CN116231121A - 一种储能电池管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能电池管理系统，涉及储能电池技术领域，服务器将异常状态信号及异常状态信号对应的储能电池发送至设备监测模块；设备监测模块用于指派监测人员对异常工作的储能电池的运行状态进行监测，并对储能电池异常的运行状态阶段进行检修，通过状态识别模块对储能电池充电时功率数据、储能电池电能损耗数据以及储能电池放电时电能差数据进行综合处理，对储能电池的使用状态进行识别，本发明通过设备监测模块对状态识别模块识别出异常的储能电池进行监测维护，实现对储能电池各个工作状态的监测检修，避免对异常工作的储能电池进行充电或储电。

Description

一种储能电池管理系统
技术领域
本发明涉及储能电池技术领域，具体涉及一种储能电池管理系统。
背景技术
储能电池主要是指使用于太阳能发电设备和风力发电设备以及可再生能源储蓄能源用的蓄电池。
储能电池在长期使用过程中可能会出现电解液逐渐失效、电解液消耗等问题，将导致电池内部参与电化学反应的电解液过少，影响离子在电池中的传导，进而降低电池性能。
现有技术中，缺少对储能电池在充电阶段或储电阶段及放电阶段的工作状态进行有效识别的方法，导致储能电池不能有效储存电能或使用，同时，由于储能电池在工作过程中通常会产生大量的热，当储能电池表面温度过高时，将导致储能电池使用效率的降低。
因此，亟需一种储能电池管理系统，通过识别储能电池工作状态、并维护储能电池工作环境从而延长电池寿命、提高电池性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种储能电池管理系统，通过状态识别模块对储能电池的工况信息进行识别，得到异常工作状态的储能电池，设备监测模块用于指派监测人员对异常工作的储能电池的运行状态进行监测，并对储能电池异常的运行状态阶段进行检修，使储能电池的工作状态得到有效监测。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种储能电池管理系统，包括状态识别模块、设备监测模块和服务器；
所述状态识别模块对储能电池的工况信息进行识别，得到异常工作状态的储能电池，生成异常状态信号发送至服务器，服务器用于将异常状态信号及异常状态信号对应的储能电池发送至设备监测模块；
所述设备监测模块用于指派监测人员对异常工作的储能电池的运行状态进行监测，并对储能电池异常的运行状态阶段进行检修。
作为本发明进一步的方案：所述工况信息包括储能电池充电时功率数据、储能电池电能损耗数据以及储能电池放电时电能差数据；
储能电池充电时功率数据为充电时充电终端功率与储能电池端功率之差；
储能电池电能损耗数据为储能电池放置时储能电池的电量损耗量与放置时间之比；
储能电池放电时电能差数据为储能电池放电时储能电池电能与负载终端的电能之差与电路损耗功率之比。
作为本发明进一步的方案：状态识别模块对储能电池的识别具体过程如下：
S1：将储能电池充电时充电终端功率与储能电池端功率之差标记为Ei，储能电池放置时储能电池的电量损耗量与放置时间之比标记为Pi，储能电池放电时储能电池电能与负载终端的电能之差与电路损耗功率的比值，并标记为Wi；
S2：通过公式
Figure SMS_1
获取到储能电池的工况系数Xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正系数，取值为1.325698。
作为本发明进一步的方案：预设储能电池的工况系数阈值为Xy，将储能电池的工况系数Xi与储能电池的工况系数阈值Xy进行比较；
若储能电池的工况系数Xi≥储能电池的工况系数阈值Xy，则判定该储能电池工作正常，生成工作正常信号并将工作正常信号发送至服务器；
若储能电池的工况系数Xi＜储能电池的工况系数阈值Xy，则判定该储能电池工作异常，生成工作异常信号并将工作异常信号发送至服务器，服务器接收到工作异常信号后生成储能电池监测信号，并将储能电池监测信号发送至设备监测模块。
作为本发明进一步的方案：还包括防护管理模块，所述防护管理模块用于对储能电池工作环境进行防护，防护管理模块获取储能电池的温度数据，温度数据包括充电温度数据和放电温度数据。
作为本发明进一步的方案：所述充电温度数据为充电时储能电池的表面温度和充电时环境温度；
将充电时储能电池的表面温度标记为Tbi，将充电时环境温度标记为Thi；
若充电时储能电池的表面温度Tbi大于充电时环境温度Thi时，将充电时储能电池的表面温度与充电时环境温度作差，得到温差值Tbhi；
若充电时储能电池的表面温度Tbi小于等于充电时环境温度Thi时，则表示储能电池在充电时的温度正常，生成温度正常信号，并将温度正常信号发送至服务器。
作为本发明进一步的方案：预设储能电池的温差阈值为Tyz，将温差值Tbhi与温差阈值Tyz作比较；
若温差值Tbhi＞温差阈值Tyz时，则表示储能电池在充电时的温度高，生成温度高信号，并将温度高信号发送至服务器；
若温差值Tbhi≤温差阈值Tyz时，则表示储能电池在充电时的温度正常，生成温度正常信号，并将温度正常信号发送至服务器。
作为本发明进一步的方案：服务器还包括新风模块，所述新风模块用于储能电池工作环境的通风散热。
作为本发明进一步的方案：新风模块的具体过程如下：
步骤一：获取储能电池工作环境通风口的数量，并将储能电池工作环境通风口数量标记为Fi；
步骤二：获取储能电池工作环境内的空气流动速度，并将储能电池工作环境内的空气流动速度标记为Li；
步骤三：通过公式
Figure SMS_2
获取到储能电池工作环境内的通风系数Ki，其中，m1和m2均为预设比例系数，且m1＞m2＞0；
步骤四：将温差值Tbhi与储能电池工作环境通风口数量Fi构成反比例函数，即
Figure SMS_3
；
步骤五：服务器控制储能电池工作环境通风口的开启数量，实现温差值Tbhi修正，当修正后的温差值Tbhi≤温差阈值Tyz时，则表示储能电池工作环境温度正常，生成修正信号，并将修正信号发送至服务器，服务器得到修正信号实现对储能电池工作环境通风口开启数量的控制。
作为本发明进一步的方案：储能电池放电温度数据的处理方式与储能电池充电温度数据的处理方式完全一致。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过状态识别模块对储能电池充电时功率数据、储能电池电能损耗数据以及储能电池放电时电能差数据进行综合处理，对储能电池的使用状态进行识别，将正常使用状态下充电或放电效率高、待机状态时亏电少的储能电池标记为正常储能电池，反之则为异常储能电池，便于对储能电池的使用状态精准识别，避免储能电池在充电、放电或待机时过多的能量损耗；
（2）本发明通过防护管理模块对储能电池工作环境进行防护，结合储能电池工作环境温度和储能电池工作温度进行处理，通过新风模块的调整使储能电池始终保持在一个温度可控的环境上运行，不仅提高了储能电池的工作效率，也能有效增长储能电池的工作时长。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明流程图的示意图。
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。
请参阅图1所示，本发明为一种储能电池管理系统，包括状态识别模块、设备监测模块、防护管理模块和服务器；
状态识别模块对储能电池的工况信息进行识别，得到异常工作状态的储能电池，生成异常状态信号发送至服务器，服务器用于将异常状态信号及异常状态信号对应的储能电池发送至设备监测模块；
设备监测模块用于指派监测人员对异常工作的储能电池的运行状态进行监测，并对储能电池异常的运行状态阶段进行检修。
状态识别模块用于对储能电池的工况信息进行识别，工况信息包括储能电池充电时功率数据、储能电池电能损耗数据以及储能电池放电时电能差数据；
储能电池充电时功率数据为充电时充电终端功率与储能电池端功率之差；
储能电池电能损耗数据为储能电池放置时储能电池的电量损耗量与放置时间之比；
储能电池放电时电能差数据为储能电池放电时储能电池电能与负载终端的电能之差与电路损耗功率之比；
状态识别模块对储能电池的识别具体过程如下：
S1：获取储能电池充电时充电终端功率与储能电池端功率之差，并标记为Ei；
S2：获取储能电池放置时储能电池的电量损耗量与放置时间之比，并标记为Pi；
S3：获取储能电池放电时储能电池电能与负载终端的电能之差与电路损耗功率的比值，并标记为Wi；
S4：通过公式
Figure SMS_4
获取到储能电池的工况系数Xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正系数，取值为1.325698，预设储能电池的工况系数阈值为Xy，将储能电池的工况系数Xi与储能电池的工况系数阈值Xy进行比较；
S41：若储能电池的工况系数Xi≥储能电池的工况系数阈值Xy，则判定该储能电池工作正常，生成工作正常信号并将工作正常信号发送至服务器；
S42：若储能电池的工况系数Xi＜储能电池的工况系数阈值Xy，则判定该储能电池工作异常，生成工作异常信号并将工作异常信号发送至服务器，服务器接收到工作异常信号后生成储能电池监测信号，并将储能电池监测信号发送至设备监测模块。
具体的：
在用于储能电池的充电终端设置电流传感器和电压传感器，通过电流传感器采集充电终端的输出电流I1，通过电压传感器采集充电终端的输出电压U1，将充电终端的输出电流与输出电压作乘积得到充电终端的输出功率E1；
在储能电池的输入端设置电流传感器和电压传感器，通过电流传感器采集储能电池的输入电流I2，通过电压传感器采集储能电池的输入电压U2，将储能电池的输入电流与输入电压作乘积得到储能电池的输入功率E2；
将充电终端的输出功率E1与储能电池的输入功率E2取比值，即得到Ei。
将储能电池充电完成后至储能电池使用时记为亏电时间Ti，通过万能表获取储能电池充电完成时的电量与储能电池亏电后的电量差Ii，将储能电池充电完成时的电量与储能电池亏电后的电量差与亏电时间取比值，即得到Wi。
在储能电池的输出端设置电流传感器和电压传感器，通过电流传感器采集储能电池的输出电流I3，通过电压传感器采集储能电池的输出电压U3，将输出电压U3与输出电流I3进行乘积并对时间进行积分，获得储能电池在放电时间段工作电能，并标记为CE；
在负载终端的输入端设置电流传感器和电压传感器，通过电流传感器采集负载终端的输入电流I4，通过电压传感器采集负载终端的输入电压U4，将输出电压U4与输出电流I4进行乘积并对时间进行积分，获得负载终端在使用时间段工作电能，并标记为FE；
并通过公式
Figure SMS_5
得到电路损耗功率，其中，/>
Figure SMS_6
电阻系数，L长度米，S截面平方毫米；
将储能电池在放电时间段工作电能与负载终端在使用时间段工作电能作差，并将得到的差值与电路损耗功率作商得到Wi。
设备监测模块接收服务器传送的储能电池监测信号，设备监测模块向监测人员手机终端发送提示信息，监测人员对储能电池在充电阶段、储存电阶段及放电阶段的运行状态进行监测，并将监测到异常工作的储能电池运行状态进行检修；
并将储能电池在各阶段的运行状态及检修过程反馈至服务器，服务器对接收的储能电池在各阶段的运行状态进行记录并存储。
防护管理模块用于对储能电池工作环境进行防护，防护管理模块用于获取储能电池的温度数据，温度数据包括充电温度数据和放电温度数据；
充电温度数据为充电时储能电池的表面温度和充电时环境温度，将充电时储能电池的表面温度标记为Tbi，将充电时环境温度标记为Thi；
若充电时储能电池的表面温度Tbi大于充电时环境温度Thi时，将充电时储能电池的表面温度与充电时环境温度作差，得到温差值Tbhi；
预设储能电池的温差阈值为Tyz，将温差值Tbhi与温差阈值Tyz作比较；
若温差值Tbhi＞温差阈值Tyz时，则表示储能电池在充电时的温度高，生成温度高信号，并将温度高信号发送至服务器；
若温差值Tbhi≤温差阈值Tyz时，则表示储能电池在充电时的温度正常，生成温度正常信号，并将温度正常信号发送至服务器；
若充电时储能电池的表面温度Tbi小于等于充电时环境温度Thi时，则表示储能电池在充电时的温度正常，生成温度正常信号，并将温度正常信号发送至服务器。
储能电池放电温度数据的处理方式与储能电池充电温度数据的处理方式完全一致。
服务器还包括新风模块，新风模块用于储能电池工作环境的通风散热，新风模块的具体过程如下：
步骤一：获取储能电池工作环境通风口的数量，并将储能电池工作环境通风口数量标记为Fi；
步骤二：获取储能电池工作环境内的空气流动速度，并将储能电池工作环境内的空气流动速度标记为Li；
步骤三：通过公式
Figure SMS_7
获取到储能电池工作环境内的通风系数Ki，其中，m1和m2均为预设比例系数，且m1＞m2＞0；
步骤四：将温差值Tbhi与储能电池工作环境通风口数量Fi构成反比例函数，即
Figure SMS_8
；
步骤五：服务器控制储能电池工作环境通风口的开启数量，实现温差值Tbhi修正，当修正后的温差值Tbhi≤温差阈值Tyz时，则表示储能电池工作环境温度正常，生成修正信号，并将修正信号发送至服务器，服务器得到修正信号实现对储能电池工作环境通风口开启数量的控制。
本发明的核心点之一：在于通过状态识别模块对储能电池充电时功率数据、储能电池电能损耗数据以及储能电池放电时电能差数据进行综合处理，对储能电池的使用状态进行识别，将正常使用状态下充电或放电效率高、待机状态时亏电少的储能电池标记为正常储能电池，反之则为异常储能电池，便于对储能电池的使用状态精准识别，避免储能电池在充电、放电或待机时过多的能量损耗；
本发明的核心点之二：在于通过设备监测模块对状态识别模块识别出异常的储能电池进行监测维护，从而实现对储能电池各个工作状态的监测检修，从而避免对异常工作的储能电池进行充电或储电；
本发明的核心点之三：在于通过防护管理模块对储能电池工作环境进行防护，结合储能电池工作环境温度和储能电池工作温度进行处理，通过新风模块的调整使储能电池始终保持在一个温度可控的环境上运行，不仅提高了储能电池的工作效率，也能有效增长储能电池的工作时长。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电池管理系统，其特征在于，包括状态识别模块、设备监测模块和服务器；
所述状态识别模块对储能电池的工况信息进行识别，得到异常工作状态的储能电池，生成异常状态信号发送至服务器，服务器用于将异常状态信号及异常状态信号对应的储能电池发送至设备监测模块；
所述设备监测模块用于指派监测人员对异常工作的储能电池的运行状态进行监测，并对储能电池异常的运行状态阶段进行检修。
2.根据权利要求1所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，所述工况信息包括储能电池充电时功率数据、储能电池电能损耗数据以及储能电池放电时电能差数据；
储能电池充电时功率数据为充电时充电终端功率与储能电池端功率之差；
储能电池电能损耗数据为储能电池放置时储能电池的电量损耗量与放置时间之比；
储能电池放电时电能差数据为储能电池放电时储能电池电能与负载终端的电能之差与电路损耗功率之比。
3.根据权利要求2所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，状态识别模块对储能电池的识别具体过程如下：
S1：将储能电池充电时充电终端功率与储能电池端功率之差标记为Ei，储能电池放置时储能电池的电量损耗量与放置时间之比标记为Pi，储能电池放电时储能电池电能与负载终端的电能之差与电路损耗功率的比值，并标记为Wi；
S2：通过公式
Figure QLYQS_1
获取到储能电池的工况系数Xi，其中，a1、a2以及a3均为预设比例系数，且a1＞a2＞a3＞0，β为误差修正系数，取值为1.325698。
4.根据权利要求3所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，预设储能电池的工况系数阈值为Xy，将储能电池的工况系数Xi与储能电池的工况系数阈值Xy进行比较；
若储能电池的工况系数Xi≥储能电池的工况系数阈值Xy，则判定该储能电池工作正常，生成工作正常信号并将工作正常信号发送至服务器；
若储能电池的工况系数Xi＜储能电池的工况系数阈值Xy，则判定该储能电池工作异常，生成工作异常信号并将工作异常信号发送至服务器，服务器接收到工作异常信号后生成储能电池监测信号，并将储能电池监测信号发送至设备监测模块。
5.根据权利要求1所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，还包括防护管理模块，所述防护管理模块用于对储能电池工作环境进行防护，防护管理模块获取储能电池的温度数据，温度数据包括充电温度数据和放电温度数据。
6.根据权利要求5所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，所述充电温度数据为充电时储能电池的表面温度和充电时环境温度；
将充电时储能电池的表面温度标记为Tbi，将充电时环境温度标记为Thi；
若充电时储能电池的表面温度Tbi大于充电时环境温度Thi时，将充电时储能电池的表面温度与充电时环境温度作差，得到温差值Tbhi；
若充电时储能电池的表面温度Tbi小于等于充电时环境温度Thi时，则表示储能电池在充电时的温度正常，生成温度正常信号，并将温度正常信号发送至服务器。
7.根据权利要求6所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，预设储能电池的温差阈值为Tyz，将温差值Tbhi与温差阈值Tyz作比较；
若温差值Tbhi＞温差阈值Tyz时，则表示储能电池在充电时的温度高，生成温度高信号，并将温度高信号发送至服务器；
若温差值Tbhi≤温差阈值Tyz时，则表示储能电池在充电时的温度正常，生成温度正常信号，并将温度正常信号发送至服务器。
8.根据权利要求7所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，服务器还包括新风模块，所述新风模块用于储能电池工作环境的通风散热。
9.根据权利要求8所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，新风模块的具体过程如下：
步骤一：获取储能电池工作环境通风口的数量，并将储能电池工作环境通风口数量标记为Fi；
步骤二：获取储能电池工作环境内的空气流动速度，并将储能电池工作环境内的空气流动速度标记为Li；
步骤三：通过公式
Figure QLYQS_2
获取到储能电池工作环境内的通风系数Ki，其中，m1和m2均为预设比例系数，且m1＞m2＞0；
步骤四：将温差值Tbhi与储能电池工作环境通风口数量Fi构成反比例函数，即
Figure QLYQS_3
；
步骤五：服务器控制储能电池工作环境通风口的开启数量，实现温差值Tbhi修正，当修正后的温差值Tbhi≤温差阈值Tyz时，则表示储能电池工作环境温度正常，生成修正信号，并将修正信号发送至服务器，服务器得到修正信号实现对储能电池工作环境通风口开启数量的控制。
10.根据权利要求9所述的一种储能电池管理系统，其特征在于，储能电池放电温度数据的处理方式与储能电池充电温度数据的处理方式完全一致。
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