本發(fā)明涉及能量管理，尤其涉及一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電能路由器在主動(dòng)配電網(wǎng)、智能微電網(wǎng)中應(yīng)用場(chǎng)景廣闊。目前比較典型的拓?fù)溆泄仓绷髂妇€(xiàn)和共交流母線(xiàn)兩種，各端口采用模塊化設(shè)計(jì)，通過(guò)串、并聯(lián)形成單元簇以達(dá)到目標(biāo)電壓、功率。電能路由器系統(tǒng)包含電力電子器件較多，控制較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)合理的控制系統(tǒng)對(duì)可靠運(yùn)行、智能運(yùn)維、快速擴(kuò)容、多端口協(xié)同控制、多個(gè)電能路由器靈活組網(wǎng)等至關(guān)重要。

2、但是現(xiàn)有的電源設(shè)備互換性弱，電源設(shè)備缺乏端口復(fù)用、智能識(shí)別、優(yōu)化控制等功能，只能適應(yīng)固定類(lèi)型攜行裝備。電能來(lái)源渠道窄、供應(yīng)持續(xù)性弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、1.要解決的技術(shù)問(wèn)題

2、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中電源設(shè)備互換性弱，電源設(shè)備缺乏端口復(fù)用、智能識(shí)別、優(yōu)化控制等功能的問(wèn)題，而提出的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)。

3、2.技術(shù)方案

4、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

5、一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，包括四個(gè)buck-boost電能變換單元、一個(gè)dc/ac雙向變換單元、一個(gè)核心處理單元、采樣電路和主電路，所述核心處理單元的輸出端與四個(gè)buck-boost電能變換單元和一個(gè)dc/ac雙向變換單元的輸入端連接，所述buck-boost電能變換單元的輸出端設(shè)有直流端口，所述dc/ac雙向變換單元的輸出端設(shè)有交流端口。

6、優(yōu)選地，所述主電路為傳統(tǒng)的buck-boost電路。

7、優(yōu)選地，所述采樣電路為集成芯片電路。

8、優(yōu)選地，其功率分配算法邏輯為通過(guò)設(shè)置直流輸入源是否為電池模式或光伏輸入模式。

9、優(yōu)選地，若為電池介入模式則設(shè)置soc百分百電壓值，限流值，及允許充放電電壓值確定最終狀態(tài)，若不設(shè)置電池模式默認(rèn)為直流穩(wěn)壓源。

10、優(yōu)選地，所述soc值由電池端實(shí)測(cè)電壓與額定電壓設(shè)定值，通過(guò)開(kāi)路電壓法作為基準(zhǔn)soc，在工作開(kāi)始后采用安時(shí)積分法進(jìn)行soc測(cè)量，電池釋放的電流值則由設(shè)定的限流直決定，若設(shè)置限流直過(guò)大則釋放電流值由電池本身特性決定。

11、優(yōu)選地，所述電池soc值對(duì)應(yīng)工況：

12、

13、soc≥90％的電池，放電時(shí)優(yōu)先開(kāi)啟端口，充電時(shí)則在特定工況最后開(kāi)啟；90％>soc≥30％的電池進(jìn)行能量均衡控制，若所有電池soc狀態(tài)均低于30％；則退出能量均衡控制模式，系統(tǒng)開(kāi)始監(jiān)測(cè)各電池soc狀態(tài)，等待電池達(dá)到保護(hù)值，關(guān)閉電池介入端口；當(dāng)端口設(shè)定為電池模式，電池模組超過(guò)兩組時(shí)啟動(dòng)能量均衡控制。

14、優(yōu)選地，所述電池soc值具體控制策略如下：

15、(1)負(fù)載端功率大于各輸入端口最大功率之和，則能量均衡均以設(shè)定放電電流最大值進(jìn)行限流放電；

16、(2)負(fù)載功率大于直流源或交流源輸入功率p源，電池模組端口電池模式下開(kāi)啟功率均衡控制，功率分擔(dān)與各電池模組soc狀態(tài)成反比例分配，自檢測(cè)到需要進(jìn)行能量均衡時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，因設(shè)備端口數(shù)量限制，至多三電池模組介入，兩電池組介入與三電池原理相同；

17、

18、電池模組釋放總功率為pbat總，pload負(fù)載功率，其中電池放電方向電流為負(fù)，以其中一種情況為例，設(shè)電池模組1soc值最大且電池模組1未達(dá)到最大限流值，則其他電池組端口全部關(guān)閉，若電池模組1達(dá)到最大限流值則開(kāi)啟soc值次高的電池模組端口，二者功率分配下文詳述；若兩者均達(dá)到最大限流值則開(kāi)啟第三電池模組端口，以三端口均開(kāi)啟為例：

19、

20、在此基礎(chǔ)上引入socave的影響因子；

21、

22、以實(shí)際采集功率為參考值，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)以各電池端電壓為參考值，電流值以各電池設(shè)定最大放電電流值為基準(zhǔn)，δsocmax作為soc基準(zhǔn)，求得：

23、

24、以估算放電時(shí)間最長(zhǎng)電池模組時(shí)間為基準(zhǔn)，調(diào)整其限流直為額定值，剩余兩者則以ii＝kiiimax為限流值；

25、(3)直流源或交流源端功率足以滿(mǎn)足負(fù)載功率，多余能量參與能量均衡控制，電池輸入端則以設(shè)定最大電流值的0.2倍進(jìn)行限流設(shè)置；輸入能量足以使所有sco<90％電池模組達(dá)到0.2倍充電電流，則對(duì)這類(lèi)電池進(jìn)行0.2倍充電，多余能量以設(shè)定額定電壓值恒壓狀態(tài)向soc>90％的電池模組充電；輸入能量只能滿(mǎn)足soc<90％電池模組充電，則關(guān)閉soc>90％電池模組端口，直至所有電池模組soc均大于90％；③能量只能滿(mǎn)足部分電池模組充電，則進(jìn)行自由充電，檢測(cè)各電池模組soc狀態(tài)，將soc>90％的電池端口均關(guān)閉直至所有電池模組soc>90％。

26、3.有益效果

27、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

28、本發(fā)明中，結(jié)合微電網(wǎng)概念，buck-boost電能變換、單相整流/逆變、數(shù)字控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單便攜同時(shí)根據(jù)剩余soc值進(jìn)行功率分配的電能路由系統(tǒng)，在傳統(tǒng)電能路由設(shè)備具有的功能的基礎(chǔ)上，具有更簡(jiǎn)單可靠的結(jié)構(gòu)，更優(yōu)的功率分配架構(gòu)的soc監(jiān)測(cè)便攜電能路由系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，包括四個(gè)buck-boost電能變換單元、一個(gè)dc/ac雙向變換單元、一個(gè)核心處理單元、采樣電路和主電路，其特征在于，所述核心處理單元的輸出端與四個(gè)buck-boost電能變換單元和一個(gè)dc/ac雙向變換單元的輸入端連接，所述buck-boost電能變換單元的輸出端設(shè)有直流端口，所述dc/ac雙向變換單元的輸出端設(shè)有交流端口。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，所述主電路為傳統(tǒng)的buck-boost電路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣電路為集成芯片電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，其功率分配算法邏輯為通過(guò)設(shè)置直流輸入源是否為電池模式或光伏輸入模式。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，若為電池介入模式則設(shè)置soc百分百電壓值，限流值，及允許充放電電壓值確定最終狀態(tài)，若不設(shè)置電池模式默認(rèn)為直流穩(wěn)壓源。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，所述soc值由電池端實(shí)測(cè)電壓與額定電壓設(shè)定值，通過(guò)開(kāi)路電壓法作為基準(zhǔn)soc，在工作開(kāi)始后采用安時(shí)積分法進(jìn)行soc測(cè)量，電池釋放的電流值則由設(shè)定的限流直決定，若設(shè)置限流直過(guò)大則釋放電流值由電池本身特性決定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，所述電池soc值對(duì)應(yīng)工況：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于電池剩余soc狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，其特征在于，所述電池soc值具體控制策略如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于電池剩余SOC狀態(tài)的電能路由系統(tǒng)，包括四個(gè)BUCK?BOOST電能變換單元、一個(gè)DC/AC雙向變換單元、一個(gè)核心處理單元、采樣電路和主電路，電源接入為電池通過(guò)判斷電池剩余SOC，當(dāng)前功率待補(bǔ)額，各電池模組最大釋放功率，實(shí)際工況等方面因素進(jìn)行判定進(jìn)行功率分配，保證電池的使用壽命和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，若接入光伏則通過(guò)MPPT進(jìn)行控制，默認(rèn)為直流穩(wěn)壓源接入。在結(jié)構(gòu)上采用集成芯片進(jìn)行電壓電流采集及各類(lèi)驅(qū)動(dòng)控制，既保證了整個(gè)系統(tǒng)的功能完整性又簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)。使整個(gè)系統(tǒng)做到使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便攜，控制穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)研發(fā)人員：王佳興,李佳靜,谷志鋒,喬宇,韓悅,霍宇飛,郝東墉,田燕
受保護(hù)的技術(shù)使用者：石家莊鐵道大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23