CN117013651B - 一种堆叠式家储能锂电池管理系统 - Google Patents

一种堆叠式家储能锂电池管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种堆叠式家储能锂电池管理系统，包括有过充控制开关电路、过放控制开关电路，还包括转换电路，转换电路与上位机电连接；转换电路用于采集一定周期内过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号并传输给上位机，上位机用于为过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号分配时间戳并且将信号分解还原为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号，上位机还用于按照时间戳为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号分别排序，并且作用户用电场景分析，按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号。

Description

一种堆叠式家储能锂电池管理系统
技术领域
本发明属于新能源领域，具体涉及一种堆叠式家储能锂电池管理系统。
背景技术
现有技术之中堆叠式家储能锂电池管理一般均采用本地mcu的管理架构，其实质上只能对锂电池系统进行简单充放电管理。通常情况下只有在电池过放之后才会导出管理信号并且在家庭客户主动的充电时才会进行充电管理。即实质上该种技术仅仅具有辅助充放电管理的功能，只具有基本的家庭储能电源管理辅助功能。
但是，现在家庭储能电源因为用电阶段的规律性一般很少去管理和运算，导致多数情况下很多家庭中的家庭人员对电源使用都没有太良好的习惯，很多用户用完电即充电或者充满电即放电而损害电池，并且用户往往不会关注峰谷用电阶段，随性的充放电经常会出现用电高峰时电池缺电而且用电低谷时候却电池满电的情况，用电体验也比较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种堆叠式家储能锂电池管理系统，以解决上述背景技术中问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
堆叠式家储能锂电池管理系统，包括有过充控制开关电路、过放控制开关电路，还包括转换电路，其中的过充控制开关电路与充电电路、堆叠锂电池电路均电连接，过充控制开关电路用于控制充电，其中的过放控制开关电路与放电电路、堆叠锂电池电路均电连接，过放控制开关电路用于控制放电，其中的转换电路与过充控制开关电路、过放控制开关电路均电连接，转换电路还与上位机电连接；转换电路用于采集一定周期内过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号并传输给上位机，上位机用于为过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号分配时间戳并且将信号分解还原为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号，上位机还用于按照时间戳为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号分别排序，并且作用户用电场景分析，按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号；上位机还用于将用户个性化控制信号通过转换电路加载到过充控制开关电路、过放控制开关电路。
进一步，所述上位机包括PC机器。
进一步，所述过充控制开关电路、过放控制开关电路均采用mos电路。
进一步，所述转换电路采用串口电路。
进一步，所述作用户用电场景分析，具体包括有，通过时间戳排序后过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号确定采集周期内用户的每一次充电结束时间与放电结束时间，计算用户的习惯性充电结束时间与习惯性放电结束时间，预先在上位机之中输入用户的个性用电峰谷时段数据，或者统计用户的平均用电峰谷时段数据，计算用户的用电评价值Q，Q＝((L1 1-L1 0)*p1/L1 1)+((L2 1-L2 0)*p2/L2 1)，其中的L1 1为用户用电峰时段的时长，L1 0为L1 1对应时段与用户充电预估时段交集时长，L2 1为用户用电谷时段的时长，L2 0为L2 1对应时段与用户放电预估时段交集时长，p1与p2为权重值，其中的用户充电预估时段由充电结束时间向前推定一个充电时间确定，其中的用户放电预估时段由放电结束时间向前推定一个放电时间确定，其中的用户的用电评价值Q即用户用电场景分析结果。
进一步，按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号，具体包括通过用户的用电评价值Q判断用户的用电是否合理，生成用户个性化控制信号即确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大。
进一步，确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大，具体包括通过设定控制信号在不同时间点的具体信号数值控制过充控制开关电路、过放控制开关电路的导通状态进而控制充放电过程，并使充放电过程满足用户的用电评价值Q最大。
进一步，确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大，具体包括，当预估的充电时间段时长小于用户用电谷时段的时长的情况中，控制用户用电谷时段的时间中间点与充电时间段的时间中间点重合。
进一步，当预估的充电时间段时长不小于用户用电谷时段的时长的情况中，则控制充电时间段的开始点与用户用电谷时段的开始点重合。
进一步，当预估的充电时间段时长不小于用户用电谷时段的时长的情况中，统计获取一个理想的电池放电与充电的隔离期限时间长度，设定用户用电峰时段的结束时间点再加一个“理想的电池放电与充电的隔离期限时间长度”为充电启动参考点然后控制充电时间段的开始点与充电启动参考点重合。
有益效果
本申请能够通过上位机扩充本地控制单片机电路的运算和数据处理能力，尤其可以作用户用电场景分析，按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号，通过转换电路加载到过充控制开关电路、过放控制开关电路实现符合用户情况且有益维护电池性能的控制技术，在具体的方案中能够确保在充电过程中充电的前后时间段均具有尽可能长的电池充电过渡阶段，也即这样能够在充电前尽可能确保用户不会用完电即充电而损害电池，也能够在充电后尽可能确保用户不会充满电即放电而损害电池，给电池的充电前后设置更长久的隔离期间；能够确保在充电过程中充电的前时间段具有尽可能长的电池充电过渡阶段的基础上，还可以确保用户的用电评价值Q尽可能大。
附图说明
图1为本申请堆叠式家储能锂电池管理系统一种实施例的组成框图；
图2为本申请一种具体的实施例的组成框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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做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。
如图1，本申请堆叠式家储能锂电池管理系统应用在具有本地控制单片机电路、过充控制开关电路、过放控制开关电路的锂电池管理场景中，应用中一般本地控制单片机电路还包括电压采样电路，电压采样电路可以独立分立或集成在单片机，其用于对堆叠锂电池电路的电压采样以确定是否存在过充或过放，进而反馈给本地控制单片机电路，本地控制单片机电路向过充控制开关电路或过放控制开关电路发送占空比控制信号驱动电路的充放电管理，本申请堆叠式家储能锂电池管理系统其包括有上述的过充控制开关电路、过放控制开关电路，还包括转换电路，其中的过充控制开关电路与充电电路、堆叠锂电池电路均电连接，过充控制开关电路用于控制充电，其中的过放控制开关电路与放电电路、堆叠锂电池电路均电连接，过放控制开关电路用于控制放电，其中的转换电路与过充控制开关电路、过放控制开关电路均电连接，转换电路还与上位机电连接；优选地，如图2，过充控制开关电路、过放控制开关电路均采用mos电路，其栅极与转换电路电连接，转换电路则可以采用串口电路；转换电路用于采集一定周期内过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号并传输给上位机，上位机用于为过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号分配时间戳并且将信号分解还原为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号，上位机还用于按照时间戳为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号分别排序，并且作用户用电场景分析，按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号；上位机还用于将用户个性化控制信号通过转换电路加载到过充控制开关电路、过放控制开关电路。
可见本申请能够通过上位机扩充本地控制单片机电路的运算和数据处理能力，尤其可以作用户用电场景分析，按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号，通过转换电路加载到过充控制开关电路、过放控制开关电路实现符合用户情况且有益维护电池性能的控制技术。
其中的上位机，可以理解的，本发明上位机的功能可以通过程序代码实现，相应的程序代码存储在机器可读介质，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。
机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的上位机，该计算机可以采用PC机器，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
在优选的实施中，上位机作用户用电场景分析，具体包括有，通过时间戳排序后过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号确定采集周期内用户的每一次充电结束时间与放电结束时间，计算用户的习惯性充电结束时间与习惯性放电结束时间，比如，其中将所有的充电结束时间与放电结束时间均用24小时制形式表示为t，计算所有的充电结束时间t的平均值t11，计算所有的充电结束时间t的中位数数值t12，则以0.5*t11+0.5*t12作为用户的习惯性充电结束时间，计算所有的放电结束时间t的平均值t21，计算所有的放电结束时间t的中位数数值t22，则以0.5*t21+0.5*t22作为用户的习惯性放电结束时间，且预先在上位机之中输入用户的个性用电峰谷时段数据，或者统计用户的平均用电峰谷时段数据，计算用户的用电评价值Q，Q＝((L1 1-L1 0)*p1/L1 1)+((L2 1-L2 0)*p2/L2 1)，其中的L1 1为用户用电峰时段的时长，L1 0为L1 1对应时段与用户充电预估时段交集时长，L2 1为用户用电谷时段的时长，L2 0为L2 1对应时段与用户放电预估时段交集时长，p1与p2为权重值，其中的p1为用户用电体验的权重参数，该参数越大用户的用电体验在评价值占比就越大，其中的p2为用户电池维护的权重参数，该参数越大用户的电池维护的关注度在评价值占比就越大，所以一般情况为了侧重维护电池，p2数值比p1数值大，比如p2为0.6，p1为0.1，其中的用户充电预估时段由充电结束时间向前推定一个充电时间确定，其中的用户放电预估时段由放电结束时间向前推定一个放电时间确定，其中的用户的用电评价值Q即用户用电场景分析结果，假设实践之中统计的充电结束时间为20:00，向前推定一个充电时间，该推定的充电时间也由统计获取，比如为6小时，则用户充电预估时段为14:00到20:00，比如，实践之中统计的放电结束时间为17:00，向前推定一个放电时间，该推定的放电时间也由统计获取，比如为5小时，则用户充电预估时段为12:00到17:00，还比如L1 1对应时段为10:00-16:00，用户充电预估时段为14:00到20:00，则L1 1对应时段与用户充电预估时段交集为14:00到16:00，共计2小时，则L1 1对应时段与用户充电预估时段交集时长2小时，即L1 0为2小时。
在优选的实施中，上位机按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号，具体包括通过用户的用电评价值Q判断用户的用电是否合理，生成用户个性化控制信号即确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大；比如，具体包括通过设定控制信号在不同时间点的具体信号数值控制过充控制开关电路、过放控制开关电路的导通状态进而控制充放电过程，并使充放电过程满足用户的用电评价值Q最大；进一步的比如，当预估的充电时间段时长小于用户用电谷时段的时长的情况中，控制充电时间段在用户用电谷时段之内，优选地，控制用户用电谷时段的时间中间点与充电时间段的时间中间点重合，这样能够确保在充电过程中充电的前后时间段均具有尽可能长的电池充电过渡阶段，也即这样能够在充电前尽可能确保用户不会用完电即充电而损害电池，也能够在充电后尽可能确保用户不会充满电即放电而损害电池，给电池的充电前后设置更长久的隔离期间，还比如当预估的充电时间段时长不小于用户用电谷时段的时长的情况中，则控制充电时间段的开始点与用户用电谷时段的开始点重合，还比如，当预估的充电时间段时长不小于用户用电谷时段的时长的情况中，统计获取一个理想的电池放电与充电的隔离期限时间长度，设定用户用电峰时段的结束时间点再加一个“理想的电池放电与充电的隔离期限时间长度”为充电启动参考点，然后控制充电时间段的开始点与充电启动参考点重合，这样能够确保在充电过程中充电的前时间段具有尽可能长的电池充电过渡阶段，也即这样能够在充电前尽可能确保用户不会用完电即充电而损害电池，并且还可以确保用户的用电评价值Q尽可能大。

Claims (8)

1.堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，包括有过充控制开关电路、过放控制开关电路，还包括转换电路，其中的过充控制开关电路与充电电路、堆叠锂电池电路均电连接，过充控制开关电路用于控制充电，其中的过放控制开关电路与放电电路、堆叠锂电池电路均电连接，过放控制开关电路用于控制放电，其中的转换电路与过充控制开关电路、过放控制开关电路均电连接，转换电路还与上位机电连接；转换电路用于采集一定周期内过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号并传输给上位机，上位机用于为过充控制开关电路、过放控制开关电路所有的控制信号分配时间戳并且将信号分解还原为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号，上位机还用于按照时间戳为过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号分别排序，并且作用户用电场景分析，具体包括有，通过时间戳排序后过充控制开关电路的独立控制信号、过放控制开关电路的独立控制信号确定采集周期内用户的每一次充电结束时间与放电结束时间，计算用户的习惯性充电结束时间与习惯性放电结束时间，预先在上位机之中输入用户的个性用电峰谷时段数据，或者统计用户的平均用电峰谷时段数据，计算用户的用电评价值Q，Q＝((L1 1-L1 0)*p1/L1 1)+((L2 1-L2 0)*p2/L2 1)，其中的L1 1为用户用电峰时段的时长，L1 0为L1 1对应时段与用户充电预估时段交集时长，L2 1为用户用电谷时段的时长，L2 0为L2 1对应时段与用户放电预估时段交集时长，p1与p2为权重值，其中的用户充电预估时段由充电结束时间向前推定一个充电时间确定，其中的用户放电预估时段由放电结束时间向前推定一个放电时间确定，其中的用户的用电评价值Q即用户用电场景分析结果；按照用户用电场景分析结果生成用户个性化控制信号，具体包括通过用户的用电评价值Q判断用户的用电是否合理，生成用户个性化控制信号即确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大；上位机还用于将用户个性化控制信号通过转换电路加载到过充控制开关电路、过放控制开关电路。
2.根据权利要求1所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，所述上位机包括PC机器。
3.根据权利要求1所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，所述过充控制开关电路、过放控制开关电路均采用mos电路。
4.根据权利要求1所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，所述转换电路采用串口电路。
5.根据权利要求1所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大，具体包括通过设定控制信号在不同时间点的具体信号数值控制过充控制开关电路、过放控制开关电路的导通状态进而控制充放电过程，并使充放电过程满足用户的用电评价值Q最大。
6.根据权利要求1所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，确定一组控制信号使得用户的充放电过程中，用户的用电评价值Q最大，具体包括，当预估的充电时间段时长小于用户用电谷时段的时长的情况中，控制用户用电谷时段的时间中间点与充电时间段的时间中间点重合。
7.根据权利要求6所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，当预估的充电时间段时长不小于用户用电谷时段的时长的情况中，则控制充电时间段的开始点与用户用电谷时段的开始点重合。
8.根据权利要求6所述的堆叠式家储能锂电池管理系统，其特征在于，当预估的充电时间段时长不小于用户用电谷时段的时长的情况中，统计获取一个理想的电池放电与充电的隔离期限时间长度，设定用户用电峰时段的结束时间点再加一个“理想的电池放电与充电的隔离期限时间长度”为充电启动参考点然后控制充电时间段的开始点与充电启动参考点重合。
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