一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法，包括：系統(tǒng)初始化后，控制器檢測光伏電壓是否正常；根據(jù)光伏電壓的正常與否，去控制光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)；在蓄電池對負(fù)載供電或蓄電池充電的過程中，進(jìn)行安時積分、測量環(huán)境溫度，并結(jié)合溫度補(bǔ)償系數(shù)???????????????????????????????????????????????、用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子對蓄電池的實際電量進(jìn)行修正，并對剩余電量進(jìn)行估算。本發(fā)明專利技術(shù)通過對蓄電池的充放電電流、端電壓、內(nèi)阻、溫度進(jìn)行實時在線檢測，對光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，實時準(zhǔn)確地在線估算出蓄電池剩余電量。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法
本專利技術(shù)涉及蓄電池充放電控制與管理
，尤其是一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法。
技術(shù)介紹
蓄電池作為一種儲能設(shè)備，具有電壓穩(wěn)定、供電可靠等特點，已被廣泛應(yīng)用于光伏系統(tǒng)、不間斷電源和電動汽車等領(lǐng)域。在光伏與市電互補(bǔ)的供電系統(tǒng)中，蓄電池為系統(tǒng)實現(xiàn)電能儲存、能量合理調(diào)配等發(fā)揮著不可或缺的作用。蓄電池一般串聯(lián)成蓄電池組以滿足高電壓大容量的使用要求。由于單體電池性能的差異，以及受環(huán)境溫度變化、過充放電等因素的影響等，電池組性能取決于性能最差的單體電池，如果沒有采取合理有效的監(jiān)測管理措施，會加速電池組性能的衰退，導(dǎo)致電池組提前報廢。電池監(jiān)測管理系統(tǒng)包括充放電控制、參數(shù)測量、剩余電量估計、壽命估計、故障診斷等。其中，剩余電量估計是電池管理系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是蓄電池電量的準(zhǔn)確反映，也是電池充放電控制和均衡控制的主要依據(jù)。雖然，近年來人們對電池容量估算方法進(jìn)行了大量研究，并取得了不少成果，然而在應(yīng)用方面并沒有獲得很好的效果。在工程應(yīng)用中廣泛使用安時積分和開路電壓組合方法估算容量，該方法雖然能夠減少誤差，卻并沒有解決誤差的根源；而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卡爾曼濾波、模糊控制等運算結(jié)果受電池模型和訓(xùn)練數(shù)據(jù)影響較大，而且算法復(fù)雜。由于電池充放電電流、端電壓、溫度、自放電、老化程度等因素都影響電池容量，所以，應(yīng)充分考慮這些因素的影響，并結(jié)合工程應(yīng)用特點尋求發(fā)現(xiàn)具有真正應(yīng)用價值的在線剩余電量準(zhǔn)確估計方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種通過對蓄電池的充放電電流、端電壓、內(nèi)阻、溫度進(jìn)行實時在線檢測，對光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，實時準(zhǔn)確地在線估算出蓄電池剩余電量的光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了以下技術(shù)方案：一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法，該方法包括下列順序的步驟：(1)系統(tǒng)初始化后，控制器檢測光伏電壓是否正常，即光伏系統(tǒng)是否能正常發(fā)電；(2)若步驟一的判斷結(jié)果為是，則控制市電供電繼電器K1、蓄電池供電繼電器K2斷開，由光伏對負(fù)載供電，打開MOS管Q1，控制MOS管Q1進(jìn)行最大功率跟蹤控制；接著，判斷是否同時滿足光伏功率夠用且蓄電池的電量已經(jīng)小于等于下限，即Q≤Qmin，若滿足，則打開MOS管Q2，控制MOS管Q2給蓄電池充電，并設(shè)置正在充電標(biāo)志；否則，關(guān)斷MOS管Q2，清除正在充電標(biāo)志，檢測并計算蓄電池電壓回升速率，修正Vm、Vn，檢測并計算蓄電池內(nèi)阻，修正Rm、Rn；(3)若步驟一的判斷結(jié)果為否，蓄電池的電量大于下限，即Q＞Qmin，且蓄電池并非處于充電狀態(tài)，則閉合蓄電池供電繼電器K2，關(guān)斷MOS管Q1、Q2，由蓄電池對負(fù)載供電；若蓄電池正在充電，或蓄電池對負(fù)載供電至Q≤Qmin，則閉合市電供電繼電器K1，由市電對負(fù)載供電，并對蓄電池充電，同時設(shè)置正在充電標(biāo)志；(4)在蓄電池對負(fù)載供電或蓄電池充電的過程中，進(jìn)行安時積分、測量環(huán)境溫度，并結(jié)合溫度補(bǔ)償系數(shù)ηtem、用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子ηhea對蓄電池的實際電量進(jìn)行修正，并對剩余電量進(jìn)行估算；所述市電供電繼電器K1的一端接市電輸入端，另一端與整流橋B1的輸入端相連，整流橋B1的輸出端分別與濾波電容C1、濾波電容C2、二極管D2的陽極相連，二極管D2的陰極分別與二極管D1的陰極、濾波電容C3、濾波電容C4、取樣電阻R2、MOS管Q1的漏極相連，取樣電阻R2和取樣電阻R3串聯(lián)，MOS管Q1的源極分別與續(xù)流二極管D3的陰極、濾波電感L1的一端相連，濾波電感L1的另一端接MOS管Q2的漏極，MOS管Q2的源極分別與蓄電池電壓的取樣電阻R6、蓄電池供電繼電器K2的一端、蓄電池的正極相連，蓄電池電壓的取樣電阻R6與蓄電池電壓的取樣電阻R7串聯(lián)，蓄電池供電繼電器K2的另一端接J3負(fù)載接入端；光伏輸入端J1的第一輸出端與二極管D1的陽極相連，光伏輸入端J1的第二輸出端與取樣電阻R0的一端相連，取樣電阻R0的另一端與濾波電容C1、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4、取樣電阻R3、續(xù)流二極管D3、取樣電阻R7共地，ABCDEFGHIJKL均為控制器的端口，其中，A為市電供電繼電器K1的控制端口、L為蓄電池供電繼電器K2的控制端口、BC為光伏或市電供電電流的取樣端口、HI為蓄電池充放電電流的取樣端口、D為光伏或市電電壓的取樣端口、G為蓄電池電壓的取樣端口、EF分別為Q1Q2的控制端口、JK為蓄電池端電壓的取樣端口。所述光伏功率夠用是指太陽能電池板提供的光伏功率大于等于負(fù)載所需功率。蓄電池在線修正的容量估算模型為：式中：β為比例系數(shù)，其值在0.8至1.0之間，根據(jù)電池的具體情況通過實驗確定；Q為蓄電池在t1時刻的電量；Q*為蓄電池的標(biāo)稱電量；ΔQ為蓄電池初始電量校正值，即實際電量與標(biāo)稱電量Q*之差；為安時積分項，安時積分項中的I(t)為蓄電池充、放電電流，通過在線檢測獲取，充電時取正、放電時取負(fù)；ηtem為溫度補(bǔ)償系數(shù)；ηhea為用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子。所述溫度補(bǔ)償系數(shù)ηtem的計算公式如下：ηtem＝1+K(T-25)其中，K的取值范圍在0.05～0.08之間；T為實際環(huán)境溫度；用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子ηhea的計算公式如下：ηhea＝ηrηv,0＜ηhea＜1其中，式中，ηr為用于表示蓄電池內(nèi)阻變化的健康因子；ηv為用于表示蓄電池電壓回升率變化的健康因子；Rk、Rk+1分別為第k和第k+1兩個相鄰檢測周期蓄電池的平均內(nèi)阻，單位為毫歐；Rm為全部奇數(shù)次檢測周期內(nèi)平均內(nèi)阻的乘積，Rn為全部偶數(shù)次檢測周期內(nèi)平均內(nèi)阻的乘積；Vk、Vk+1分別為第k和第k+1兩個相鄰檢測周期蓄電池電壓平均回升速率，單位為10-4伏/秒；Vm為全部奇數(shù)次檢測周期內(nèi)蓄電池電壓平均回升速率的乘積、Vn為全部偶數(shù)次檢測周期內(nèi)蓄電池電壓平均回升速率的乘積。所述Rk的測量方法如下：每次蓄電池充滿電并靜置一段時間后，由控制器測量蓄電池的內(nèi)阻并存儲在存儲器中，采用交流法或直流法中的一種進(jìn)行測量，每次的測量方法必須相同，每測量N次進(jìn)行一次均值濾波處理，得到一個均值Rk，k＝1,2,3,…，N取一個大于等于10的固定值。所述Vk的測量方法如下：每次蓄電池放電至某截止開路電壓Vo后，靜置并采樣開路電壓值，待電壓穩(wěn)定后取開路電壓值Vt和開路電壓回升時間t，計算電壓回升速率V1＝(Vt-Vo)/t，并存儲在控制器的存儲器中，每測量N次進(jìn)行一次濾波處理，得到一個均值Vk，k＝1,2,3,…，N取一個大于等于10的固定值。由上述技術(shù)方案可知，本專利技術(shù)先通過計算用于表示蓄電池內(nèi)阻變化的健康因子ηr，用于表示蓄電池電壓回升率變化的健康因子ηv，來計算基于它們的用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子ηhea；再通過用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子ηhea、安時積分項和溫度補(bǔ)償系數(shù)ηtem共同形成蓄電池在線修正的容量估算模型Q。系統(tǒng)初始化后，控制器檢測光伏電壓是否正常；根據(jù)光伏電壓的正常與否，去控制光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的工作狀態(tài)；在蓄電池對負(fù)載供電或蓄電池充電的過程中，進(jìn)行安時積分、測量環(huán)境溫度，并結(jié)合溫度補(bǔ)償系數(shù)ηtem、用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子ηhea對蓄電池的實際電量進(jìn)行修正，并對剩余電量本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法，該方法包括下列順序的步驟：（1）系統(tǒng)初始化后，控制器檢測光伏電壓是否正常，即光伏系統(tǒng)是否能正常發(fā)電；（2）若步驟一的判斷結(jié)果為是，則控制市電供電繼電器、蓄電池供電繼電器斷開，由光伏對負(fù)載供電，打開MOS管，控制MOS管進(jìn)行最大功率跟蹤控制；接著，判斷是否同時滿足光伏功率夠用且蓄電池的電量已經(jīng)小于等于下限，即，若滿足，則打開MOS管，控制MOS管給蓄電池充電，并設(shè)置正在充電標(biāo)志；否則，關(guān)斷MOS管，清除設(shè)置正在充電標(biāo)志，檢測并計算蓄電池電壓回升速率，修正、，檢測并計算蓄電池內(nèi)阻，修正、；（3）若步驟一的判斷結(jié)果為否，蓄電池的電量大于下限，即，且蓄電池并非處于充電狀態(tài)，則閉合蓄電池供電繼電器，關(guān)斷MOS管、，由蓄電池對負(fù)載供電；若蓄電池正在充電，或蓄電池對負(fù)載供電至，則閉合市電供電繼電器，由市電對負(fù)載供電，并對蓄電池充電，同時設(shè)置正在充電標(biāo)志；（4）在蓄電池對負(fù)載供電或蓄電池充電的過程中，進(jìn)行安時積分、測量環(huán)境溫度，并結(jié)合溫度補(bǔ)償系數(shù)、用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子對蓄電池的實際電量進(jìn)行修正，并對剩余電量進(jìn)行估算。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法，該方法包括下列順序的步驟：(1)系統(tǒng)初始化后，控制器檢測光伏電壓是否正常，即光伏系統(tǒng)是否能正常發(fā)電；(2)若步驟一的判斷結(jié)果為是，則控制市電供電繼電器K1、蓄電池供電繼電器K2斷開，由光伏對負(fù)載供電，打開MOS管Q1，控制MOS管Q1進(jìn)行最大功率跟蹤控制；接著，判斷是否同時滿足光伏功率夠用且蓄電池的電量已經(jīng)小于等于下限，即Q≤Qmin，若滿足，則打開MOS管Q2，控制MOS管Q2給蓄電池充電，并設(shè)置正在充電標(biāo)志；否則，關(guān)斷MOS管Q2，清除正在充電標(biāo)志，檢測并計算蓄電池電壓回升速率，修正Vm、Vn，檢測并計算蓄電池內(nèi)阻，修正Rm、Rn；(3)若步驟一的判斷結(jié)果為否，蓄電池的電量大于下限，即Q＞Qmin，且蓄電池并非處于充電狀態(tài)，則閉合蓄電池供電繼電器K2，關(guān)斷MOS管Q1、Q2，由蓄電池對負(fù)載供電；若蓄電池正在充電，或蓄電池對負(fù)載供電至Q≤Qmin，則閉合市電供電繼電器K1，由市電對負(fù)載供電，并對蓄電池充電，同時設(shè)置正在充電標(biāo)志；(4)在蓄電池對負(fù)載供電或蓄電池充電的過程中，進(jìn)行安時積分、測量環(huán)境溫度，并結(jié)合溫度補(bǔ)償系數(shù)ηtem、用于表示蓄電池健康狀況的綜合因子ηhea對蓄電池的實際電量進(jìn)行修正，并對剩余電量進(jìn)行估算；所述市電供電繼電器K1的一端接市電輸入端，另一端與整流橋B1的輸入端相連，整流橋B1的輸出端分別與濾波電容C1、濾波電容C2、二極管D2的陽極相連，二極管D2的陰極分別與二極管D1的陰極、濾波電容C3、濾波電容C4、取樣電阻R2、MOS管Q1的漏極相連，取樣電阻R2和取樣電阻R3串聯(lián)，MOS管Q1的源極分別與續(xù)流二極管D3的陰極、濾波電感L1的一端相連，濾波電感L1的另一端接MOS管Q2的漏極，MOS管Q2的源極分別與蓄電池電壓的取樣電阻R6、蓄電池供電繼電器K2的一端、蓄電池的正極相連，蓄電池電壓的取樣電阻R6與蓄電池電壓的取樣電阻R7串聯(lián)，蓄電池供電繼電器K2的另一端接J3負(fù)載接入端；光伏輸入端J1的第一輸出端與二極管D1的陽極相連，光伏輸入端J1的第二輸出端與取樣電阻R0的一端相連，取樣電阻R0的另一端與濾波電容C1、濾波電容C2、濾波電容C3、濾波電容C4、取樣電阻R3、續(xù)流二極管D3、取樣電阻R7共地，ABCDEFGHIJKL均為控制器的端口，其中，A為市電供電繼電器K1的控制端口、L為蓄電池供電繼電器K2的控制端口、BC為光伏或市電供電電流的取樣端口、HI為蓄電池充放電電流的取樣端口、D為光伏或市電電壓的取樣端口、G為蓄電池電壓的取樣端口、EF分別為Q1Q2的控制端口、JK為蓄電池端電壓的取樣端口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)蓄電池剩余電量的準(zhǔn)確估算方法，其特征在于：所述光伏功率夠用是指太陽能電池板提供的光伏功率大于等于負(fù)載所需功率。3.根據(jù)權(quán)利要求1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯照權(quán)，吳巨峰，魯博翰，王渭，俞越，陶劍峰，
申請(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，合肥翰譜節(jié)能控制設(shè)備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34