CN117154268A - 一种基于水系钠离子储能电池柜的soc校正方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法、装置、设备及存储介质，包括：电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；所述电池管理器在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
Description
技术领域
本发明涉及水系储能电池技术领域，特别涉及一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
水系储能电池以水系电解液中的锂/钠电化学反应为基础构建。水系储能电池相比于常规的有机系锂离子电池，原料来源广泛且较为安全环保，在储能领域具有广泛的应用前景。
发明内容
本发明提供一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法、装置、设备及存储介质，以便解决如何确保水系钠离子储能电池柜在充放电循环中的SOC计算准确性的技术问题。
本发明实施例提供了一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法，包括：
电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；
所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；
所述电池管理器在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
优选地，所述充电电池参数信息包括温度，充电倍率、充电电压及充电SOC数据；所述放电电池参数信息包括温度，放电倍率、放电电压及放电SOC数据。
优选地，还包括：
在不同温度和不同充电倍率下，分别构建包含充电电压和标准充电SOC数据的充电OCV曲线和包含放电电压和标准放电SOC数据的放电OCV曲线。
优选地，所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理包括：
所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电电池参数信息中的温度和充电倍率，获取与所述温度和充电倍率对应的充电OCV曲线；
所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电电池参数信息中的充电电压，从所述充电OCV曲线中获取与所述充电电压对应的标准充电SOC数据；
所述电池管理器计算所述每个电池簇的充电电池参数信息中的充电SOC数据与所述标准充电SOC数据之间的充电差值，当任一电池簇的充电差值大于预设充电阈值时，则判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理。
优选地，所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理包括：
所述电池管理器根据所述每个电池簇的放电电池参数信息中的温度和充电倍率，获取与所述温度和充电倍率对应的放电OCV曲线；
所述电池管理器根据所述每个电池簇的放电电池参数信息中的放电电压，从所述放电OCV曲线中获取与所述放电电压对应的标准放电SOC数据；
所述电池管理器计算所述每个电池簇的放电电池参数信息中的放电SOC数据与所述标准放电SOC数据之间的放电差值，当任一电池簇的放电差值大于预设放电阈值时，则判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理。
优选地，所述电池管理器根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理包括：
所述电池管理器根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息中的温度，获取与所述温度对应的电流采样偏差的修正因数，并根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息中的充电/放电倍率，确定所述充电/放电倍率所对应的二级充电/放电警报值；
所述电池管理器根据所述电池簇的二级充电/放电警报值，反推电池簇在最近一次满充满放状态下的当前容量，并利用所述电流采样偏差的修正因数和所述电池簇的当前容量对所述电池簇进行SOC校正；
其中，所述SOC校正的公式包括：
其中，所述SOC0是指电池簇的初始电量；Cb是指电池簇的当前容量；k(Temp.)是指当前温度对应的电流采样偏差的修正因数；i是指充电/放电电流；t是指时间。
优选地，还包括：所述电池管理器构建包含不同充电倍率和充电警报值的充电警报参数表，其具体包括：
所述电池管理器通过在不同充电倍率下分别完成多次深度充电测试，记录每次深度充电测试中每个充电倍率下电压与充电时间的曲线，并查找每次深度充电测试中每个充电倍率下曲线中上升斜率大于预设值的第一个点；
所述电池管理器将相同充电倍率下的每个曲线中的第一个点对应的电压值取电压平均值，并将所述电压平均值作为该充电倍率下的二级充电警报值；
所述电池管理器根据所述二级充电报警值的时间点，往后推迟预设时间所对应的电压值作为一级充电警报值，并通过对不同充电倍率、二级充电警报值及一级充电警报值分别进行绑定处理，构建包含不同充电倍率和充电警报值的充电警报参数表。
优选地，还包括：所述电池管理器构建包含不同放电倍率和放电警报值的放电警报参数表，其具体包括：
所述电池管理器通过在不同充电倍率下分别完成多次深度放电测试，记录每次深度放电测试中每个放电倍率下电压与放电时间的曲线，并查找每次深度放电测试中每个放电倍率下曲线中上升斜率大于预设值的第一个点；
所述电池管理器将相同放电倍率下的每个曲线中的第一个点对应的电压值取电压平均值，并将所述电压平均值作为该放电倍率下的二级放电警报值；
所述电池管理器根据所述二级放电报警值的时间点，往后推迟预设时间所对应的电压值作为一级放电警报值，并通过对不同放电倍率、二级放电警报值及一级放电警报值分别进行绑定处理，构建包含不同放电倍率和放电警报值的放电警报参数表。
优选地，还包括：
电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜处于长时间掉电状态时，对所述电池柜的主控板进行实时监测，在监测到所述主控板上电后，获取每个电池簇当前电池电压及显示的SOC数值，并利用所述每个电池簇当前电池电压及显示的SOC数值及当前的充电状态或放电状态，对所述每个电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
本发明实施例还提供了一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正装置，包括：
检测及获取模块，用于在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；
判断模块，用于根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；
校正模块，用于在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法。
本发明的有益效果是，以水系钠离子电池独特的充放电特性为基础，实现报警参数标定及SOC精确估算，并在样机中得到验证，填补了水系钠电池在SOC估算技术领域的空白。此外，在静置及充放电过程中进行估算校准SOC，确保了运行和静置工况下的SOC估算的准确性，从而给客户使用带来更好的使用体验。
附图说明
图1是本发明提供的一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法的流程图；
图2是本发明提供的一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正装置的示意图；
图3是本发明提供的设置警报参数的流程图；
图4是本发明提供的水系电池柜的结构示意图；
图5是本发明提供的连续放电的OCV曲线示意图；
图6是本发明提供的间歇放电的OCV曲线示意图；
图7是本发明提供的在多次间歇性充放电应用中实现SOC校准的流程图；
图8是本发明提供的对于电池柜长时间静置的应用中实现SOC校准的流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。
本发明实施例中水系钠离子电池在充放电过程的参数变化具体表现在：一是由于目前制作工艺的不成熟，电池一致性相对较差，对SOC的管理存在一定的挑战；二是在对电池不造成永久性损伤的前提下，电池可完成深度充放电，放电结束后，通过常规充电流程即可恢复至额定容量；三是电池簇的充放电曲线相对斜率更高，使用安时积分方法进行SOC估算后，可通过提前获得的OCV(Open Circuit Voltage，开路电压)参数，对估算的SOC进行校准，从而达到更到的SOC估算精度。因此基于以上三点，对开发的水系样机的SOC估算进行了优化处理，确保了充放电循环中的SOC计算的准确性。
图1是本发明提供的一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法的流程图，如图1所示，包括：
步骤S101：电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；
步骤S102：所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；
步骤S103：所述电池管理器在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
其中，所述充电电池参数信息包括温度，充电倍率、充电电压及充电SOC数据；所述放电电池参数信息包括温度，放电倍率、放电电压及放电SOC数据。
本发明实施例还包括：在不同温度和不同充电倍率下，分别构建包含充电电压和标准充电SOC数据的充电OCV曲线和包含放电电压和标准放电SOC数据的放电OCV曲线。
其中，所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理包括：所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电电池参数信息中的温度和充电倍率，获取与所述温度和充电倍率对应的充电OCV曲线；所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电电池参数信息中的充电电压，从所述充电OCV曲线中获取与所述充电电压对应的标准充电SOC数据；所述电池管理器计算所述每个电池簇的充电电池参数信息中的充电SOC数据与所述标准充电SOC数据之间的充电差值，当任一电池簇的充电差值大于预设充电阈值时，则判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理。
其中，所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理包括：所述电池管理器根据所述每个电池簇的放电电池参数信息中的温度和充电倍率，获取与所述温度和充电倍率对应的放电OCV曲线；所述电池管理器根据所述每个电池簇的放电电池参数信息中的放电电压，从所述放电OCV曲线中获取与所述放电电压对应的标准放电SOC数据；所述电池管理器计算所述每个电池簇的放电电池参数信息中的放电SOC数据与所述标准放电SOC数据之间的放电差值，当任一电池簇的放电差值大于预设放电阈值时，则判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理。
进一步地，所述电池管理器根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理包括：所述电池管理器根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息中的温度，获取与所述温度对应的电流采样偏差的修正因数，并根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息中的充电/放电倍率，确定所述充电/放电倍率所对应的二级充电/放电警报值；所述电池管理器根据所述电池簇的二级充电/放电警报值，反推电池簇在最近一次满充满放状态下的当前容量，并利用所述电流采样偏差的修正因数和所述电池簇的当前容量对所述电池簇进行SOC校正；
其中，所述SOC校正的公式包括：
其中，所述SOC0是指电池簇的初始电量；Cb是指电池簇的当前容量；k(Temp.)是指当前温度对应的电流采样偏差的修正因数；i是指充电/放电电流；t是指时间。
本发明实施例还包括：所述电池管理器构建包含不同充电倍率和充电警报值的充电警报参数表，其具体包括：所述电池管理器通过在不同充电倍率下分别完成多次深度充电测试，记录每次深度充电测试中每个充电倍率下电压与充电时间的曲线，并查找每次深度充电测试中每个充电倍率下曲线中上升斜率大于预设值的第一个点；所述电池管理器将相同充电倍率下的每个曲线中的第一个点对应的电压值取电压平均值，并将所述电压平均值作为该充电倍率下的二级充电警报值；所述电池管理器根据所述二级充电报警值的时间点，往后推迟预设时间所对应的电压值作为一级充电警报值，并通过对不同充电倍率、二级充电警报值及一级充电警报值分别进行绑定处理，构建包含不同充电倍率和充电警报值的充电警报参数表。
本发明实施例还包括：所述电池管理器构建包含不同放电倍率和放电警报值的放电警报参数表，其具体包括：所述电池管理器通过在不同充电倍率下分别完成多次深度放电测试，记录每次深度放电测试中每个放电倍率下电压与放电时间的曲线，并查找每次深度放电测试中每个放电倍率下曲线中上升斜率大于预设值的第一个点；所述电池管理器将相同放电倍率下的每个曲线中的第一个点对应的电压值取电压平均值，并将所述电压平均值作为该放电倍率下的二级放电警报值；所述电池管理器根据所述二级放电报警值的时间点，往后推迟预设时间所对应的电压值作为一级放电警报值，并通过对不同放电倍率、二级放电警报值及一级放电警报值分别进行绑定处理，构建包含不同放电倍率和放电警报值的放电警报参数表。
本发明实施例还包括：电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜处于长时间掉电状态时，对所述电池柜的主控板进行实时监测，在监测到所述主控板上电后，获取每个电池簇当前电池电压及显示的SOC数值，并利用所述每个电池簇当前电池电压及显示的SOC数值及当前的充电状态或放电状态，对所述每个电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
图2是本发明提供的一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正装置的示意图，如图2所示，包括：检测及获取模块，用于在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；判断模块，用于根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；校正模块，用于在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法。
下面结合图3-图8对本发明实施例进行详细说明
本发明实施例考虑到水系钠电池单体容量较小，为充分挖掘电池容量，利用电池可深度充放电的特性，本发明提出了一种合理设置警报参数的方法。
报警参数的设置主要体现于两个方面，一是电池簇参数差异性；由于每台水系电池柜使用数百颗电池簇，虽出厂时已对电池簇容量进行筛检，但成组后仍无法避免各柜体间存在一定差异；二是水系钠离子电池簇具有抗深度充放电特性，一定程度的过度充放不会造成电池簇损坏。基于以上两点，针对每台水系电池柜进行警报参数设置操作，以便充分挖掘电池充放电容量，如图3所示，具体操作方法如下：
a，获取水系钠离子电池簇过放电压限制X1(电池簇厂家提供)，设定为欠压三级警报；
b，获取水系钠离子电池簇过充电压限制X2(电池簇厂家提供)，设定为过压三级警报；
c，屏蔽警报保护功能，在特定倍率(不同应用环境，对电池充放电倍率要求不同，目前水系电池支持的最大放电倍率是4C)下完成一次深度充放电测试，并分别记录电池簇电压与充放电时间曲线；
d，设定二级警报电压：
放电二级警报电压设定逻辑，一是电池簇平均电压降低至1.2V，二是簇电压下降斜率大于k1，则将该时刻对应电压设定为X3；
充电二级警报电压设定逻辑，一是电池簇平均电压升至1.95V，二是簇电压上升斜率大于k2，则将该时刻对应电压设定为X4；
其中，k1,k2参考值为10V/min(簇结构为1P450S)
e，设定一级警报电压
放电一级警报电压设定需参考X3，依据步骤c测定的放电曲线，在电池簇电压降低到X3时刻，后推3min，对应的电池簇电压记录为X5，该值为放电一级警报电压；
充电一级警报设定需参考X4，依据步骤c测定的放电曲线，在电池簇电压升高至X4时刻，后推3min，对应的电池簇电压记录为X6，该值为充电一级警报电压；
f，依据步骤c～e重复多次(建议不少于三次)，对多次测试结果取平值，并记录为该特定放电倍率下的报警电压限值。
需要指出的是，一级报警只是警告，二级报警停止充放电，三级报警是系统禁止充放电操作。常态下为一二级警报，三级不会出现，除非出现紧急情况。
图4为水系电池柜结构方案，该方案使用水系钠离子电池构建模组，多个模组组成电池簇，多个电池簇组成电池柜。
本发明实施例提供的SOC校准方法适用于利用水系钠离子电池的电池柜方案，实现的功能如下：
如图5-7所示，在单次持续完全充放电操作或多次间歇性充放电应用中，在每个充放电暂停阶段实现SOC的校准操作，充放电阶段采用优化安时积分法实时估算，具体实现方法如下:
步骤11、获取电池簇基本参数，包括不同温度(例如5℃，10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃)，不同放电倍率(例如，1C、2C、3C、4C)下的SOC和电压参数(电池厂商提供)；
步骤12、在电池停止充放电后，延迟预设时间t1后(t1参考取值为10min，在电池停止充放电后，电池有个回升或下降的过程，10min后基本就稳定了，不然会存在较大的偶然性)，采集电池电压及显示的SOC数值；
步骤13、上述采集到的SOC数据与标准电池电压与SOC参数做对比；
若差值未超过预先设定的阈值，则无需对SOC进行校正；其中，该阈值在国标34131规定不大于5％即可，一般取值为3％。
步骤14、若差值超过预先设定的阈值，则需对SOC进行校准操作，校准的方法为在3min内线性平滑校准；
步骤15、具体的校准方法为，在充放电中采用优化安时积分法进行实时估算。
如图8所示，对于电池柜长时间静置的应用，比如风机变桨应用，或电池柜出厂经较长时间放置后运输至现场安装等。由于水系钠离子电池存在较高的自放电系数，若不对SOC进行校准，则会出现较大的测量误差。
如图4所示的系统柜，SOC的估算是在主控部分完成，在静置阶段，若主控掉电，需要重新上电后再行校准，具体包括以下步骤：
步骤21、获取电池簇基本参数，包括不同温度，不同放电倍率下的SOC和电压参数；
步骤22、在掉电阶段不进行校准操作，主控重新上电后，采集当前电池电压及显示的SOC数值；
步骤23、上述采集到的SOC数据与标准电池电压与SOC参数做对比；
步骤24、若差值超过预先设定的阈值，则需对SOC进行校准操作。校准的方法为在3min内线性平滑校准-在充放电中采用优化安时积分法进行实时估算。
安时积分方法优化，具体包括：
安时积分主要设计方法，一是获得电池簇初始电量SOC0；二是，获得当前电池簇的准确容量cb；三是对采集到的充放电电流i与时间(电流是通过控制器进行采样的，时间间隔指的是两次采样的时间差，由控制器自行获取)进行积分运算从而得出充电/放电量；四是结合SOC0和充电/放电量两者得出目标电量(目标电量即实现给用户端的SOC数据，这个目标电量在充放电过程中会显示在面板上)，其对应公式为：
影响SOC实时估算精度的因素包括初始容量SOC0，当前电池簇当前容量Cb及充放电电流采样精度。由于充放电电流采样精度受采样器件及温度的影响，因此本发明实施例需引入影响因子k，用于修正温度造成的采样偏差。
初始容量SOC0，依据厂商提供的水系钠电池OCV曲线获取，即检测当前电池簇电压，依据电压查表找出对应SOC数值，记录为SOC0；
电池簇当前容量Cb获取，依据设置参数的二级警报值，反推最近一次满充满放状态下的当前电池容量；
充放电电流采样精度在设备出厂时做偏置量校准；
获得不同温度下电流采样偏差的修正因数k；
下表为测试的四个温度区间数据(1C放电倍率)，在每个温度(Temp.)区间内可通过插值方式获取特定温度下的容量：
| 温度(℃) | -20℃ | 0 | 25 | 50 |
| 修正因数k | 0.99 | 1 | 1.01 | 1.015 |
依据当前电池簇容量Cb及实时采样电流值进行电池簇容量估算，更新后的计算公式如下：
本发明实施例还包括：对每个水系钠离子储能电池簇的电池柜的累计充放电量数据进行处理的方法，其具体包括：
获取指定储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据，以及在t-1时刻的正常充电量数据和正常放电量数据；
分别计算在t时刻的充电量增长趋势和放电量增长趋势，并根据所述充电量增长趋势和放电量增长趋势，判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据是否发生了数据跳变；
当判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据发生了数据跳变时，对所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据进行数据跳变修正处理。
其中，所述分别计算在t时刻的充电量增长趋势和放电量增长趋势包括：所述储能电站监控系统将在t时刻的充电量数据与在t-1时刻的正常充电量数据相减，计算在t时刻的充电量增长趋势；所述储能电站监控系统将在t时刻的放电量数据与在t-1时刻的正常放电量数据相减，计算在t时刻的放电量增长趋势。
所述数据跳变包括数据归零跳变、数据跳水跳变以及数据异常增大跳变。具体地说，所述根据所述充电量增长趋势和放电量增长趋势，判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据是否发生了数据跳变包括：若所述在t时刻的充电量增长趋势小于0且充电量增长趋势的绝对值等于t-1时刻的正常充电量数据，则判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据发生了数据归零跳变；若所述在t时刻的充电量增长趋势小于0且充电量增长趋势的绝对值不等于t-1时刻的正常充电量数据，则判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据发生了数据跳水跳变；若所述在t时刻的充电量增长趋势大于0且充电量增长趋势出现概率小于预设的显著性水平，则判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据发生了数据异常增大跳变；若所述在t时刻的充电量增长趋势大于0且充电量增长趋势出现概率不小于预设的显著性水平，则判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据未发生数据跳变，并将将所述t时刻的充电量数据作为正常充电量数据。
进一步地，根据所述充电量增长趋势和放电量增长趋势，判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据是否发生了数据跳变包括：若所述在t时刻的放电量增长趋势小于0且放电量增长趋势的绝对值等于t-1时刻的正常放电量数据，则判断所述储能变流器在t时刻的放电量数据发生了数据归零跳变；若所述在t时刻的放电量增长趋势小于0且放电量增长趋势的绝对值不等于t-1时刻的正常放电量数据，则判断所述储能变流器在t时刻的放电量数据发生了数据跳水跳变；若所述在t时刻的放电量增长趋势大于0且放电量增长趋势出现概率小于预设的显著性水平，则判断所述储能变流器在t时刻的放电量数据发生了数据异常增大跳变；若所述在t时刻的放电量增长趋势大于0且放电量增长趋势出现概率不小于预设的显著性水平，则判断所述储能变流器在t时刻的放电量数据未发生数据跳变，并将将所述t时刻的放电量数据作为正常充电量数据。
进一步地，当判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据发生了数据跳变时，对所述储能变流器在t时刻的充电量数据和/或放电量数据进行数据跳变修正处理包括：当判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据发生了数据跳变时，则将t时刻的充电量数据强制赋值为t-1时刻的正常充电量数据；当判断所述储能变流器在t时刻的放电量数据发生了数据跳变时，则将t时刻的放电量数据强制赋值为t-1时刻的正常放电量数据。
本发明实施例还包括：在判断所述储能变流器在t时刻的充电量数据发生了数据跳变时，进一步判断t+n时刻的充电量数据是否发生了与t时刻相同的数据跳变；若判断t+n时刻的充电量数据发生了与t时刻相同的数据跳变，将t+n时刻的充电量数据强制赋值为t-1时刻的正常充电量数据；其中，n大于等于1且为正整数。
本发明实施例还包括：在判断所述储能变流器在t时刻的放电量数据发生了数据跳变时，进一步判断t+n时刻的放电量数据是否发生了与t时刻相同的数据跳变；若判断t+n时刻的放电量数据发生了与t时刻相同的数据跳变，将t+n时刻的放电量数据强制赋值为t-1时刻的正常放电量数据。
具体地说，对于“数据归零”的异常修正，包括：
步骤31、获取数据：获取时刻t的前一时刻(t-1)的累计充电量/放电量数据Echa[t-1](或者Edis[t-1])；
步骤32、强制赋值：将时刻t的累计充电量/放电量数值赋值为前一个时刻(t-1)的数值——Echa[t]＝Echa[t-1](或者Edis[t]＝Edis[t-1])；
也就是说，出现异常前的正常数值为Echa[t-1](或者Edis[t-1])，一旦在时刻t发现“数据归零”，则将其强制“赋值”：Echa[t]＝＝Echa[t-1](或者Edis[t]＝＝Edis[t-1])。
需要指出的是，若在持续观察后续时刻t+n(n为≥1的整数)的累计充电量或者放电量Echa[t+n](或者Edis[t+n])仍然＝＝0，则持续将其强制“赋值”：Echa[t+n]＝＝Echa[t-1](或者Edis[t+n]＝＝Edis[t-1])。
具体地说，对于“数据跳水”对应的异常修正方式，包括：
步骤41、记录异常数据：在异常数据集中记入时刻t的累计充电量/放电量数值E'cha[t](E'dis[t])。
步骤42、判断时刻t是否为连续的“跳水异常点”：
421、如果“不是”，则只需获取时刻t-1的累计充电量/放电量数据Echa[t-1](或者Edis[t-1])，再将时刻t的累计充电量/放电量(Echa[t]或者Edis[t])强行赋值为Echa[t-1](或者Edis[t-1])即可；
422、如果“是”，则需要获取“异常数据集”中的累计充电量/放电量的增长趋势δ'[t]：
δ′[t]＝E′cha[t]–E′cha[t-1]
或者：
δ′[t]＝E′dis[t]-E′dis[t-1]
若“异常数据集”中的累计充电量/放电量的增长趋势δ'[t]<0，则说明累计充电量/放电量出现过连续“跳水”现象，此时，则只能强制将δ'[t]的数值赋值为0(δ'[t]＝0)，再计算时刻t的累计充电量/放电量：
Echa[t]＝Echa[t-1]+δ′[t]
或者：
Edis[t]＝Edis[t-1]+δ′[t]
综上所述，出现异常前的正常数值为Echa[t-1](或者Edis[t-1])，一旦在时刻t发现“数据跳水”，则将其强制“赋值”：Echa[t]＝＝Echa[t-1](或者Edis[t]＝＝Edis[t-1])，保留时刻t“数据跳水”后的数据E'cha[t](或者E'dis[t])，继续跟踪“数据跳水”/“异常增大”后续每个时刻的充电量(放电量)增长趋势：δ'[t+n]＝E'cha[t+n]-E'cha[t+n-1](或者δ'[t+n]＝E'dis[t+n]-E'dis[t+n-1])(n为≥1的整数)，根据该逐时刻的增长趋势持续修正t+1时刻以后的每一个时刻点的累计充电量/放电量数据：Echa[t+n]＝Echa[t+n-1]+δ'[t+n](或者Edis[t+n]＝Echa[t+n-1]+δ'[t+n])。
为了防止连续的“跳水”现象，有必要针对原始数据集中t时刻点趋势δ‘[t+n]再进行一次“判断”，如果δ‘[t+n]小于0(即连续跳水)，则只能强制将δ‘[t+n]“赋值”为0，即δ‘[t+n]＝0。
具体地说，对于“数据异常增大”现象，对应的修正方式包括：
步骤51、记录异常数据：在异常数据集中记入时刻t的累计充电量/放电量数值E'cha[t](E'dis[t])。
步骤52、判断时刻t是否为连续的“异常增大异常点”：
521、如果“不是”，则只需获取时刻t-1的累计充电量/放电量数据Echa[t-1](或者Edis[t-1])，再将时刻t的累计充电量/放电量(Echa[t]或者Edis[t])强行赋值为Echa[t-1](或者Edis[t-1])即可；
522、如果“是”，则需要获取“异常数据集”中的累计充电量/放电量的增长趋势δ'[t]：
δ′[t]＝E′cha[t]-E′cha[t-1]
或者：
δ′[t]＝E′dis[t]–E′dis[t-1]
此时需要再一次调用“判断增长趋势是否合理”的流程，来判断δ'[t]是否合理，以避免连续出现的数据增大异常现象。
如果“异常数据集”中的累计充电量/放电量的增长趋势δ'[t]不合理，则说明累计充电量/放电量出现过连续“跳水”现象，此时，则只能强制将δ'[t]的数值赋值为0(δ'[t]＝0)，再计算时刻t的累计充电量/放电量：
Echa[t]＝Echa[t-1]+δ′[t]
或者：
Edis[t]＝Edis[t-1]+δ′[t]
综上所述，出现异常前的正常数值为Echa[t-1](或者Edis[t-1])，一旦在时刻t发现“数据跳水”或者“异常增大”，则将其强制“赋值”：Echa[t]＝＝Echa[t-1](或者Edis[t]＝＝Edis[t-1])，保留时刻t“数据跳水”/“异常增大”后的数据E'cha[t](或者E'dis[t])，继续跟踪“数据跳水”/“异常增大”后续每个时刻的充电量(放电量)增长趋势：δ'[t+n]＝E'cha[t+n]-E'cha[t+n-1](或者δ'[t+n]＝E'dis[t+n]-E'dis[t+n-1])(n为≥1的整数)，根据该逐时刻的增长趋势持续修正t+1时刻以后的每一个时刻点的累计充电量/放电量数据：Echa[t+n]＝Echa[t+n-1]+δ'[t+n](或者Edis[t+n]＝E'cha[t+n-1]+δ[t+n])。
为了连续的“异常增大”，有必要针对δ'[t+n]再进行一次“判断”，如果δ‘[t+n]增长不合理，则只能强制将δ’[t+n]“赋值”为0，即δ’[t+n]＝0。
综上所述，本发明具有以下优点：在对SOC进行校正时引入了用于修正温度造成的采样偏差的影响因子k，确保水系钠离子储能电池柜在充放电循环中的SOC计算准确性。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。
Claims (12)
1.一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正方法，其特征在于，所述方法包括：
电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；
所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；
所述电池管理器在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电电池参数信息包括温度，充电倍率、充电电压及充电SOC数据；所述放电电池参数信息包括温度，放电倍率、放电电压及放电SOC数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在不同温度和不同充电倍率下，分别构建包含充电电压和标准充电SOC数据的充电OCV曲线和包含放电电压和标准放电SOC数据的放电OCV曲线。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理包括：
所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电电池参数信息中的温度和充电倍率，获取与所述温度和充电倍率对应的充电OCV曲线；
所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电电池参数信息中的充电电压，从所述充电OCV曲线中获取与所述充电电压对应的标准充电SOC数据；
所述电池管理器计算所述每个电池簇的充电电池参数信息中的充电SOC数据与所述标准充电SOC数据之间的充电差值，当任一电池簇的充电差值大于预设充电阈值时，则判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电池管理器根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理包括：
所述电池管理器根据所述每个电池簇的放电电池参数信息中的温度和充电倍率，获取与所述温度和充电倍率对应的放电OCV曲线；
所述电池管理器根据所述每个电池簇的放电电池参数信息中的放电电压，从所述放电OCV曲线中获取与所述放电电压对应的标准放电SOC数据；
所述电池管理器计算所述每个电池簇的放电电池参数信息中的放电SOC数据与所述标准放电SOC数据之间的放电差值，当任一电池簇的放电差值大于预设放电阈值时，则判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电池管理器根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理包括：
所述电池管理器根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息中的温度，获取与所述温度对应的电流采样偏差的修正因数，并根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息中的充电/放电倍率，确定所述充电/放电倍率所对应的二级充电/放电警报值；
所述电池管理器根据所述电池簇的二级充电/放电警报值，反推电池簇在最近一次满充满放状态下的当前容量，并利用所述电流采样偏差的修正因数和所述电池簇的当前容量对所述电池簇进行SOC校正；
其中，所述SOC校正的公式包括：
其中，所述SOC0是指电池簇的初始电量；Cb是指电池簇的当前容量；k(Temp.)是指当前温度对应的电流采样偏差的修正因数；i是指充电/放电电流；t是指时间。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：所述电池管理器构建包含不同充电倍率和充电警报值的充电警报参数表，其具体包括：
所述电池管理器通过在不同充电倍率下分别完成多次深度充电测试，记录每次深度充电测试中每个充电倍率下电压与充电时间的曲线，并查找每次深度充电测试中每个充电倍率下曲线中上升斜率大于预设值的第一个点；
所述电池管理器将相同充电倍率下的每个曲线中的第一个点对应的电压值取电压平均值，并将所述电压平均值作为该充电倍率下的二级充电警报值；
所述电池管理器根据所述二级充电报警值的时间点，往后推迟预设时间所对应的电压值作为一级充电警报值，并通过对不同充电倍率、二级充电警报值及一级充电警报值分别进行绑定处理，构建包含不同充电倍率和充电警报值的充电警报参数表。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：所述电池管理器构建包含不同放电倍率和放电警报值的放电警报参数表，其具体包括：
所述电池管理器通过在不同充电倍率下分别完成多次深度放电测试，记录每次深度放电测试中每个放电倍率下电压与放电时间的曲线，并查找每次深度放电测试中每个放电倍率下曲线中上升斜率大于预设值的第一个点；
所述电池管理器将相同放电倍率下的每个曲线中的第一个点对应的电压值取电压平均值，并将所述电压平均值作为该放电倍率下的二级放电警报值；
所述电池管理器根据所述二级放电报警值的时间点，往后推迟预设时间所对应的电压值作为一级放电警报值，并通过对不同放电倍率、二级放电警报值及一级放电警报值分别进行绑定处理，构建包含不同放电倍率和放电警报值的放电警报参数表。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
电池管理器在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜处于长时间掉电状态时，对所述电池柜的主控板进行实时监测，在监测到所述主控板上电后，获取每个电池簇当前电池电压及显示的SOC数值，并利用所述每个电池簇当前电池电压及显示的SOC数值及当前的充电状态或放电状态，对所述每个电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
10.一种基于水系钠离子储能电池柜的SOC校正装置，其特征在于，包括：
检测及获取模块，用于在检测到包含多个水系钠离子储能电池簇的电池柜在充电/放电阶段发生暂停且暂停延迟到预设时间时，获取当前充电/放电阶段每个电池簇的充电/放电电池参数信息；
判断模块，用于根据所述每个电池簇的充电/放电电池参数信息，获取与所述充电/放电电池参数信息相对应的标准充电/放电SOC数据，并利用所述电池簇的标准充电/放电SOC数据，判断是否需要对所述电池簇进行SOC校正处理；
校正模块，用于在判断需要对所述电池簇进行SOC校正处理时，根据所述电池簇的充电/放电电池参数信息获取电流采样偏差的修正因数，并利用所述电流采样偏差的修正因数对所述电池簇进行SOC校正处理，从而实现电池柜的SOC校正。
11.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器；处理器；以及计算机程序；其中，所述计算机程序存储在所述存储器中，并被配置为由所述处理器执行以实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序；所述计算机程序被处理器执行以实现如权利要求1-9任一项所述的方法。
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| CN202311189818.8A CN117154268A (zh) | 2023-09-14 | 2023-09-14 | 一种基于水系钠离子储能电池柜的soc校正方法、装置、设备及存储介质 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117368786A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种适用于高压级联储能系统的soc校准方法及装置 |
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2023
- 2023-09-14 CN CN202311189818.8A patent/CN117154268A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117368786A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-09 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种适用于高压级联储能系统的soc校准方法及装置 |
| CN117368786B (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种适用于高压级联储能系统的soc校准方法及装置 |
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