算系统，
包括：首次放置模块，包括：将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2 ℃；
充放电模块，对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，保持周围环境温度为25±2 ℃，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充放电结束；
充电后放置模块，将充电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2℃；
拟合函数计算模块，计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率；
如图2所示本发明的一种混储中镍氢电池功率估算方法的散点拟合函数示意图。
最小二乘法作出线性插值模块，依据各温度下的充放电，在时间为1、5、10、12···秒时的电流、电压值分别为
Figure 670746DEST_PATH_IMAGE001
，i=1···1-n，n为测量总次数，用最小二乘法作出线性插值、它的斜率即为电阻值、截距即为开路电压值；
计算混储中镍氢电池功率模块，放电功率W1为：W1=（E0-V)／R*V，充电功率W2为：W2=（V-E0）/R*V
其中，E0为开路电压，Ｖ表示制限条件电压，R为电阻；限制条件电压范围：放电1、5秒功率为0.9V*n；放电10、12···秒功率为1.0V*n；充电1、5、10···秒功率为1.6V*n，其中n为串联数。
在一些实施例中，充电功率：选取12个镍氢单体串联试验估算
Figure 545161DEST_PATH_IMAGE016
Figure 984233DEST_PATH_IMAGE017
在一些实施例中，步骤S4中计算拟合函数时，其目标是使拟合值与实测值
Figure 260493DEST_PATH_IMAGE012
的差值的平方和Q最小:
Figure 494029DEST_PATH_IMAGE003
。
在一些实施例中，步骤S4中计算拟合函数时，R的值为:
Figure 855740DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 832923DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 698111DEST_PATH_IMAGE005
值越小。
在一些实施例中，步骤S4中计算拟合函数时，E0的值为:
Figure 368127DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 217134DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 732429DEST_PATH_IMAGE007
值越大。
在一些实施例中，最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 983282DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 293040DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 629344DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 948330DEST_PATH_IMAGE011
分别为电流、电压平均值。
本发明提供了一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统，所能实现的有益技术效果如下：
1、本申请中的一种混储中镍氢电池功率估算方法，通过拟合多个参数，实现功率的计算，能准确估算出镍氢电池充放电功率，方法准确，操作简单、节省成本、提高效率。
2、通过
Figure 53689DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值、
Figure 799928DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值的设置，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，使得功率计算更为准确。
3、采用最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 357948DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 480625DEST_PATH_IMAGE009
通过对相关系数的条件设置，大大提高了信息准确度。
以上对一种混储中镍氢电池功率估算方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想和方法，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种混储中镍氢电池功率估算方法，其特征在于，包括步骤：
S1：首先将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2 ℃；
S2：对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，保持周围环境温度为25±2 ℃，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充电结束；
S3：将充放电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2 ℃；
S4：计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率；
S41：依据各温度下的充放电，在时间为1、5、10、12···秒时的电流、电压值分别为
Figure 579295DEST_PATH_IMAGE001
，i=1···1-n，n为测量总次数，用最小二乘法作出线性插值、它的斜率即为电阻值、截距即为开路电压值；
S42：计算混储中镍氢电池功率，放电功率W1为：W1=（E0-V)／R*V，充电功率W2为：W2=（V-E0）/R*V
其中，E0为开路电压，Ｖ表示制限条件电压，R为电阻；限制条件电压范围：放电1秒功率为0.9V*n；放电10、12秒功率为1.0V*n；充电1、5、10秒功率为1.6V*n，其中n为串联数。
2.如权利要求1所述的一种混储中镍氢电池功率估算方法，其特征在于，步骤S4中计算拟合函数时，其目标是使拟合值与实测值
Figure 855556DEST_PATH_IMAGE002
的差值的平方和Q最小:
Figure 89091DEST_PATH_IMAGE003
。
3.如权利要求1所述的一种混储中镍氢电池功率估算方法，其特征在于，步骤S4中计算拟合函数时，R的值为:
Figure 450802DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 303352DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 434119DEST_PATH_IMAGE005
值越小。
4.如权利要求1所述的一种混储中镍氢电池功率估算方法，其特征在于，步骤S4中计算拟合函数时，E0的值为:
Figure 838555DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 687563DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 78224DEST_PATH_IMAGE007
值越大 。
5.如权利要求1所述的一种混储中镍氢电池功率估算方法，其特征在于，最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 329076DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 904414DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 240718DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 435070DEST_PATH_IMAGE011
分别为电流、电压平均值。
6.如权利要求1所述的一种混储中镍氢电池功率估算系统，其特征在于，
包括：首次放置模块，包括：将混储中的镍氢电池放置1小时，周围环境温度为25±2℃；
充放电模块，对放置1小时后的混储中的镍氢电池充放电，保持周围环境温度为25±2℃，充放电电流为0.5C，C为电荷量，当镍氢电池充电电荷量分别达到20%SOC、40%SOC、60%SOC、80%SOC时，则充放电结束；
充电后放置模块，将充电后的混储中的镍氢电池放置3小时，周围环境温度25±2 ℃；
拟合函数计算模块，计算拟合函数，测定混储中的镍氢电池功率；
最小二乘法作出线性插值模块，依据各温度下的充放电，在时间为1、5、10、12···秒时的电流、电压值分别为
Figure 540429DEST_PATH_IMAGE001
，i=1···1-n，n为测量总次数，用最小二乘法作出线性插值、它的斜率即为电阻值、截距即为开路电压值；
计算混储中镍氢电池功率模块，放电功率W1为：W1=（E0-V)／R*V，充电功率W2为：W2=（V-E0）/R*V
其中，E0为开路电压，Ｖ表示制限条件电压，R为电阻；限制条件电压范围：放电1、5秒功率为0.9V*n；放电10、12···秒功率为1.0V*n；充电1、5、10···秒功率为1.6V*n，其中n为串联数。
7.如权利要求6所述的一种混储中镍氢电池功率估算系统，其特征在于，步骤S4中计算拟合函数时，其目标是使拟合值与实测值
Figure 286668DEST_PATH_IMAGE002
的差值的平方和Q最小:
Figure 844688DEST_PATH_IMAGE003
。
8.如权利要求6所述的一种混储中镍氢电池功率估算系统，其特征在于，步骤S4中计算拟合函数时，R的值为:
Figure 341267DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure 301132DEST_PATH_IMAGE005
表示阻值调节值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 218273DEST_PATH_IMAGE005
值越小。
9.如权利要求6所述的一种混储中镍氢电池功率估算系统，其特征在于，步骤S4中计算拟合函数时，E0的值为:
Figure 263589DEST_PATH_IMAGE006
其中，
Figure 924378DEST_PATH_IMAGE007
表示截电压调整值，与混储中镍氢电池总电荷量占比相关，镍氢电池总电荷量占比越高，则
Figure 614116DEST_PATH_IMAGE007
值越大 。
10.如权利要求6所述的一种混储中镍氢电池功率估算系统，其特征在于，最小二乘法的线性插值归的相关系数
Figure 967737DEST_PATH_IMAGE008
>0.95:
Figure 500350DEST_PATH_IMAGE009
其中，
Figure 964829DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 509074DEST_PATH_IMAGE011
分别为电流、电压平均值。
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