CN116231795A - 一种分布式储存电池综合管理控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池管理技术领域，具体公开了一种分布式储存电池综合管理控制系统，所述系统包括：分布式电池，用于存储电能；电池控制模块，用于控制单个分布式电池的充放电接入，及获取单个分布式电池的状态信息；数据库，用于存储各个分布式电池的实时信息及历史信息；用户输入接口，用于获取用户的输入信息；监测模块，用于监测充电电能数据；电池管理模块，用于根据输入信息及分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略；通过输入信息结合分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略，能够适应性的满足用户实际的使用情况及使用需求。

Description

一种分布式储存电池综合管理控制系统
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体为一种分布式储存电池综合管理控制系统。
背景技术
随着新能源技术的不断快速发展及推广，通过电能代替传统的燃气发动机来提供动力，而在此过程中，储存电池的计算发展对于新能源的普及应用起到了重要的作用，其中，分布式储存电池作为常见的一种电池结构，通过对各个电池的管理控制，进而根据需求对应的对电池进行控制，从而实现了更大的灵活性及更高的效率。
而作为电池与控制系统的信息传输纽带，电池管理系统BMS在分布式电池中起到了控制、监测及管理的效果，通过对各个分布式电池的合理调度使用，能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充放电现象，延长电池的使用寿命。
现有的电池管理系统在充电及放电过程中，会按照预设的固定充放电方式来进行充电及放电，然而，用户对于充放电实际的需求不同，其也会影响到充电的效率及效果；因此，在一些场景下，固定的充放电方式不能适应性的满足用户的不同需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式储存电池综合管理控制系统，解决以下技术问题：
如何在充放电过程中适应性的满足用户的不同需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种分布式储存电池综合管理控制系统，所述系统包括：
分布式电池，用于存储电能；
电池控制模块，用于控制单个分布式电池的充放电接入，及获取单个分布式电池的状态信息；
数据库，用于存储各个分布式电池的实时信息及历史信息；
用户输入接口，用于获取用户的输入信息；
监测模块，用于监测充电电能数据；
电池管理模块，用于根据输入信息及分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略。
于一实施例中，单个所述分布式电池状态信息判断的过程为：
获取历史信息中分布式电池的充放电次数n及充电曲线E(t)；
通过公式
Figure BDA0004077754630000021
获得分布式电池的状态系数Lf；
将状态系数Lf与预设区间[Lth1，Lth2]进行比对：
若状态系数Lf＜Lth1，则判断电池状态较优；
若状态系数Lf∈[Lth1，Lth2]，则电池状态正常；
若状态系数Lf＞Lth2，则判断电池状态较差；
其中，E0(t)为分布式电池初始充电曲线；decay(n)为衰减系数函数；S为充电时间点特性函数。
于一实施例中，所述输入信息包括用户的充电时长；
所述充电策略的确定过程为：
判断用户是否输入充电时长：
若未输入，则按照预设初始充电策略执行；
若输入，则根据充电时长确定出调节充电策略。
于一实施例中，所述充电电能数据包括电流大小及充电电流稳定性等级Lcharge；
所述预设初始充电策略为：
根据电流大小确定一次分布式电池同时充电数量m；
将分布式电池按照Lf从小到大进行排序，获得排序值St1、St2、…、Stx，且St1＞St2＞…＞Stx；
对充电稳定性等级Lcharge进行判断：
若Lcharge大于预设等级，则将分布式电池按照分布式电池剩余电量从小到大进行排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成；
若Lcharge小于等于预设等级，则根据分布式电池的剩余电量、状态系数Lf及充放电次数n计算分布式电池的充电优先值，按照充电优先值从小到大排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成。
于一实施例中，所述充电优先值的计算过程为：
通过公式
Figure BDA0004077754630000031
计算获得充电优先值Fcharge；
其中，n0为充电次数临界值；Es为分布式电池的剩余电量；Er为分布式电池的额定容量；ρ1、ρ2为预设权重系数。
于一实施例中，所述调节充电策略为：
根据充电电流的大小，预估出充电时长tpre；
将tpre与用户输入充电时长tcharge进行比对：
若tpre≤tcharge，则按照预设初始充电策略执行；
否则，在执行预设初始充电策略时，将前m名分布式电池的电量充满至设定电量Eset后，对后m名进行同时充电。
于一实施例中，所述放电策略为：
根据当前分布式电池的剩余电量Es、状态系数Lf及充放电次数n获得分布式电池的放电优先值；
根据放电电流确定同时放电的分布式电池数p；
将放电优先值按照从大到小的顺序排序，选取前p名进行同时充电，并按照放电优先值排序进行依次替代。
于一实施例中，所述放电优先值的计算过程为：
通过公式
Figure BDA0004077754630000041
计算获得分布式电池的放电优先值Fdischarge；
其中，σ1、σ2为预设权重系数。
本发明的有益效果：
(1)本发明通过输入信息结合分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略，能够适应性的满足用户实际的使用情况及使用需求。
(2)本发明能够提高整体的充电效率，同时减少充电过程中电池的产热对后续充电过程的影响，在长时间充电过程中能够平衡所有分布式电池的使用损耗，保证了各个分布式电池的损耗一致性，进而延长的整体的使用寿命，更利于统一的更换。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明分布式储存电池综合管理控制系统的概要框示意图。
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，在一个实施例中，提供了一种分布式储存电池综合管理控制系统，所述系统包括：
分布式电池，用于存储电能；
电池控制模块，用于控制单个分布式电池的充放电接入，及获取单个分布式电池的状态信息；
数据库，用于存储各个分布式电池的实时信息及历史信息；
用户输入接口，用于获取用户的输入信息；
监测模块，用于监测充电电能数据；
电池管理模块，用于根据输入信息及分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略。
通过上述技术方案，本实施例中的分布式储存电池综合管理控制系统包括分布式电池、电池控制模块、数据库、用户输入接口、监测模块及电池管理模块，其中，通过电池控制模块能够实现对单个分布式电池的充放电接入，及获取单个分布式电池的状态信息，而数据库则存储各个分布式电池的实时信息及历史信息，监测模块则能够监测实时的充电电能数据，而通过用户输入接口，则能够获取用户的具体需求信息，即输入信息，通过输入信息结合分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略，能够适应性的满足用户实际的使用情况及使用需求。
需要说明的是，上述技术方案中，电池控制模块实现其充放电接入及获取单个分布式电池状态信息的功能基于现有技术实现，本实施例对其不作详述。
作为本发明的一种实施方式，单个所述分布式电池状态信息判断的过程为：
获取历史信息中分布式电池的充放电次数n及充电曲线E(t)；
通过公式
Figure BDA0004077754630000061
获得分布式电池的状态系数Lf；
将状态系数Lf与预设区间[Lth1，Lth2]进行比对：
若状态系数Lf＜Lth1，则判断电池状态较优；
若状态系数Lf∈[Lth1，Lth2]，则电池状态正常；
若状态系数Lf＞Lth2，则判断电池状态较差；
其中，E0(t)为分布式电池初始充电曲线；decay(n)为衰减系数函数；S为充电时间点特性函数。
通过上述技术方案，本实施例提供了一种判断分布式电池状态信息的具体方式，通过获取用户的充电曲线E(t)，充电曲线E(t)可为一次充电过程完整的充电曲线，也可为充电过程部分的充电曲线，同时获取分布式电池的充放电次数n，通过充放电次数n来判断其电池的衰减状况，因此，通过公式
Figure BDA0004077754630000062
能够获得分布式电池的状态系数Lf来对电池的状态进行评价，其中，E0(t)为分布式电池初始充电曲线；decay(n)为衰减系数函数，通过
Figure BDA0004077754630000063
进而能够获得t0至tn时间段充电曲线相对修正后标准充电曲线的差别状况，同时，由于充电曲线处于不同区间的差别大小明显，因此，本实施例通过引入充电时间点特性函数S，其与时间点对应的剩余电量相关联，因此通过
Figure BDA0004077754630000071
能够消除计算区间的影响，进而通过Lf准确的对电池状况进行评价；Lf越大，分布式电池的状态越差，因此通过将Lf与预设区间[Lth1，Lth2]进行比对：若状态系数Lf＜Lth1，则判断电池状态较优；若状态系数Lf∈[Lth1，Lth2]，则电池状态正常；若状态系数Lf＞Lth2，则判断电池状态较差。
需要说明的是，分布式电池初始充电曲线E0(t)及衰减系数函数decay(n)根据分布式电池的型号预先测定，其为理想状态下的变化曲线；因此不会出现E(t)＜E0(t)*decay(n)的情况；同时需要说明的是，充电时间点特性函数S是根据时间点对应的剩余电量百分比确定对应的数值，该对应关系提前根据该分布式电池测定获得；预设区间[Lth1，Lth2]基于经验数据选择性设定，在此不作详述。
作为本发明的一种实施方式，所述输入信息包括用户的充电时长；
所述充电策略的确定过程为：
判断用户是否输入充电时长：
若未输入，则按照预设初始充电策略执行；
若输入，则根据充电时长确定出调节充电策略。
通过上述技术方案，本实施例给出了充电策略的确定方式，具体地，判断用户是否输入估计的充电时长，若未输入，则按照预设初始充电策略执行；若输入，则根据充电时长对预设初始充电策略进行调整，确定出调节充电策略，进而能够通过调节充电策略，提高充电的速度，进而适应性的满足用户充电的需求。
作为本发明的一种实施方式，所述充电电能数据包括电流大小及充电电流稳定性等级Lcharge；
所述预设初始充电策略为：
根据电流大小确定一次分布式电池同时充电数量m；
将分布式电池按照Lf从小到大进行排序，获得排序值St1、St2、…、Stx，且St1＞St2＞…＞Stx；
对充电稳定性等级Lcharge进行判断：
若Lcharge大于预设等级，则将分布式电池按照分布式电池剩余电量从小到大进行排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成；
若Lcharge小于等于预设等级，则根据分布式电池的剩余电量、状态系数Lf及充放电次数n计算分布式电池的充电优先值，按照充电优先值从小到大排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成。
通过上述技术方案，本实施例提供了一种预设初始充电策略，具体地，首先根据电流大小确定一次分布式电池同时充电数量m，此过程基于现有技术实现，在此不作详述；在根据分布式电池的状态系数Lf从小到大进行排序，之后再对充电稳定性等级Lcharge判断，当充电稳定性等级大于预设等级时，说明稳点稳定性较优，因此将分布式电池按照分布式电池剩余电量从小到大进行排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成，实现充电过程；当充电稳定性等级小于预设等级时，则根据分布式电池的剩余电量、状态系数Lf及充放电次数n计算分布式电池的充电优先值，按照充电优先值从小到大排序，即综合了电池的寿命损耗因素及剩余电量因素对充电次数记性调整，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成，通过此过程，能够提高整体的充电效率，同时减少充电过程中电池的产热对后续充电过程的影响，另外，在长时间充电过程中，此过程能够平衡所有分布式电池的使用损耗，保证了各个分布式电池的损耗一致性，进而延长的整体的使用寿命，更利于统一的更换。
需要说明的是，上述方案中充电稳定性等级的确定基于现有技术实现，其等级的划分基于人为的选择性设定，在此不作详述。
作为本发明的一种实施方式，所述充电优先值的计算过程为：
通过公式
Figure BDA0004077754630000091
计算获得充电优先值Fcharge；
其中，n0为充电次数临界值；Es为分布式电池的剩余电量；Er为分布式电池的额定容量；ρ1、ρ2为预设权重系数。
通过上述技术方案，本实施例提供了具体充电优先值Fcharge的计算方法，通过公式
Figure BDA0004077754630000092
能够结合分布式电池的剩余电量、状态系数Lf及充放电次数n，以剩余电量Es的大小基于，结合电池的损耗状况来对分布式电池的充电顺序进行调整，进而能够平衡所有分布式电池的使用损耗。
需要说明的是，上述技术方案中，充电次数临界值n0根据电池的预计使用寿命选择性设定；预设权重系数ρ1、ρ2根据经验数据设定，在此不作详述。
作为本发明的一种实施方式，所述调节充电策略为：
根据充电电流的大小，预估出充电时长tpre；
将tpre与用户输入充电时长tcharge进行比对：
若tpre≤tcharge，则按照预设初始充电策略执行；
否则，在执行预设初始充电策略时，将前m名分布式电池的电量充满至设定电量Eset后，对后m名进行同时充电。
通过上述技术方案，本实施例提供了一种调节充电策略的具体实现过程，首先，判断用户输入充电时长tcharge是否能够完成充电过程，若能完成，则按照预设初始充电策略执行；若不能完成，则在执行预设初始充电策略时，将前m名分布式电池的电量充满至设定电量Eset后，对后m名进行同时充电，其中，设定电量Eset根据电池的充电特性选择性设定，其数值的选择在分布式电池进入至涓流充电模式的电量附近，因此，通过此种方式，能够实现在尽可能短的时间内实现较大的充电量。
需要说明的是，根据充电电流的大小预估出充电时长tpre为本领域的常规技术手段，在此不作详述。
作为本发明的一种实施方式，所述放电策略为：
根据当前分布式电池的剩余电量Es、状态系数Lf及充放电次数n获得分布式电池的放电优先值；
根据放电电流确定同时放电的分布式电池数p；
将放电优先值按照从大到小的顺序排序，选取前p名进行同时充电，并按照放电优先值排序进行依次替代。
所述放电优先值的计算过程为：
通过公式
Figure BDA0004077754630000101
计算获得分布式电池的放电优先值Fdischarge；
其中，σ1、σ2为预设权重系数。
通过上述技术方案，本实施例提供了一种放电策略，具体地，通过公式
Figure BDA0004077754630000111
计算获得分布式电池的放电优先值Fdischarge，根据放电电流确定同时放电的分布式电池数p；将放电优先值按照从大到小的顺序排序，选取前p名进行同时充电，并按照放电优先值排序进行依次替代；通过此过程，能够以电池的剩余电量为基础，对电池损耗状态较优的分布式电池进行优先的放电，此过程一方面能够减少电池在低电量状态下的寿命损耗，另一方面，在长时间使用过程中，能够平衡所有分布式电池的使用损耗，保证了各个分布式电池的损耗一致性，进而延长的整体的使用寿命，更利于统一的更换。
需要说明的是，根据放电电流确定同时放电的分布式电池数p的过程基于本领域的现有技术实现；上述技术方案中的预设权重系数σ1、σ2基于经验数据选择设定；在此不作详述。
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 (8)

1.一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述系统包括：
分布式电池，用于存储电能；
电池控制模块，用于控制单个分布式电池的充放电接入，及获取单个分布式电池的状态信息；
数据库，用于存储各个分布式电池的实时信息及历史信息；
用户输入接口，用于获取用户的输入信息；
监测模块，用于监测充电电能数据；
电池管理模块，用于根据输入信息及分布式电池的实时信息和历史信息来确定分布式电池的充电策略及放电策略。
2.根据权利要求1所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，单个所述分布式电池状态信息判断的过程为：
获取历史信息中分布式电池的充放电次数n及充电曲线E(t)；
通过公式
Figure FDA0004077754620000011
获得分布式电池的状态系数Lf；
将状态系数Lf与预设区间[Lth1，Lth2]进行比对：
若状态系数Lf＜Lth1，则判断电池状态较优；
若状态系数Lf∈[Lth1，Lth2]，则电池状态正常；
若状态系数Lf＞Lth2，则判断电池状态较差；
其中，E0(t)为分布式电池初始充电曲线；decay(n)为衰减系数函数；S为充电时间点特性函数。
3.根据权利要求2所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述输入信息包括用户的充电时长；
所述充电策略的确定过程为：
判断用户是否输入充电时长：
若未输入，则按照预设初始充电策略执行；
若输入，则根据充电时长确定出调节充电策略。
4.根据权利要求3所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述充电电能数据包括电流大小及充电电流稳定性等级Lcharge；
所述预设初始充电策略为：
根据电流大小确定一次分布式电池同时充电数量m；
将分布式电池按照Lf从小到大进行排序，获得排序值St1、St2、…、Stx，且St1＞St2＞…＞Stx；
对充电稳定性等级Lcharge进行判断：
若Lcharge大于预设等级，则将分布式电池按照分布式电池剩余电量从小到大进行排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成；
若Lcharge小于等于预设等级，则根据分布式电池的剩余电量、状态系数Lf及充放电次数n计算分布式电池的充电优先值，按照充电优先值从小到大排序，选取前m名进行同时充电，并在充电完成后对后m名进行同时充电，直至所有分布式电池充电完成。
5.根据权利要求4所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述充电优先值的计算过程为：
通过公式
Figure FDA0004077754620000021
计算获得充电优先值Echarge；
其中，n0为充电次数临界值；Es为分布式电池的剩余电量；Er为分布式电池的额定容量；ρ1、ρ2为预设权重系数。
6.根据权利要求5所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述调节充电策略为：
根据充电电流的大小，预估出充电时长tpre；
将tpre与用户输入充电时长tcharge进行比对：
若tpre≤tcharge，则按照预设初始充电策略执行；
否则，在执行预设初始充电策略时，将前m名分布式电池的电量充满至设定电量Eset后，对后m名进行同时充电。
7.根据权利要求5所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述放电策略为：
根据当前分布式电池的剩余电量Es、状态系数Lf及充放电次数n获得分布式电池的放电优先值；
根据放电电流确定同时放电的分布式电池数p；
将放电优先值按照从大到小的顺序排序，选取前p名进行同时充电，并按照放电优先值排序进行依次替代。
8.根据权利要求7所述的一种分布式储存电池综合管理控制系统，其特征在于，所述放电优先值的计算过程为：
通过公式
Figure FDA0004077754620000032
计算获得分布式电池的放电优先值Fdischarge；
其中，σ1、σ2为预设权重系数。
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