起點(diǎn)SOC i分別下 降至S0C2a、S0C2b、SOC2。（其中a、b、c分別代表某個(gè)電池組），則有：
[0070] Δ SOCa= SOC !-SOC2a,
[0071] Δ SOCb= SOC !-SOC2b,
[0072] Δ SOCc= SOC !-SOC2c,
[0073] 以圖中標(biāo)示為例，Λ S0Ca〈 Λ S0Cb〈 Λ S0Cc，則3個(gè)電池組中，a的健康狀態(tài)最優(yōu)， b次之，c最差。此圖用于測(cè)定所有電池組的相對(duì)S0H。
[0074] 圖4(a)為一種本發(fā)明提出的新SOC變化路徑的示例。其中不同健康狀態(tài)電池組 的放電深度有所差異。te指整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃運(yùn)行時(shí)間。以放電為例，SOH較高的電池組的SOC 的變化路徑對(duì)應(yīng)圖4中更靠近橫坐標(biāo)軸的弧線。
[0075] 圖4(b)為實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的充放電控制策略，目的是確定某電池組SOC參考值。
[0076] 設(shè)圖中SOCl到t2的直線是直線測(cè)定的所有電池組的平均值，SOCl到t2的曲線 是某電池組預(yù)設(shè)的SOC路徑。
[0077] 由于實(shí)際應(yīng)用中，電池組SOC值變化不會(huì)太快，也為了避免引入SOC的測(cè)算誤差 進(jìn)而影響到控制器的輸出性能。本發(fā)明提出了首先測(cè)得的所有電池組的荷電狀態(tài)平均值 SOCave，找到其在預(yù)先設(shè)定的電池組荷電狀態(tài)變化路徑圖中的位置，做平行于縱軸的直線， 該直線與某預(yù)設(shè)的電池組荷電狀態(tài)變化曲線的交點(diǎn)即為此時(shí)該電池組的荷電狀態(tài)參考值 SOCi' 〇
[0078] 圖5為一種電池 SOC控制模塊圖。在收到各組電池測(cè)得的SOC平均值后，向?qū)崟r(shí)數(shù) 字控制器輸入每組電池測(cè)得的的SOC平均值（圖5中SOC 1)以及此電池組SOC參考值（圖 5中SOCV )，后者減前者，差值經(jīng)過(guò)比例控制器（圖5中P)變換后所得數(shù)值的相反數(shù)加1， 最終輸出各電池荷電狀態(tài)控制模塊的調(diào)制參考指令值（附圖5中D 1)。
[0079] 由于每個(gè)電池組的SOC值在各段時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過(guò)平均處理，因而本發(fā)明提出的電 池充放電控制策略更利于減少SOC的估算誤差。
[0080] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方法，其特征是，通過(guò)測(cè) 量電池組荷電狀態(tài)的變化率，確定所有電池組的相對(duì)健康狀態(tài)；在滿足充放電功率要求及 輸出波形質(zhì)量的情況下，模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中的各個(gè)子模塊按照設(shè)定的優(yōu)化管理 指令對(duì)電池組的健康狀態(tài)進(jìn)行均衡控制。2. 如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，包括以下步驟： 步驟（1):各橋臂的子模塊電池組進(jìn)行充/放電運(yùn)行，測(cè)量各個(gè)子模塊電池組的荷電狀 態(tài)，根據(jù)各電池組荷電狀態(tài)的變化率判斷各電池組的相對(duì)健康狀態(tài)，計(jì)算所有電池組的相 對(duì)健康狀態(tài)平均值并對(duì)所有電池組的健康狀態(tài)進(jìn)行排序； 步驟（2):模塊化多電平變換器的控制單元依據(jù)電池組相對(duì)健康狀態(tài)的排序情況，預(yù) 設(shè)各個(gè)子模塊電池組的荷電狀態(tài)變化曲線； 步驟（3):計(jì)算所有電池組的平均荷電狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)值，設(shè)定每個(gè)電池組的荷電狀態(tài) 參考值，根據(jù)預(yù)設(shè)的各個(gè)子模塊電池組的荷電狀態(tài)參考值與對(duì)應(yīng)子模塊測(cè)得的荷電狀態(tài)的 差值分配子模塊電池組的充/放電功率； 步驟（4):子模塊電池組的充、放電功率通過(guò)控制子模塊中開(kāi)關(guān)器件的調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，所述步驟（1)的具體方法為： 當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中所有電池組的荷電狀態(tài)均在正常運(yùn)行范圍內(nèi)時(shí)，各電池組進(jìn)行充放電運(yùn) 行，測(cè)量系統(tǒng)充放電運(yùn)行過(guò)程中各電池組的SOC值變化情況，以此衡量各電池組的相對(duì)健 康狀態(tài)；在等效的同等充放電功率下，電池組的SOC值變化越大，則電池組的相對(duì)健康狀態(tài) 越差，并據(jù)此對(duì)各電池組的相對(duì)健康狀態(tài)進(jìn)行排序。4. 如權(quán)利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，所述步驟（2)中荷電狀態(tài)變化曲線具體為： 所有電池組SOC值并非傳統(tǒng)控制方式下的一致變化，而是以預(yù)先設(shè)定的各個(gè)子模塊電 池組的荷電狀態(tài)變化曲線變化； 對(duì)通過(guò)步驟（1)得到的電池組的相對(duì)健康狀態(tài)進(jìn)行分類，首先找到最接近于相對(duì)健康 狀態(tài)平均值的電池組，健康狀態(tài)高于平均值的電池組分為第一組，健康狀態(tài)低于平均值的 電池組分為第二組； 預(yù)先設(shè)定各個(gè)子模塊電池組的荷電狀態(tài)變化曲線時(shí)，第一組電池組的荷電狀態(tài)低于所 有電池組的平均荷電狀態(tài)，并且相對(duì)健康狀態(tài)最高的電池組的荷電狀態(tài)距離平均荷電狀態(tài) 最遠(yuǎn)；同理，第二組電池組的荷電狀態(tài)高于所有電池組的平均荷電狀態(tài)，并且相對(duì)健康狀態(tài) 最低的電池組的荷電狀態(tài)距離平均荷電狀態(tài)最遠(yuǎn)；其余各電池組的荷電狀態(tài)依據(jù)相對(duì)健康 狀態(tài)值的排序情況依次設(shè)定。5. 如權(quán)利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，所述步驟（3)中，計(jì)算所有電池組的平均荷電狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)值的具體方法 為： 將測(cè)得的所有電池組的平均荷電狀態(tài)SOCave作為改變電池實(shí)時(shí)輸出功率出力占比的 節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)測(cè)得的所有電池組的荷電狀態(tài)平均值SOCave，找到其在預(yù)先設(shè)定的電池組荷電狀 態(tài)變化路徑圖中的位置，做平行于縱軸的直線，該直線與其他預(yù)設(shè)的電池組荷電狀態(tài)變化 曲線的交點(diǎn)，即得到某電池組荷電狀態(tài)參考值SOCi'。6. 如權(quán)利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，所述步驟（4)的具體方法為： 將得到的每組電池組SOC參考值減去此電池實(shí)際測(cè)得的SOC值，差值經(jīng)過(guò)比例控制器 變換后所得數(shù)值的相反數(shù)加1，最終輸出各電池荷電狀態(tài)控制模塊的調(diào)制參考指令值；通 過(guò)改變子模塊中開(kāi)關(guān)器件的調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各子模塊電池組的充、放電運(yùn)行；同時(shí)BMS實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)校正每個(gè)電池組的運(yùn)行狀態(tài)。7. 如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是， 隨著電池儲(chǔ)能系統(tǒng)工作時(shí)間的增加及循環(huán)次數(shù)的增多，不同電池組的SOH差異會(huì)逐漸 縮減，累計(jì)差值達(dá)到一定循環(huán)次數(shù)后，重新對(duì)所有電池組的健康狀態(tài)進(jìn)行排序，調(diào)整不同電 池組的充放電功率分配；直至最終不同電池組的SOH趨于一致。8. 如權(quán)利要求1所述的一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，不同電池組實(shí)時(shí)輸入/輸出功率相對(duì)于總功率的占比隨荷電狀態(tài)的變化而 變化。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方法，通過(guò)測(cè)量電池組荷電狀態(tài)的變化率，確定所有電池組的相對(duì)健康狀態(tài)；預(yù)設(shè)各個(gè)子模塊電池組的荷電狀態(tài)變化曲線；據(jù)其實(shí)時(shí)分配不同電池組實(shí)時(shí)輸入/輸出功率相對(duì)于總功率的占比，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)在充/放電狀態(tài)下均衡各電池組的SOH，最終縮小各電池組SOH的差異。本發(fā)明同時(shí)在個(gè)別電池組性能下降時(shí)，能夠通過(guò)控制MMC相應(yīng)模塊減少其放電倍率和放電深度加以保護(hù)；并且降低了模塊化多電平電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱管理的要求。
【IPC分類】H02J3/28, H01M10/44
【公開(kāi)號(hào)】CN105048484
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510567724
【發(fā)明人】高峰, 張倩
【申請(qǐng)人】山東大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年9月8日

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