液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于液流儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液流儲能電池充放電控制系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，中國電力負荷增長迅速，不少地區(qū)出現(xiàn)了電力供需的矛盾，特別是在迎峰度 冬夏期間，高峰負荷往往受到發(fā)電能力和電網(wǎng)安全的限制，需要按地區(qū)和時間合理安排電 力負荷，調(diào)配電力供應(yīng)以充分利用電能，緩解電網(wǎng)壓力而電池儲能系統(tǒng)是當(dāng)今電網(wǎng)系統(tǒng)的 重要組成部分之一，對液流電池的充放電過程進行監(jiān)測和控制是防止液流電池過充的重要 手段，目前常用的電池充放電控制方式通常以電壓或電流為判斷依據(jù)，對電池的充放電過 程進行控制，如恒壓限流充電等，但是，恒壓限流的充電控制方式其精度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)， 針對液流儲能電池高壓大容量的特點，依據(jù)精準的SOC計算結(jié)果作為充放電控制依據(jù)。
[0004] 本實用新型的技術(shù)方案是：一種液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，包括主控板和至 少兩個控制單元，每個控制單元連接一個數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路采集電池 模組的參數(shù)信息經(jīng)控制單元發(fā)送給主控板。所述控制單元包括微處理器和充放電控制單 元，微處理器接收數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路的數(shù)據(jù)信息上傳給主控板，并接收主控板的指令控制 充放電控制單元。所述數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路包括信息采集單元、多采樣率處理單元和信號預(yù) 處理單元，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后變成離散信號，根據(jù)抽樣因子對離散振動信號進行 多采樣率處理。所述信息采集單元包括溫度檢測單元、電壓檢測單元和電流采樣單元。所 述電流采樣單元采用霍爾電流傳感器。所述數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路和控制單元之間還連接有光 耦隔離模塊，數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路采集的數(shù)字信號經(jīng)過光耦隔離模塊后輸入控制單元。
[0005] 本實用新型有如下積極效果：本實用新型系統(tǒng)通過SOC狀態(tài)來判進行充放電控 制，相比于傳統(tǒng)的單一電流控制，精度更高。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本實用新型【具體實施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0007] 圖2為本實用新型【具體實施方式】的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0008] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的【具體實施方式】如所涉及的各 構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工 藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本實用新型的發(fā)明 構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準確和深入的理解。
[0009] 首先，將整個電池系統(tǒng)分為多個模塊，本實用新型選用4組，每個模塊對應(yīng)一組充 放電管理控制單元。最后由主控板統(tǒng)一管理。硬件電路框圖如圖1:控制單元分別控制對 應(yīng)的電池模組的充放電控制過程，由主控板來匹配4個單元之間的工作的平衡性。其控 制依據(jù)并不以通常的電壓電流作為主判別依據(jù)，而是依據(jù)電池的電池荷電狀態(tài)（State of Charge，S0C)作為判別依據(jù)，輔以電壓電流為判據(jù)的保護功能。這樣能更準確的控制電池 的工作過程，更好的延長電池的循環(huán)壽命和更準確的體現(xiàn)電池的工作狀態(tài)。
[0010] 電池荷電狀態(tài)（State of Charge，S0C)的準確估計是動力電池充放電控制和能源 優(yōu)化管理的重要依據(jù)，直接影響電池的使用壽命。可見，電池剩余電量的準確測量是非常關(guān) 鍵的問題。但電池 SOC不能直接測量，只能通過電池端電壓、充放電電流及內(nèi)阻等參數(shù)來估 算其大小。而這些參數(shù)還會受到電池老化、環(huán)境溫度變化及汽車行駛狀態(tài)等多種不確定因 素的影響，因此準確的SOC估計已成為電池管理系統(tǒng)中亟待解決的問題。
[0011] 儲能系統(tǒng)包含多組電池模組，為了更好的利用可再生能源，最大限度的保護電池 模組，主控板對電池模組的充放電電流以及電壓進行測量，以估算電池模組內(nèi)電池儲量，避 免對電池過度充放。
[0012] 控制單元通過數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路連接電池模組，數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路采集電池模組 的充放電電流、電壓和溫度。本實用新型的數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路集成了信息采集單元、信號預(yù) 處理單元和多采樣率處理單元，首先，信息采集單元包括溫度檢測單元、電壓檢測單元和電 流采樣單元。信息采集單元采集電池模組的充放電電流和電壓，并將采集到的電流和電壓 信號經(jīng)預(yù)處理后變成離散信號；然后，根據(jù)抽樣因子對離散振動信號進行多采樣率處理，然 后通過RS485或者RS232發(fā)送到控制單元，通過控制單元分析接收到的信號來識別設(shè)備的 狀態(tài)。多采樣率信號處理技術(shù)通過一個信號處理系統(tǒng)中采用兩個或兩個以上的采樣速率， 可以減少存儲量、降低計算復(fù)雜度，以便于信號的存儲、傳遞和處理，多采樣率信號處理首 先得到抽樣因子，再根據(jù)抽樣因子來構(gòu)造低通濾波器，對振動信號抗混疊低通濾波后進行 二次抽樣處理。控制單元包括微處理器和充放電控制單元，微處理器接收數(shù)據(jù)采集調(diào)理電 路的數(shù)據(jù)信息上傳給主控板，并接收主控板的指令控制充放電控制單元。
[0013] 電池組在實際工況中，電流的變化范圍為-200A至+500A (精度：1A)之間，為了保 證電流采集的精度，采用全范圍等精度較高的分流器檢測電池組總電流，信號經(jīng)調(diào)理后送 入高速AD進行數(shù)模轉(zhuǎn)換和電流積分運算，數(shù)字信號經(jīng)光耦隔離后輸入主控模塊進行處理， 電流的檢測一般采用霍爾電流傳感器。
[0014] 檢測電池模組的溫度一方面為了防止電池組溫度過高和溫差過大，防止發(fā)生安全 事故；另一方面，根據(jù)電池組的溫度判斷電池模組的工作狀態(tài)，為SOC修正提供依據(jù)。檢測 溫度一般是在電池組中加入多個溫度傳感器，檢測電池組中各個點的溫度。
[0015] 選取電池充放電電流為系統(tǒng)輸入量，電池 SOC為狀態(tài)變量，電池電壓為系統(tǒng)輸出 量。離散系統(tǒng)中，在每個采樣點對電池特性參數(shù)進行采樣，作為系統(tǒng)輸入量，算法結(jié)合當(dāng)前 時刻測得的輸入量和上一時刻的狀態(tài)估計值，完成對狀態(tài)變量和輸出量的更新。本實用新 型采用擴展卡爾曼濾波算法，計算電池的S0C，其迭代步驟如下：
[0016] 步驟（1):首先確定參數(shù)Α,μ，Ck。
[0017]
【主權(quán)項】
1. 一種液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，其特征在于：包括主控板和至少兩個控制單 元，每個控制單元連接一個數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路采集電池模組的參數(shù)信 息經(jīng)控制單元發(fā)送給主控板。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述控制單元 包括微處理器和充放電控制單元，微處理器接收數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路的數(shù)據(jù)信息上傳給主控 板，并接收主控板的指令控制充放電控制單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集 調(diào)理電路包括信息采集單元、多采樣率處理單元和信號預(yù)處理單元，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù) 處理后變成離散信號，根據(jù)抽樣因子對離散振動信號進行多采樣率處理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述信息采集 單元包括溫度檢測單元、電壓檢測單元和電流采樣單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電流采樣 單元采用霍爾電流傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)采集 調(diào)理電路和控制單元之間還連接有光耦隔離模塊，數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路采集的數(shù)字信號經(jīng)過 光耦隔離模塊后輸入控制單元。
【專利摘要】本實用新型涉及一種液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)，包括主控板和至少兩個控制單元，每個控制單元連接一個數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路采集電池模組的參數(shù)信息經(jīng)控制單元發(fā)送給主控板?？刂茊卧ㄎ⑻幚砥骱统浞烹娍刂茊卧⑻幚砥鹘邮諗?shù)據(jù)采集調(diào)理電路的數(shù)據(jù)信息上傳給主控板，并接收主控板的指令控制充放電控制單元。本實用新型提供的液流儲能電池充放電控制系統(tǒng)及方法，針對液流儲能電池高壓大容量的特點，依據(jù)精準的SOC計算結(jié)果作為充放電控制依據(jù)?？刂凭雀摺?br>【IPC分類】H02J7-00
【公開號】CN204497784
【申請?zhí)枴緾N201520161037
【發(fā)明人】付源
【申請人】安徽美能儲能系統(tǒng)有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月20日