起點SOC i分別下 降至S0C2a、S0C2b、SOC2。（其中a、b、c分別代表某個電池組），則有：
[0070] Δ SOCa= SOC !-SOC2a,
[0071] Δ SOCb= SOC !-SOC2b,
[0072] Δ SOCc= SOC !-SOC2c,
[0073] 以圖中標示為例，Λ S0Ca〈 Λ S0Cb〈 Λ S0Cc，則3個電池組中，a的健康狀態(tài)最優(yōu)， b次之，c最差。此圖用于測定所有電池組的相對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指整個系統規(guī)劃運行時間。以放電為例，SOH較高的電池組的SOC 的變化路徑對應圖4中更靠近橫坐標軸的弧線。
[0075] 圖4(b)為實際運行過程中的充放電控制策略，目的是確定某電池組SOC參考值。
[0076] 設圖中SOCl到t2的直線是直線測定的所有電池組的平均值，SOCl到t2的曲線 是某電池組預設的SOC路徑。
[0077] 由于實際應用中，電池組SOC值變化不會太快，也為了避免引入SOC的測算誤差 進而影響到控制器的輸出性能。本發(fā)明提出了首先測得的所有電池組的荷電狀態(tài)平均值 SOCave，找到其在預先設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， 該直線與某預設的電池組荷電狀態(tài)變化曲線的交點即為此時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。在收到各組電池測得的SOC平均值后，向實時數 字控制器輸入每組電池測得的的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，差值經過比例控制器（圖5中P)變換后所得數值的相反數加1， 最終輸出各電池荷電狀態(tài)控制模塊的調制參考指令值（附圖5中D 1)。
[0079] 由于每個電池組的SOC值在各段時間間隔內經過平均處理，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] 上述雖然結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內。
【主權項】
1. 一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方法，其特征是，通過測 量電池組荷電狀態(tài)的變化率，確定所有電池組的相對健康狀態(tài)；在滿足充放電功率要求及 輸出波形質量的情況下，模塊化多電平電池儲能系統中的各個子模塊按照設定的優(yōu)化管理 指令對電池組的健康狀態(tài)進行均衡控制。2. 如權利要求1所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(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行充/放電運行，測量各個子模塊電池組的荷電狀 態(tài)，根據各電池組荷電狀態(tài)的變化率判斷各電池組的相對健康狀態(tài)，計算所有電池組的相 對健康狀態(tài)平均值并對所有電池組的健康狀態(tài)進行排序； 步驟（2):模塊化多電平變換器的控制單元依據電池組相對健康狀態(tài)的排序情況，預 設各個子模塊電池組的荷電狀態(tài)變化曲線； 步驟（3):計算所有電池組的平均荷電狀態(tài)的實時數值，設定每個電池組的荷電狀態(tài) 參考值，根據預設的各個子模塊電池組的荷電狀態(tài)參考值與對應子模塊測得的荷電狀態(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、放電功率通過控制子模塊中開關器件的調制信號實現。3. 如權利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，所述步驟（1)的具體方法為： 當儲能系統中所有電池組的荷電狀態(tài)均在正常運行范圍內時，各電池組進行充放電運 行，測量系統充放電運行過程中各電池組的SOC值變化情況，以此衡量各電池組的相對健 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，則電池組的相對健康狀態(tài) 越差，并據此對各電池組的相對健康狀態(tài)進行排序。4. 如權利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(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值并非傳統控制方式下的一致變化，而是以預先設定的各個子模塊電 池組的荷電狀態(tài)變化曲線變化； 對通過步驟（1)得到的電池組的相對健康狀態(tài)進行分類，首先找到最接近于相對健康 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； 預先設定各個子模塊電池組的荷電狀態(tài)變化曲線時，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；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；其余各電池組的荷電狀態(tài)依據相對健康 狀態(tài)值的排序情況依次設定。5. 如權利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，所述步驟（3)中，計算所有電池組的平均荷電狀態(tài)的實時數值的具體方法 為： 將測得的所有電池組的平均荷電狀態(tài)SOCave作為改變電池實時輸出功率出力占比的 節(jié)點； 根據測得的所有電池組的荷電狀態(tài)平均值SOCave，找到其在預先設定的電池組荷電狀 態(tài)變化路徑圖中的位置，做平行于縱軸的直線，該直線與其他預設的電池組荷電狀態(tài)變化 曲線的交點，即得到某電池組荷電狀態(tài)參考值SOCi'。6. 如權利要求2所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(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際測得的SOC值，差值經過比例控制器 變換后所得數值的相反數加1，最終輸出各電池荷電狀態(tài)控制模塊的調制參考指令值；通 過改變子模塊中開關器件的調制信號，實現各子模塊電池組的充、放電運行；同時BMS實時 監(jiān)測校正每個電池組的運行狀態(tài)。7. 如權利要求1所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是， 隨著電池儲能系統工作時間的增加及循環(huán)次數的增多，不同電池組的SOH差異會逐漸 縮減，累計差值達到一定循環(huán)次數后，重新對所有電池組的健康狀態(tài)進行排序，調整不同電 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. 如權利要求1所述的一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方 法，其特征是，不同電池組實時輸入/輸出功率相對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)明公開了一種模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方法，通過測量電池組荷電狀態(tài)的變化率，確定所有電池組的相對健康狀態(tài)；預設各個子模塊電池組的荷電狀態(tài)變化曲線；據其實時分配不同電池組實時輸入/輸出功率相對于總功率的占比，實現儲能系統在充/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)明同時在個別電池組性能下降時，能夠通過控制MMC相應模塊減少其放電倍率和放電深度加以保護；并且降低了模塊化多電平電池儲能系統的熱管理的要求。
【IPC分類】H02J3/28, H01M10/44
【公開號】CN105048484
【申請?zhí)枴緾N201510567724
【發(fā)明人】高峰, 張倩
【申請人】山東大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年9月8日

相關知識

智能電池管理系統優(yōu)化
《電池管理系統BMS》課件：優(yōu)化電池性能與安全
基于最優(yōu)電壓片段搜索的電池健康狀態(tài)評估方法及系統
新能源汽車電池管理系統優(yōu)化策略.pptx
優(yōu)化儲能類電池性能實施方案.pptx
《電池管理系統BMS》課件：優(yōu)化電池性能與安全.ppt
華能伊敏煤電申請一種電池儲能健康狀態(tài)評估專利，實現對電池儲能系統健康狀態(tài)的精確估計
電池管理系統（BMS）：確保電池安全和優(yōu)化性能的關鍵
電弧閃光保護電池能量存儲系統和轉換系統及保護方法
鋰離子電池儲能系統多時間尺度均衡方法

網址: 模塊化多電平電池儲能系統的電池健康狀態(tài)優(yōu)化控制方法 http://m.u1s5d6.cn/newsview1393768.html