本發(fā)明屬于電力電子和新能源儲(chǔ)能，涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)sclbc多電池模組soc主動(dòng)均衡控制方法。

背景技術(shù)：

1、儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠平衡可再生能源的波動(dòng)性，將多余的電能存儲(chǔ)起來(lái)，在發(fā)電不足時(shí)釋放，從而提高可再生能源的整體使用效率，減少棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象。通過(guò)儲(chǔ)能，電網(wǎng)可以更加平滑地應(yīng)對(duì)負(fù)荷波動(dòng)，減少停電風(fēng)險(xiǎn)。儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以作為備用電源，在出現(xiàn)突發(fā)故障時(shí)提供緊急電力支持。當(dāng)今儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用最廣泛。sclbc(串聯(lián)鋰電池電芯)多模組電池單獨(dú)接入變換器以及所有輸出串聯(lián)有效解決了儲(chǔ)能高壓大功率輸入輸出充放電的需求。當(dāng)電池組中的單體電池soc不均衡時(shí)，可能導(dǎo)致降低系統(tǒng)容量、縮短循環(huán)壽命及其他安全隱患。

2、soc(state?of?charge)均衡控制方法主要用于電池管理系統(tǒng)(bms)中，以確保電池組中每個(gè)單體電池的充電狀態(tài)一致。這種方法對(duì)于延長(zhǎng)電池使用壽命、提高電池性能和安全性至關(guān)重要。常見(jiàn)的soc均衡控制方法包括：被動(dòng)均衡：通過(guò)電阻將多余電量從電量較高的電池釋放到地面。主動(dòng)均衡：通過(guò)電能轉(zhuǎn)移，將電量從電量較高的電池轉(zhuǎn)移到電量較低的電池?？梢圆捎秒娙荨㈦姼械葍?chǔ)能元件，或者利用dc-dc變換器。組合均衡技術(shù)：結(jié)合被動(dòng)和主動(dòng)均衡策略，根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇不同的均衡方法，以優(yōu)化系統(tǒng)性能和成本。

3、然而，現(xiàn)有技術(shù)中的soc均衡控制方法具有以下缺陷：

4、被動(dòng)均衡：能量損耗，被動(dòng)均衡通過(guò)將多余電量以熱量形式散失，導(dǎo)致顯著的能量浪費(fèi)。這不僅降低了整體能效，也使得系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行時(shí)變得不經(jīng)濟(jì)。效率低，由于需要消耗多余的電能來(lái)實(shí)現(xiàn)均衡，因此充電和放電的整體效率受到影響，特別是在大規(guī)模電池組中，浪費(fèi)的能量會(huì)更加明顯。時(shí)間要求，被動(dòng)均衡通常需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)完成均衡過(guò)程，尤其是當(dāng)電池組中的單體電池差異較大時(shí)，這可能導(dǎo)致電池組在特定工作條件下無(wú)法快速恢復(fù)到最佳狀態(tài)。無(wú)法改善老化電池，對(duì)老化或性能下降的單體電池，采用被動(dòng)均衡并不能有效補(bǔ)償其容量衰減，反而可能進(jìn)一步加重其他電池的負(fù)擔(dān)。產(chǎn)生熱量問(wèn)題，由于多余電能以熱量形式釋放，可能導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)熱，從而影響電池組的安全性和可靠性。

5、主動(dòng)均衡：復(fù)雜性高，主動(dòng)均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要更多的電路、控制算法和元件，增加了設(shè)計(jì)難度和制造成本。此外，在系統(tǒng)維修和故障處理時(shí)也面臨挑戰(zhàn)。成本上升，由于涉及到額外的硬件組件和復(fù)雜的控制策略，主動(dòng)均衡技術(shù)的初始投資和維護(hù)成本相對(duì)較高，這對(duì)整體項(xiàng)目預(yù)算產(chǎn)生壓力?？刂齐y度，主動(dòng)均衡需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)電池組內(nèi)各單體電池的狀態(tài)，以確保能量傳遞過(guò)程的精確控制。在動(dòng)態(tài)負(fù)載條件下，這種控制的復(fù)雜性和嚴(yán)謹(jǐn)性尤為突出。散熱問(wèn)題，雖然主動(dòng)均衡能夠提高能效，但在能量轉(zhuǎn)移過(guò)程中，可能會(huì)有額外的熱量產(chǎn)生，需考慮有效的散熱措施，以避免對(duì)電池組造成損害?？煽啃钥简?yàn)，由于系統(tǒng)復(fù)雜性增加，可能引入新的故障模式。主動(dòng)均衡系統(tǒng)對(duì)每個(gè)電池的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制也需要高可靠性的硬件支持。

6、組合均衡：系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性：組合均衡技術(shù)結(jié)合了被動(dòng)和主動(dòng)均衡的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也帶來(lái)了更高的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性，需要更強(qiáng)的工程能力和技巧。運(yùn)行成本增加，由于需要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)均衡方案的功能，組合均衡技術(shù)的實(shí)施和維護(hù)成本往往比單一技術(shù)更高，這可能會(huì)影響其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。協(xié)調(diào)問(wèn)題，在實(shí)際應(yīng)用中，不同均衡策略之間需要良好的協(xié)調(diào)，以確保系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。若未能妥善管理，可能導(dǎo)致均衡效果不佳，甚至引發(fā)其他問(wèn)題。依賴先進(jìn)的控制算法，組合均衡技術(shù)通常需要復(fù)雜的控制算法進(jìn)行管理，這對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算能力和響應(yīng)速度提出了更高的要求，同時(shí)也可能導(dǎo)致潛在的可靠性問(wèn)題。

7、因此，需要一種電池壽命長(zhǎng)、能耗低、控制均衡的soc控制方法來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：儲(chǔ)能系統(tǒng)sclbc多電池模組soc主動(dòng)均衡控制方法，充電過(guò)程控制方法a、放電過(guò)程控制方法b；

2、所述充電過(guò)程控制方法a包括以下步驟：

3、步驟a1：將各單體電池pack的soc記錄編號(hào)，獲取soc的最大值socmax、最小值socmin與平均值socave；

4、步驟a2：計(jì)算出soc最大值與soc最小值之差記為r，計(jì)算sochi＝1/(soci+δ)+α；

5、步驟a3：當(dāng)r＞ε％時(shí)，將soc值最大的電池pack旁路并返回步驟a1；當(dāng)r＜ε％時(shí)，以soc為尺度將各pack分組；

6、步驟a4：通過(guò)sochi計(jì)算各模組的調(diào)節(jié)量，總量設(shè)置為tsoch；

7、步驟a5：計(jì)算范圍內(nèi)最大調(diào)節(jié)量pmax；其中，pmax＝1/tsoch/(socmin+δ)+α/tsoch；

8、步驟a6：確定調(diào)節(jié)范圍；當(dāng)soci-socave＜-βsocave時(shí)，在范圍內(nèi)，對(duì)soc較小的電池pack，調(diào)節(jié)其給定比例為pmax，而其余pack的給定調(diào)節(jié)以計(jì)算所得自主調(diào)節(jié)；

9、當(dāng)soci-socave≥-βsocave時(shí)，在范圍外，對(duì)soc較小的電池pack，調(diào)節(jié)其給定為上限值，而其余pack的給定調(diào)節(jié)均按計(jì)算所得自主確定；

10、其中，系數(shù)β取值范圍為5％～20％；

11、步驟a7：調(diào)節(jié)量約束；當(dāng)滿足調(diào)節(jié)量約束條件時(shí)，進(jìn)行極差限值的判斷；否則，添加修正量后返回步驟a3中的以soc為尺度將各pack分組；

12、步驟a8：當(dāng)極差小于限值ζ時(shí)下發(fā)控制指令；否則，添加修正量后返回步驟a3中的以soc為尺度將各pack分組；

13、所述放電過(guò)程控制方法b包括以下步驟：

14、步驟b1：將各單體電池pack的soc記錄編號(hào)，獲取soc的最大值socmax、最小值socmin與平均值socave；

15、步驟b2：計(jì)算出soc最大值與soc最小值之差記為r，計(jì)算sochi＝1/(1-soci+δ)+α；

16、步驟b3：當(dāng)r＞ε％時(shí)，將soc值最大的電池pack旁路并返回步驟b1；當(dāng)r＜ε％時(shí)，以soc為尺度將各pack分組；

17、步驟b4：通過(guò)sochi計(jì)算各模組的調(diào)節(jié)量，總量設(shè)置為tsoch；

18、步驟b5：計(jì)算范圍內(nèi)最大調(diào)節(jié)量pmax；其中，pmax＝1/tsoch/(1-socmax+δ)+α/tsoch；

19、步驟b6：確定調(diào)節(jié)范圍；當(dāng)soci-socave＞βsocave時(shí)，在范圍內(nèi)，對(duì)soc較大的電池pack，調(diào)節(jié)其給定比例為pmax，而其余pack的給定調(diào)節(jié)以計(jì)算所得自主調(diào)節(jié)；

20、當(dāng)soci-socave≤βsocave時(shí)，在范圍外，對(duì)soc較大的電池pack，調(diào)節(jié)其給定為上限值，而其余pack的給定調(diào)節(jié)均按計(jì)算所得自主確定；

21、其中，系數(shù)β取值范圍為5％～20％；

22、步驟b7：調(diào)節(jié)量約束；當(dāng)滿足調(diào)節(jié)量約束條件時(shí)，進(jìn)行極差限值的判斷；否則，添加修正量后返回步驟b3中的以soc為尺度將各pack分組；

23、步驟b8：當(dāng)極差小于限值ζ時(shí)下發(fā)控制指令；否則，添加修正量后返回步驟b3中的以soc為尺度將各pack分組。

24、優(yōu)選的，所述步驟a4、步驟b4中，

25、向電池側(cè)輸入時(shí)，即步驟a4中：

26、tsoch＝∑valctrl

27、

28、由電池側(cè)輸出時(shí)，即步驟b4中：

29、tsoch＝∑valctrl

30、

31、優(yōu)選的，所述步驟a1、步驟b1中，平均值socave為：

32、優(yōu)選的，所述soc的值表示為：

33、

34、其中，soc0表示soc初始值，ce表示電池容量，iin表示電池電流。

35、優(yōu)選的，所述控制方法中的儲(chǔ)能系統(tǒng)包括：由內(nèi)部多個(gè)電芯串聯(lián)而成的單電池模組、負(fù)責(zé)電能的雙向流動(dòng)傳輸?shù)膁c-dc變換器、包含bms的采樣設(shè)備、多模組串聯(lián)接入母線合電壓供能的能量總線；采樣設(shè)備用于采集電池模組及其內(nèi)部電芯的數(shù)據(jù)、獲取功率回路中的信息；能量總線用于對(duì)外輸出電能。

36、更優(yōu)的，所述電池模組及其內(nèi)部電芯的數(shù)據(jù)包括：溫度、電壓、電流、濕度；功率回路中的信息包括：電壓、電流。

37、本發(fā)明的有益效果是：

38、1.本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池的狀態(tài)，分析出適合的工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)各電池的工作模式以調(diào)整工作狀態(tài)，提高電池壽命，確保能耗盡可能最低以及均衡控制的完全實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的控制方法條件受限、控制方法不完善問(wèn)題。

39、2.本發(fā)明在功率電路的硬件基礎(chǔ)上，使用軟控制方式，不額外加入均衡電路，克服了純硬件控制中能耗型與非能耗型(被動(dòng)均衡與主動(dòng)均衡)方法的能量耗散與硬件耗費(fèi)等缺陷，同時(shí)，具有廣泛性、普適性，不針對(duì)特定電路拓?fù)?，運(yùn)行快速，穩(wěn)定可靠。