CN117572252A - 钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法 - Google Patents

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薛兆强
陈国栋
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Abstract

本发明属于风力发电技术领域，具体公开了一种海上大功率风电机组变桨控制系统钛酸锂电池开路电压OCV与荷电状态SOC对应关系自动标定方法。其包括以下步骤：消耗钛酸锂电池剩余容量至工作电压范围内的最低值；等待电压回升并稳定；分n次向钛酸锂电池组充电、静置；记录静置后的钛酸锂电池组开路电压OCV1…n以及相对应的荷电状态SOC1…n数值。本发明能够自动标定钛酸锂电池开路电压OCV与荷电状态SOC对应关系，能够有效地提高标定准确度、减少测量误差并且节省标定时长提高效率；为今后海上大功率风电机组变桨控制系统钛酸锂电池组实现远程标定、远程维护并为后续计算钛酸锂电池的SOC以及SOH作强有力的数据支撑。

Description

钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种海上大功率风电机组变桨控制系统钛酸锂电池开路电压OCV与荷电状态SOC对应关系自动标定方法。
背景技术
变桨系统在电网电压不稳定的情况下，变桨控制系统由自身后备电源支撑紧急顺桨至安全位置。后备电源实际容量应能满足变桨控制系统在额定载荷情况下以要求的收桨速度在最大开桨角度顺桨至安全位置。
目前变桨控制系统的后备电源通常采用铅酸电池、超级电容或锂离子电池。钛酸锂电池是锂离子电池的一种，具有高倍率，容量大，和安全性好等优点。使用钛酸锂电池作为变桨控制系统的后备电源，变桨控制系统需检测钛酸锂电池的实际荷电状态SOC。钛酸锂电池的荷电状态可通过安时积分法估算，但安时积分法在长时间运行中会累计误差。另一种有效获得钛酸锂电池荷电状态SOC的方法是通过钛酸锂电池的开路电压OCV与荷电状态SOC之间的对应关系估算钛酸锂电池的荷电状态SOC。使用该方法则需要在新电池的状况下对钛酸锂电池的开路电压OCV与荷电状态SOC的对应关系进行预先标定。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术存在的技术问题，为此，提供了钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，包括以下步骤：
步骤1：通过变桨控制系统消耗钛酸锂电池剩余容量；
步骤2：当钛酸锂电池组电压下降到工作电压范围内的最低值后，停止消耗钛酸锂电池组容量；
步骤3：等待钛酸锂电池组电压回升并稳定；由变桨控制系统控制器自动记录稳定后的钛酸锂电池组电压为初始开路电压OCV0，标定其所对应的荷电状态为SOC0；
步骤4：变桨控制系统充电器以小倍率电流IC向钛酸锂电池组充电，充电时长为tc；
步骤5：钛酸锂电池充电结束后，静置钛酸锂电池，静置时间为tr；记录静置后的钛酸锂电池组开路电压OCV1以及相对应的荷电状态SOC1数值；
步骤6：重复步骤4和步骤5，获得不同荷电状态SOC2...n以及所对应的开路电压OCV2...n；
步骤7：当钛酸锂电池组电压达到工作电压范围内的最大值后，停止标定流程。
以下为本发明进一步限定的技术方案，步骤1中钛酸锂电池在消耗之前是处于新电池的状况下。
以下为本发明进一步限定的技术方案，步骤2中钛酸锂电池组的工作电压范围由钛酸锂电池组内单体电池的数量决定。
以下为本发明进一步限定的技术方案，步骤4中的小倍率充电电流Ic小于钛酸锂电池组额定充电倍率的100％。
以下为本发明进一步限定的技术方案，基于步骤4、5和6所获得的不同荷电状态SOC1...n以及其对应的开路电压OCV1...n，利用以下公式确定SOCn+1：
其中Ic为充电电流，tc为充电时长，C为钛酸锂电池组额定容量。
以下为本发明进一步限定的技术方案，在步骤6中对步骤4和步骤5的重复，确保每次充电电流Ic、充电时间tc及充电后的静置时间tr保持不变。
相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：
本发明能够自动标定钛酸锂电池开路电压OCV与荷电状态SOC对应关系，能够有效地提高标定准确度、减少测量误差并且节省标定时长提高效率；为今后海上大功率风电机组变桨控制系统钛酸锂电池组实现远程标定、远程维护并为后续计算钛酸锂电池的SOC以及SOH作强有力的数据支撑。
下面结合附图与实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，提供钛酸锂电池开路电压OCV与荷电状态SOC对应关系自动标定方法的实施例，在本实施例中，选择额定容量为3Ah的钛酸锂电池组作为变桨控制系统后备电源，其中，钛酸锂电池组由三个电池模组串联组成，每个模组内有50个电池单体。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤1：通过变桨控制系统消耗钛酸锂电池剩余容量；其中，钛酸锂电池在消耗之前是处于新电池的状况下。
步骤2：当钛酸锂电池组电压下降到工作电压范围内的最低值后，停止消耗钛酸锂电池组容量。其中，钛酸锂电池组的工作电压范围由钛酸锂电池组内单体电池的数量决定。
步骤3：等待钛酸锂电池组电压回升并稳定；由变桨控制系统控制器自动记录稳定后的钛酸锂电池组电压为初始开路电压OCV0，标定其所对应的荷电状态为SOC0。
步骤4：变桨控制系统充电器以小倍率电流IC向钛酸锂电池组充电，充电电流IC设定为钛酸锂电池组额定充电倍率的70％，充电时长为tc。
步骤5：钛酸锂电池充电结束后，静置钛酸锂电池，静置时间为tr；记录静置后的钛酸锂电池组开路电压OCV1以及相对应的荷电状态SOC1数值；充入锂电池组的电量为Ic×tc，荷电状态的变化为其中C为钛酸锂电池组额定容量。
步骤6：重复步骤4和步骤5，获得不同荷电状态SOC2...n以及所对应的开路电压OCV2...n；充电电流Ic，充电时间tc及充电后静置时间tr保持不变；基于步骤4、5和6所获得的不同荷电状态SOC1...n以及其对应的开路电压OCV1...n，利用以下公式确定SOCn+1：
其中Ic为充电电流，tc为充电时长，C为钛酸锂电池组额定容量。
步骤7：当钛酸锂电池组电压达到工作电压范围内的最大值后，停止标定流程。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过变桨控制系统消耗钛酸锂电池剩余容量；
步骤2：当钛酸锂电池组电压下降到工作电压范围内的最低值后，停止消耗钛酸锂电池组容量；
步骤3：等待钛酸锂电池组电压回升并稳定；由变桨控制系统控制器自动记录稳定后的钛酸锂电池组电压为初始开路电压OCV0，标定其所对应的荷电状态为SOC0；
步骤4：变桨控制系统充电器以小倍率电流IC向钛酸锂电池组充电，充电时长为tc；
步骤5：钛酸锂电池充电结束后，静置钛酸锂电池，静置时间为tr；记录静置后的钛酸锂电池组开路电压OCV1以及相对应的荷电状态SOC1数值；
步骤6：重复步骤4和步骤5，获得不同荷电状态SOC2…n以及所对应的开路电压OCV2…n；
步骤7：当钛酸锂电池组电压达到工作电压范围内的最大值后，停止标定流程。
2.根据权利要求1所述的钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，其特征在于，步骤1中钛酸锂电池在消耗之前是处于新电池的状况下。
3.根据权利要求1所述的钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，其特征在于，步骤2中钛酸锂电池组的工作电压范围由钛酸锂电池组内单体电池的数量决定。
4.根据权利要求1所述的钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，其特征在于，步骤4中的小倍率充电电流Ic小于钛酸锂电池组额定充电倍率的100％。
5.根据权利要求1所述的钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，其特征在于，基于步骤4、5和6所获得的不同荷电状态SOC1…n以及其对应的开路电压OCV1…n，利用以下公式确定SOCn+1：
其中ic为充电电流，tc为充电时长，C为钛酸锂电池组额定容量。
6.根据权利要求1所述的钛酸锂电池开路电压与荷电状态对应关系自动标定方法，其特征在于，在步骤6中对步骤4和步骤5的重复，确保每次充电电流ic、充电时间tc及充电后的静置时间tr保持不变。
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