CN116780725B - 用于储能电源的运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于储能电源的运行控制方法，包括如下步骤：S01：通过传感器实时监测电源的参数；S02：将采集到的数据保存在数据库和云平台中；S03：对采集的数据进行清洗和处理；S04：从原始数据中提取特征；S05：利用统计分析方法建立模型，通过输入采集到的数据特征，判断电源系统当前的状态；S06：记录电源系统负载的增长趋势、能耗变化；S07：将监控实时数据并与历史数据进行对比，形成对比表格；本发明的有益效果是：科学的充放电管理，提升电池的寿命，实现电源输出输入的均衡管理，PID温漂补偿调节程序可根据电压和补偿算法得到补偿值，这个补偿值将被应用于电源输出的电压调节上，从而保证电源以提供更稳定和准确的电压输出。
Description
技术领域
本发明涉及储能电源领域，具体为用于储能电源的运行控制方法。
背景技术
电源储能系统是一种新型的能量储存技术，它可以将电能转化为化学能进行储存，以便在需要时释放出来。随着可再生能源的快速发展，电源储能系统的应用越来越广泛，储能电源的运行控制是电源储能系统的核心部分，它可以监测电池的状态控制电池的充放电过程、保护电池免受过充、过放、过温等不利因素的影响，电源运行控制的设计和实现对于电源储能系统的性能和寿命有着至关重要的影响，这种控制方法在可再生能源、电网调度、微电网等领域具有广泛应用，储能电源通常需要长期运行，因此在设计中需要考虑可靠性设计，包括电路设计、设备选材、故障处理等方面，储能电源主要包括蓄电池、直流电源电路和控制电路，由于其效率高、体积小、维护齐全，被广泛应用于电子设备中。
现有的储能电源在实际使用时，会出现温度漂移的问题，它影响了开关电源输出的稳定性，降低了电源的整体性能，且缺少热管理功能，在极端的环境温度下会影响电源的正常使用，缺少电源均衡管理功能，使用时由于对电源没有进行合理科学的充放电规划，导致电池模块间的损耗程度不一，影响了电源的性能。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的储能电源在实际使用时，会出现温度漂移的问题，避免其影响开关电源输出的稳定性，降低了电源的整体性能，解决缺少热管理功能的问题，避免在极端的环境温度下影响电源的正常使用，解决缺少电源均衡管理功能，使用时能够对电源进行合理科学的充放电规划，从而提升电源整体性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：用于储能电源的运行控制方法，包括如下步骤：
包括如下步骤：
S01：通过传感器实时监测电源的参数；
S02：将采集到的数据保存在数据库和云平台中；
S03：对采集的数据进行清洗和处理；
S04：从原始数据中提取特征；
S05：利用统计分析方法建立模型，通过输入采集到的数据特征，判断电源系统当前的状态；
S06：记录电源系统负载的增长趋势、能耗变化；
S07：将监控实时数据并与历史数据进行对比，形成对比表格；
S08：PID温漂补偿调节程序根据补偿算法得到补偿值，补偿算法的表达式为补偿值 = 0.01T^2 - 0.5T + 2，其中 T 是环境温度，得到的补偿值被应用于电源输出的电压调节；
S09：热管理模块根据温度进行调节控制，当温度低于等于设定的低温值时，通过电加热器给电池供暖直至其超过设定的低温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电，当温度高于等于设定的高温值时，则启动降温装置给电池降温，直至其低于高温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电；
S10：均浮充转换程序根据充电时间和电流进行转换控制，当电流＞0.05C且维持时间在30分钟以上时，则由浮充转为均充，当容量不超过70%时，由浮充转为均充，当电流＜0.005c且维持时间在3小时以上时，由均充转为浮充，当充电时间超过18小时时，由均充转为浮充；
S11：根据传感器实时获取的参数进行电量计算提醒；
S12：获取电源参数，进行电源均衡管理。
对于电池输入输出的管理更加科学化，提升了电池的稳定性。
进一步在于：所述S03对采集的数据进行清洗和处理的步骤为：
1）数据质量检查：检查数据中是否存在缺失值、异常值、重复值或不一致的数据，通过数据可视化和统计分析，发现并记录这些问题；
2）缺失值处理：对于存在缺失值的数据，选择删除对应的数据点；
3）异常值处理：检测和处理异常值，采用箱线图来识别异常值，并根据实际情况选择修正或删除异常值；
4）数据转换与标准化：通过归一化方法对原始数据进行转换和标准化处理；
5）平滑处理：对于存在噪声或波动的数据，应用平滑技术削弱噪声；
6）数据聚合与采样：对原始数据进行数据聚合或采样，以减少数据量并保留关键信息；
7）特征提取与构建：从原始数据中提取特征点，根据特征点和分析目标构建新的特征变量；
8）数据归档与存储：将经过清洗和预处理的数据保存在数据库和云平台中，以备后续的分析和应用。
进一步在于：所述S05中利用统计分析方法建立模型判断电源系统当前的状态的步骤为：
A1：数据收集，收集电源系统各个关键参数，包括电压、电流、温度、功率；
A2：参数分析，将收集到的参数数据输入到云平台中，建立一个神经网络来进行参数分析和模式识别；
A3：建立规则库：基于已知的电源系统状态和相应的参数数据，创建一个规则库，这个规则库包含不同状态下的参数阈值和特征，用来判断电源系统当前的状态；
A4：确定状态：将实时的参数数据与规则库进行匹配，从而判断电源系统当前的状态是正常、故障还是维护，根据匹配结果，可以提供相应的警报、推荐维修措施或预防性维护建议；
A5：消息通知：将判断结果发送给终端进行显示。
进一步在于，所述S11中的电量计算提醒表现步骤为：
步骤一：实时获取各个储能模块的剩余电量，根据公式计算剩余总电量，计算公式为Zd=D÷（d1+d2+d3+…），其中Zd为剩余总电量，D为储能电源的总电量，d1为第一个储能模块的剩余电量，d2为第二个储能模块的剩余电量，d3为第三个储能模块的剩余电量；
步骤二：根据公式计算当前状态下剩余总电量可使用的时间，公式为T=（d1+d2+d3+…）÷H，其中T为当前状态下剩余总电量可使用的时间，d1为第一个储能模块的剩余电量，d2为第二个储能模块的剩余电量，d3为第三个储能模块的剩余电量，H为输出的耗电量，通过上述计算，来提醒用户当前的剩余总电量以及剩余总电量的可使用时间。
进一步在于，所述S12中的电源均衡管理具体为：
D01：各个储能模块的默认剩余储能容量均为100%，根据编号顺序依次输出，当该储能模块达到预设的初次切换值时，切换到排序第二的储能模块继续进行供电，当排序第二的储能模块达到预设的初次切换值时，切换到排序第三的储能模块，以此类推，直至所有的储能模块都达到预设的初次切换值，若此时仍处于供电状态，则由排序第一的储能模块进入二次输出状态，直至该储能模块达到预设的二次切换值，剩余储能模块二次运行方式以此类推，若中途未出现充电情况，则下次使用电源时，仍参照上述流程运行，若中途出现充电情况，则按照记录的供电顺序依次为储能模块进行充电，若充电未满，则将当前停止充电的储能模块作为下一次充电的起始点，而当电源再次输出供电时，则由充电前进行供电的储能模块继续供电；
D02：获取编号排序第一的储能模块的循环充电次数，根据循环充电次数进行判定，当循环次数不超过A级值时，判定储能电源为正常，当循环次数超过A级值时，判断为储能电源损耗过多；
D03：实时获取各储能模块的电量信息，当电量信息小于低电量阈值时，提醒用户及时充电。
进一步在于，所述S09中的降温装置为冷却液风扇系统，所述冷却液风扇系统由风扇和冷却液构成，所述冷却液用于电池的吸热，所述风扇用于散热。
通过降温装置来降低电池的温度，从而保障电池能够稳定运行，且提高了电池的使用寿命。
进一步在于，所述S09中的电加热器用于通过电流加热元件来产生热量，并将热能传递给电池。
在低温环境下，通过电加热器提升电池的环境温度，减少低温对于电池寿命和性能的影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、各个储能模块设有各自对应的编号C1、C2、C3，根据编号顺序依次输出，即开始供电的是编号为C1的储能模块，当该储能模块达到预设的初次切换值电量百分之二十时，则切换到C2储能模块，由该储能模块继续供电，以此类推，当所有储能模块都降到电量二十时，则进行下一次循环供电，即从C1储能模块开始，依次进行供电，当中间出现停止使用或充电的情况时，则记录当前供电信息，在下次使用时，由供电信息作为起始点，由供电信息中所标记的储能模块继续供电，从而保证储能电源的均衡使用，并且在充电时，会按照记录的供电顺序依次为各储能模块充电，即充电由C1到C3，通过上述内容，实现电源输出输入的均衡管理，从而提高电源性能。
2、PID温漂补偿调节程序根据电压和补偿算法得到补偿值，补偿算法的表达式为补偿值 = 0.01T^2 - 0.5T + 2，其中 T 是环境温度，得到的补偿值被应用于电源输出的电压调节，使用时，根据环境温度进行计算，当环境温度为35℃，则该补偿算法的表达式为0.0135^2 - 0.535 + 2 = 2.75V，这个补偿值将被应用于电源输出的电压调节上，从而保证电源以提供更稳定和准确的电压输出。
3、热管理模块根据温度进行调节控制，当温度低于等于设定的低温值时，给电池供暖直至其超过设定的低温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电，当温度高于等于设定的高温值时，则启动降温装置给电池降温，直至其低于高温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电。
4、具有均浮充转换功能，均浮充转换程序根据充电时间和电流进行转换控制，当电流＞0.05C且维持时间在30分钟以上时，则由浮充转为均充，当容量不超过70%时，由浮充转为均充，当电流＜0.005c且维持时间在3小时以上时，由均充转为浮充，当充电时间超过18小时时，由均充转为浮充。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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，用于储能电源的运行控制方法，包括如下步骤：
用于储能电源的运行控制方法，包括如下步骤：
包括如下步骤：
S01：通过传感器实时监测电源的参数；
S02：将采集到的数据保存在数据库和云平台中；
S03：对采集的数据进行清洗和处理；
其中，对采集的数据进行清洗和处理的步骤为：
1）数据质量检查：检查数据中是否存在缺失值、异常值、重复值或不一致的数据，通过数据可视化和统计分析，发现并记录这些问题；
2）缺失值处理：对于存在缺失值的数据，选择删除对应的数据点；
3）异常值处理：检测和处理异常值，采用箱线图来识别异常值，并根据实际情况选择修正或删除异常值；
4）数据转换与标准化：通过归一化方法对原始数据进行转换和标准化处理；
5）平滑处理：对于存在噪声或波动的数据，应用平滑技术削弱噪声；
6）数据聚合与采样：对原始数据进行数据聚合或采样，以减少数据量并保留关键信息；
7）特征提取与构建：从原始数据中提取特征点，根据特征点和分析目标构建新的特征变量；
8）数据归档与存储：将经过清洗和预处理的数据保存在数据库和云平台中，以备后续的分析和应用。
S04：从原始数据中提取特征；
S05：利用统计分析方法建立模型，通过输入采集到的数据特征，判断电源系统当前的状态；
所述S05中利用统计分析方法建立模型判断电源系统当前的状态的步骤为：
A1：数据收集，收集电源系统各个关键参数，包括电压、电流、温度、功率；
A2：参数分析，将收集到的参数数据输入到云平台中，建立一个神经网络来进行参数分析和模式识别；
A3：建立规则库：基于已知的电源系统状态和相应的参数数据，创建一个规则库，这个规则库包含不同状态下的参数阈值和特征，用来判断电源系统当前的状态；
A4：确定状态：将实时的参数数据与规则库进行匹配，从而判断电源系统当前的状态是正常、故障还是维护，根据匹配结果，可以提供相应的警报、推荐维修措施或预防性维护建议；
A5：消息通知：将判断结果发送给终端进行显示。
S06：记录电源系统负载的增长趋势、能耗变化；
S07：将监控实时数据并与历史数据进行对比，形成对比表格；
S08：PID温漂补偿调节程序根据补偿算法得到补偿值，补偿算法的表达式为补偿值 = 0.01T^2 - 0.5T + 2，其中 T 是环境温度，得到的补偿值被应用于电源输出的电压调节；
使用时，根据环境温度进行计算，例如，环境温度为35℃，则该补偿算法的表达式为0.0135^2 - 0.535 + 2 = 2.75V，这个补偿值将被应用于电源输出的电压调节上。
S09：热管理模块根据温度进行调节控制，当温度低于等于设定的低温值时，通过电加热器给电池供暖直至其超过设定的低温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电，当温度高于等于设定的高温值时，则启动降温装置给电池降温，直至其低于高温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电；
其中，降温装置为冷却液风扇系统，所述冷却液风扇系统由风扇和冷却液构成，冷却液通过流经电池体并吸收热量，然后在换热器中散热，风扇通过产生气流来降低换热器温度，同时产生的气流有助于维持电池周围的温度平衡，所述电加热器用于通过电流加热元件来产生热量，并将热能传递给电池，以保持电池在合适温度范围内工作，通过降温装置来降低电池的温度，从而保障电池能够稳定运行，且提高了电池的使用寿命，在低温环境下，通过电加热器提升电池的环境温度，减少低温对于电池寿命和性能的影响。
S10：均浮充转换程序根据充电时间和电流进行转换控制，当电流＞0.05C且维持时间在30分钟以上时，则由浮充转为均充，当容量不超过70%时，由浮充转为均充，当电流＜0.005c且维持时间在3小时以上时，由均充转为浮充，当充电时间超过18小时时，由均充转为浮充；
S11：根据传感器实时获取的参数进行电量计算提醒；
所述S11中的电量计算提醒表现步骤为：
步骤一：实时获取各个储能模块的剩余电量，根据公式计算剩余总电量，计算公式为Zd=D÷（d1+d2+d3+…），其中Zd为剩余总电量，D为储能电源的总电量，d1为第一个储能模块的剩余电量，d2为第二个储能模块的剩余电量，d3为第三个储能模块的剩余电量；
具体的，在使用时，由三个储能模块，三个储能模块电量上限百分比相加为三百，该电量即为储能电源的总电量，三个储能模块剩余电量百分比均为二十时，将该三个储能模块电量相加，最终通过六十除以三百得到剩余电量百分比。
步骤二：根据公式计算当前状态下剩余总电量可使用的时间，公式为T=（d1+d2+d3+…）÷H，其中T为当前状态下剩余总电量可使用的时间，d1为第一个储能模块的剩余电量，d2为第二个储能模块的剩余电量，d3为第三个储能模块的剩余电量，H为输出的耗电量，通过上述计算，来提醒用户当前的剩余总电量以及剩余总电量的可使用时间。
具体的，若一个储能模块的电池容量为3000mAh，则三个储能模块电池容量为9000mAh，当一个储能模块的剩余电量百分比为20时，则通过公式0.2X9000=1800mAh，设备功耗为2W，则1800mAh÷2W=900小时。
S12：获取电源参数，进行电源均衡管理。
所述S12中的电源均衡管理具体为：
D01：各个储能模块的默认剩余储能容量均为100%，根据编号顺序依次输出，当该储能模块达到预设的初次切换值时，切换到排序第二的储能模块继续进行供电，当排序第二的储能模块达到预设的初次切换值时，切换到排序第三的储能模块，以此类推，直至所有的储能模块都达到预设的初次切换值，若此时仍处于供电状态，则由排序第一的储能模块进入二次输出状态，直至该储能模块达到预设的二次切换值，剩余储能模块二次运行方式以此类推，若中途未出现充电情况，则下次使用电源时，仍参照上述流程运行，若中途出现充电情况，则按照记录的供电顺序依次为储能模块进行充电，若充电未满，则将当前停止充电的储能模块作为下一次充电的起始点，而当电源再次输出供电时，则由充电前进行供电的储能模块继续供电；
D02：获取编号排序第一的储能模块的循环充电次数，根据循环充电次数进行判定，当循环次数不超过A级值时，判定储能电源为正常，当循环次数超过A级值时，判断为储能电源损耗过多；
D03：实时获取各储能模块的电量信息，当电量信息小于低电量阈值时，提醒用户及时充电。
具体使用时，各个储能模块设有各自对应的编号C1、C2、C3，根据编号顺序依次输出，即开始供电的是编号为C1的储能模块，当该储能模块达到预设的初次切换值电量百分之二十时，则切换到C2储能模块，由该储能模块继续供电，以此类推，当所有储能模块都降到电量二十时，则进行下一次循环供电，即从C1储能模块开始，依次进行供电，当中间出现停止使用或充电的情况时，则记录当前供电信息，在下次使用时，由供电信息作为起始点，由供电信息中所标记的储能模块继续供电，从而保证储能电源的均衡使用，并且在充电时，会按照记录的供电顺序依次为各储能模块充电，即充电由C1到C3。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.用于储能电源的运行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：通过传感器实时监测电源的参数；
S02：将采集到的数据保存在数据库和云平台中；
S03：对采集的数据进行清洗和处理；
S04：从原始数据中提取特征；
S05：利用统计分析方法建立模型，通过输入采集到的数据特征，判断电源系统当前的状态；
S06：记录电源系统负载的增长趋势、能耗变化；
S07：将监控实时数据并与历史数据进行对比，形成对比表格；
S08：PID温漂补偿调节程序根据补偿算法得到补偿值，补偿算法的表达式为补偿值 =0.01T^2 - 0.5T + 2，其中 T 是环境温度，得到的补偿值被应用于电源输出的电压调节；
S09：热管理模块根据温度进行调节控制，当温度低于等于设定的低温值时，通过电加热器给电池供暖直至其超过设定的低温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电，当温度高于等于设定的高温值时，则启动降温装置给电池降温，直至其低于高温值，此时反馈可充电信号，打开电路进行正常充电；
S10：均浮充转换程序根据充电时间和电流进行转换控制，当电流＞0.05C且维持时间在30分钟以上时，则由浮充转为均充，当容量不超过70%时，由浮充转为均充，当电流＜0.005c且维持时间在3小时以上时，由均充转为浮充，当充电时间超过18小时时，由均充转为浮充；
S11：根据传感器实时获取的参数进行电量计算提醒，电量计算提醒表现步骤为：
步骤一：实时获取各个储能模块的剩余电量，根据公式计算剩余总电量，计算公式为Zd=D÷（d1+d2+d3+...），其中Zd为剩余总电量，D为储能电源的总电量，d1为第一个储能模块的剩余电量，d2为第二个储能模块的剩余电量，d3为第三个储能模块的剩余电量；
步骤二：根据公式计算当前状态下剩余总电量可使用的时间，公式为T=（d1+d2+d3+...）÷H，其中T为当前状态下剩余总电量可使用的时间，d1为第一个储能模块的剩余电量，d2为第二个储能模块的剩余电量，d3为第三个储能模块的剩余电量，H为输出的耗电量，通过上述计算，来提醒用户当前的剩余总电量以及剩余总电量的可使用时间；
S12：获取电源参数，进行电源均衡管理；
电源均衡管理具体为：
D01：各个储能模块的默认剩余储能容量均为100%，根据编号顺序依次输出，当该储能模块达到预设的初次切换值时，切换到排序第二的储能模块继续进行供电，当排序第二的储能模块达到预设的初次切换值时，切换到排序第三的储能模块，以此类推，直至所有的储能模块都达到预设的初次切换值，若此时仍处于供电状态，则由排序第一的储能模块进入二次输出状态，直至该储能模块达到预设的二次切换值，剩余储能模块二次运行方式以此类推，若中途未出现充电情况，则下次使用电源时，仍参照上述流程运行，若中途出现充电情况，则按照记录的供电顺序依次为储能模块进行充电，若充电未满，则将当前停止充电的储能模块作为下一次充电的起始点，而当电源再次输出供电时，则由充电前进行供电的储能模块继续供电；
D02：获取编号排序第一的储能模块的循环充电次数，根据循环充电次数进行判定，当循环次数不超过A级值时，判定储能电源为正常，当循环次数超过A级值时，判断为储能电源损耗过多；
D03：实时获取各储能模块的电量信息，当电量信息小于低电量阈值时，提醒用户及时充电。
2.根据权利要求1所述的用于储能电源的运行控制方法，其特征在于，所述S03对采集的数据进行清洗和处理的步骤为：
1）数据质量检查：检查数据中是否存在缺失值、异常值、重复值或不一致的数据，通过数据可视化和统计分析，发现并记录这些问题；
2）缺失值处理：对于存在缺失值的数据，选择删除对应的数据点；
3）异常值处理：检测和处理异常值，采用箱线图来识别异常值，并根据实际情况选择修正或删除异常值；
4）数据转换与标准化：通过归一化方法对原始数据进行转换和标准化处理；
5）平滑处理：对于存在噪声或波动的数据，应用平滑技术削弱噪声；
6）数据聚合与采样：对原始数据进行数据聚合或采样，以减少数据量并保留关键信息；
7）特征提取与构建：从原始数据中提取特征点，根据特征点和分析目标构建新的特征变量；
8）数据归档与存储：将经过清洗和预处理的数据保存在数据库和云平台中，以备后续的分析和应用。
3.根据权利要求1所述的用于储能电源的运行控制方法，其特征在于，所述S05中利用统计分析方法建立模型判断电源系统当前的状态的步骤为：
A1：数据收集，收集电源系统各个关键参数，包括电压、电流、温度、功率；
A2：参数分析，将收集到的参数数据输入到云平台中，建立一个神经网络来进行参数分析和模式识别；
A3：建立规则库：基于已知的电源系统状态和相应的参数数据，创建一个规则库，这个规则库包含不同状态下的参数阈值和特征，用来判断电源系统当前的状态；
A4：确定状态：将实时的参数数据与规则库进行匹配，从而判断电源系统当前的状态是正常、故障还是维护，根据匹配结果，可以提供相应的警报、推荐维修措施或预防性维护建议；
A5：消息通知：将判断结果发送给终端进行显示。
4.根据权利要求1所述的用于储能电源的运行控制方法，其特征在于，所述S09中的降温装置为冷却液风扇系统，所述冷却液风扇系统由风扇和冷却液构成，所述冷却液用于电池的吸热，所述风扇用于散热。
5.根据权利要求1所述的用于储能电源的运行控制方法，其特征在于，所述S09中的电加热器用于通过电流加热元件来产生热量，并将热能传递给电池。
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