一種電池儲能系統充放電電流限制方法
【專利摘要】一種電池儲能系統充放電電流限制方法，該方法將當前充電電池電壓值與電池充放電邊界電壓值，即電池充放電最高電壓和電池充放電最低電壓進行比較，得到電壓差；對電壓差進行比例積分(PI)運算，并用充電電池充放電電流閾值，即電池最大充電電流或電池最大放電電流對PI輸出進行限幅，得到當前電池可接受充放電電流值，再與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值進行比較，得到新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值；然后對儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流用戶給定值進行限幅，得到安全的充放電電流值。
【專利說明】—種電池儲能系統充放電電流限制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電池儲能系統充放電電流限制方法。
【背景技術】
[0002]發展可再生能源需要大規模蓄電，這就離不開儲能電池。目前，儲能電池主要包括鉛酸電池、鋰電池以及超級電容器等。儲能電池作為一個單獨的儲能裝置時，多應用于電動自行車、電動摩托車、電動汽車等領域；而當儲能電池作為需要配合系統功能使用的儲能單兀時，多用于風電、光伏發電的規模儲能方面。
[0003]目前，電池充放電保護方法一般設置最大充電保護電壓和最小放電保護電壓，通過檢測充電電池的電壓與保護電壓的差值來實現充放電保護。
[0004]專利200680021333.6《控制電池的充電/放電電壓的裝置和方法》針對混合車輛(HEV)中電池單元的過度充放電問題，提出一種依據電池單元狀態來控制功率限制的方法。該方法根據電池組的充電狀態(SOC)、溫度以及根據電池累計放電的退化率等因素估算電池組的可用最大充電和放電功率,從而控制電池組的充放電電壓，以防止各電池單元的性能隨著里程數增加而會產生偏差，導致有些電池單元會再在超過可用的充電及放電功率的情況下被充電或放電。
[0005]專利201010113302.1)《一種智能電池組智能充放電方法及裝置》提供一種智能電池組充放電方法及裝置，克服現有電池組的充電器在電池組使用不均衡的時候造成的部分電池過充欠充的缺陷，設有充電控制單元，該單元對電池輸出電壓進行采樣，并根據采樣信號向充電器發送指令，可以有效延長電池組的壽命。
[0006]專利201110058814.7《充電電池充放電保護方法及電路》針對目前技術中對充電保護電壓判定時容易受到偶然因素或者硬件引起的波動影響而造成誤判的缺陷，提供一種通過刪除異常值減小或去除偶然因素或硬件引起的波動的影響的電池充放電保護方法及電路。
[0007]上述方法均是沿著計算(或設定)的保護邊界值對充放電進行保護，有效限制電池用作獨立儲能裝置時的充放電電壓，從而防止過充欠充等損壞電池的現象發生，有效延長電池的使用壽命。但當儲能電池作為配合儲能系統功能使用的儲能單元時，往往需要根據系統要求，或充或放，并不一定在某次完全充放電完成后再進行下一次充放電，因此，上述方法無法滿足這種情況下的保護。
【發明內容】
[0008]本發明針對現有的充放電保護方法無法滿足儲能電池用于配合系統功能時的不足，提供了一種儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流限制方法。
[0009]本發明通過計算得到當前電池儲能系統狀態下的安全充放電電流范圍，可有效防止用戶給定電池充放電電流值超出安全范圍而導致電池過充過放，使得電池可以在保護邊界值范圍內進行多次充放電，更加安全可靠。
[0010]本發明的技術方案是:
[0011]一種電池儲能系統充放電電流限制方法，包括以下步驟:
[0012](I)對儲能雙向變流器電池儲能系統中當前充電電池的電壓進行采樣，得到當前充電電池的充放電電壓值；
[0013](2)將步驟(I)采樣得到的當前充電電池的充放電電壓值與設定的充電電池充放電電壓邊界值，即充電電池的充放電最高電壓值和充放電最低電壓值進行比較，得到電壓誤差;
[0014](3)對步驟(2)得到的電壓誤差進行PI控制，得到當前充電電池的充放電電流值；
[0015](4)對步驟(3)中得到的當前充電電池的充放電電流值進行限幅，即將當前充電電池的充放電電流值與設定的充電電池的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若當前充電電池的充放電電流值大于最大充電電流值或最大放電電流值，令當前充電電池的充放電電流值等于最大充電電流值或最大放電電流值；
[0016](5)將步驟(4)得到的限幅后的充放電電流值與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值進行比較，即將限幅后的充放電電流值與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值大于限幅后的充放電電流值，令當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值等于限幅后的充放電電流值，從而得到新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值；
[0017](6)將步驟(5)得到的新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值，對用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值進行限幅，即將用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值與新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最小放電電流值進行比較，若用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值大于新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值，令用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值等于新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值，從而得到儲能雙向變流器電池儲能系統安全的充放電電流值。
[0018]本發明中所述充電電池為蓄電池或鋰電池或超級電容。
[0019]本發明方法可根據儲能雙向變流器電池儲能系統要求，確保用戶給定充放電電流值在安全充放電范圍內，有效防止電池過充過放，使電池充放電更安全可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明方法的原理圖；
[0021]圖2是本發明方法中電池充放電時的電壓電流關系示意圖；其中圖2a為電池充電時的電壓電流關系，圖2b為放電時的電壓電流關系；
[0022]圖3是本發明方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行進一步說明。
[0024]如圖1所示，其中虛線框中為本發明方法的主要原理部分，首先采樣得到當前儲能雙向變流器電池儲能系統中充電電池的充放電電壓值，將該電壓值與設定的充電電池充放電電壓邊界值，即充電電池充放電最高電壓值和充放電最低電壓值進行比較，對得到的電壓誤差進行PI控制，然后對得到的當前充電電池的充放電電流值進行限幅處理，即與充電電池的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，得到當前電池可接受充放電電流值，再與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值進行比較，得到新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值，如圖2中陰影部分所示；最后針對用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值進行限幅，得到儲能雙向變流器電池儲能系統安全的充放電電流值。如圖3所示，所述儲能變流器電池儲能系統充放電電流限制保護方法始于步驟100 ;隨后執行下一步101，對儲能變流器電池儲能系統中當前充電電池進行電壓采樣，獲得當前充電電池的充放電電壓值；隨后進到下一步102，將當前充電電池的充放電電壓值與設定的充電電池充放電電壓值邊界，即充電電池充放電最高電壓值和充放電最低電壓值進行比較，得到電壓誤差；隨后到下一步103，對得到的電壓誤差進行PI控制，得到當前充電電池的充放電電流值；隨后到下一步104，對當前充電電池的充放電電流值進行限幅處理，即將當前充電電池的充放電電流值與設定的充電電池的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若當前充電電池的充放電電流值大于最大充電電流值或最大放電電流值，令當前充電電池的充放電電流值等于最大充電電流值或最大放電電流值，得到當前充電電池可接受的充放電電流值；隨后到下一步105，將限幅后的充放電電流值與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值進行比較，即將限幅后的充放電電流值與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值大于限幅后的充放電電流值，令當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值等于限幅后的充放電電流值，從而得到新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值；隨后到下一步106，將新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值，對用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值進行限幅，即將用戶給定的電池儲能系統充放電電流值與新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值大于新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值，令用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值等于新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值，從而得到儲能雙向變流器電池儲能系統安全的充放電電流值；最終本發明方法結束于步驟107。
【權利要求】
1.一種電池儲能系統充放電電流限制方法，其特征是，所述的限制方法的步驟為: (1)對儲能雙向變流器電池儲能系統中當前充電電池的電壓進行采樣，得到當前充電電池的充放電電壓值； (2)將步驟(I)采樣得到的當前充電電池的充放電電壓值與設定的充電電池充放電電壓邊界值，即充電電池的充放電最高電壓值和充放電最低電壓值進行比較，得到電壓誤差; (3)對步驟(2)得到的電壓誤差進行PI控制，得到當前充電電池的充放電電流值； (4)對步驟(3)中得到的當前充電電池的充放電電流值進行限幅，即將當前充電電池的充放電電流值與設定的充電電池的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若當前充電電池的充放電電流值大于最大充電電流值或最大放電電流值，令當前充電電池的充放電電流值等于最大充電電流值或最大放電電流值； (5)將步驟(4)得到的限幅后的充放電電流值與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值進行比較，即將限幅后的充放電電流值與當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值進行比較，若當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值大于限幅后的充放電電流值，令當前儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值等于限幅后的充放電電流值，得到新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值； (6)將步驟(5)得到的新的儲能雙向變流器電池儲能系統的充放電電流閾值，對用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值進行限幅，即將用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值與新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最小放電電流值進行比較，若用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值大于新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值，令用戶給定的儲能雙向變流器電池儲能系統充放電電流值等于新的儲能雙向變流器電池儲能系統的最大充電電流值或最大放電電流值，從而得到儲能雙向變流器電池儲能系統安全的充放電電流值。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述充電電池為蓄電池或鋰電池或超級電容。
【文檔編號】H02J7/00GK104135044SQ201410311295
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】李寧寧, 張國偉, 唐西勝, 齊智平, 薛馳, 趙連岐 申請人:中國科學院電工研究所, 江蘇中天科技股份有限公司