一种锂电池储能系统的动态管控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锂电池储能系统的动态管控系统，BMS用于读取每个单体电芯的当前运营数据流；诊断装置用于从当前运营数据流中提取每个电芯的关键电池参数及其一致性以及，将这些关键电池参数与历史数据相比较以判断电池组是否发生故障，根据诊断结果生成控制参数以及将当前运营数据流送入智能网关、将控制参数送入BMS和EMS,以使EMS可根据当前电池储能系统的状态动态改变对电池储能系统的充放电控制参数；诊断装置是对电池系统通过在其之上布置算法判断电池性能的装置，可以是诊断云平台、智能网关或BMS；智能网关用于将当前运营数据流发送至电池诊断云平台。本发明专利技术实现了锂电池储能系统的免拆解检测诊断。池储能系统的免拆解检测诊断。池储能系统的免拆解检测诊断。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池储能系统的动态管控系统


[0001]本专利技术涉及电池
，具体而言，涉及一种锂电池储能系统的动态管控系统。

技术介绍

[0002]目前，在锂电池储能过程中，多次的充放电将会导致最弱的电芯老化远远快于厂家预期，由此带来的严重一致性问题和由于热失控和内短路造成的安全隐患，是近年来多次发生电动车和储能电站自燃的根源。储能电站的发展必须要提供一种可操作的快速检测方法来判定动力锂电池组在使用过程中是否具有一定的安全性。锂电池自燃往往起源于单个电池的电芯，那么就要求检测必须在电芯层面执行，而出厂前对电芯的严格检测方式又需要对在用锂电池储能系统在免拆解的条件下进行。
[0003]由此，需要一种能够在线检测电池组中各个电芯状态的方案，能够在免拆解的情况下实现电池组的检测和诊断分析。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术实施例的目的在于提供一种锂电池储能系统的动态管控方法、装置和电子设备。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种锂电池储能系统的动态管控系统，包括：
[0006]能量管理系统(Energy Management System，EMS)、电池管理系统(Battery Management System，BMS)、以及锂电池；
[0007]所述EMS，用于当获取到充电指令/放电指令时，控制锂电池进行充电/放电；从所述BMS中获取锂电池充电/放电过程中的电池数据；基于获取到的所述电池数据，对所述锂电池进行检测和分析；
[0008]所述BMS，用于在所述锂电池充电/放电过程中，获取所述锂电池的电池数据；
[0009]所述锂电池，用于在所述EMS发送的所述充电指令/所述放电指令的控制下，进行充电/放电。
[0010]本专利技术的积极进步效果在于：
[0011]1、本专利技术实现了免拆解检测诊断，在电池储能全生命周期的正常充电、放电和静置过程中就能自动获取电芯层面的容量和内阻等电池特征值及其一致性，从而判断是否具有微短路先兆，并且还是能在不影响电池储能系统正常充放电运营情况下得到的。
[0012]2、除了运维期间做定期矫正工况外，不需要安排时间对电池储能进行专门的检测以来判断电芯是否具有可靠性和安全性隐患，故能大限度地让储能系统处于正常运营状态。
[0013]3、本专利技术提出的储能动态管控装置可以在诊断有可靠性和安全性隐患时动态切换到相应的“亚健康”和“退役”状态对应的控制参数，并在运维操作后经自动快速检测确任电池储能恢复正常后动态恢复到正常状态对应的控制参数。
[0014]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术一实施例的锂电池储能系统的动态管控方法的流程图。
[0017]图2为本专利技术一实施例的电池组的动态管控流程的示意图。
[0018]图3为实例1的动态管控系统的结构框图。
[0019]图4示出了实例1中退役磷酸铁锂电池模组的直流内阻值以及对应的可靠性和安全性阈值。
[0020]图5示出了实例1给退役磷酸铁锂电池模组的充电电压曲线，其中1、3、14、15、16号电芯存在充电过程中出现电压下降的、对应于微短路先兆的严重故障现象。
[0021]图6为实例2的集装箱储能电站全生命周期动态管控系统示意图，由双向逆变器PCS、电池储能系统总控EMS、电池储能系统、包含智能网关功能的智能电池管理iBMS总控和与其进行双向通讯的电池诊断云平台构成。
[0022]图7示出了实例2中磷酸铁锂单体电芯的SOC
‑
OCV曲线。
[0023]图8示出了实例2中磷酸铁锂锂离子电池基准曲线的容量增量曲线。
[0024]图9示出了实例2中磷酸铁锂锂离子电池充电数据的容量增量曲线。
[0025]图10示出了实例2中电池簇中所有单体电芯容量直方分布图。
[0026]图11示出了实例2中计算出的容量与真实容量的误差图。
[0027]图12示出了实例2中电池簇中所有单体电芯直流内阻直方分布图。
[0028]图13示出了实例2中电池簇内每个电芯的可充电、可放电和不可充放电区间示意图。
[0029]图14示出了实例2中HPPC测试工况图。
[0030]图15示出了实例3针对直流负荷的储能备电设计方案的动态管控系统。
[0031]图16示出了实例4针对直流负荷的储能备电设计方案的动态管控系统。
[0032]图17示出了实例5提出的一种锂电池储能系统中，锂电池中各单体电芯i的充电时间与最小充电时间的差值与充电剩余时间的关系图。
具体实施方式
[0033]下面通过实施例的方式进一步说明本专利技术，但并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。
[0034]在以下各实施例和各实例中，锂电池的单体电芯的最大电池容量是180Ah。
[0035]本专利技术提供了一种锂电池储能系统的动态管控方法，其中所述锂电池储能系统包括由多个单体电芯经串联和/或并联得到的电池组以及BMS，参考图1，本专利技术一实施例所述的锂电池储能系统的动态管控方法包括以下步骤：
[0036]S1、BMS读取每个单体电芯的电芯的当前运营数据流，所述当前运营数据流至少包
括内阻和容量；
[0037]S2、EMS根据当前运营数据流诊断电池组是否发生故障或具有安全隐患，若发生故障或具有安全隐患则执行步骤S3；
[0038]S3、发送故障信息给用户、并且根据诊断结果生成控制参数以及将当前运营数据流送入智能网关、以及将控制参数送入BMS以使BMS根据控制参数控制电池组的充放电；
[0039]S4、智能网关将当前运营数据流发送至电池诊断云平台；
[0040]S5、电池诊断云平台从当前运营数据流中提取每个电芯的特征值并比较每项特征值的一致性以及将这些特征值与历史数据相比较以判断电池组是否发生故障或具有安全隐患，并且在其中一项特征值的一致性超过第一可靠性阈值或者第一安全性阈值时、或者在其中一项特征值超过第二可靠性阈值或第二安全性阈值时根据该项特征值定位发生异常的电芯。
[0041]其中，本专利技术的所述动态管控方法可以基于锂电池储能系统的动态管控系统来实现，在具体实施过程中，锂电池储能系统的动态管控系统可包括EMS、电池储能系统、智能网关和与智能网关进行双向通讯的电池诊断云平台，而利用所述动态管控系统即可对应实现上述的动态管控方法。
[0042]其中第一可靠性阈值和第二可靠性阈值定义锂电池储能系统正常状态和亚健康状态的边界，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池储能系统的动态管控系统，其特征在于，包括：能量管理系统EMS、电池管理系统BMS、以及锂电池；所述EMS，用于当获取到充电指令/放电指令时，控制锂电池进行充电/放电；从所述BMS中获取锂电池充电/放电过程中的电池数据；基于获取到的所述电池数据，对所述锂电池进行检测和分析；所述BMS，用于在所述锂电池充电/放电过程中，获取所述锂电池的电池数据；所述锂电池，用于在所述EMS发送的所述充电指令/所述放电指令的控制下，进行充电/放电。2.根据权利要求1所述的动态管控系统，其特征在于，所述EMS，用于基于获取到的所述电池数据，对所述锂电池进行检测和分析，包括：利用所述电池数据计算各单体电芯的电阻、当前容量和自放电参数；当所述电阻大于所述内阻阈值、所述当前容量大于容量阈值、或者所述自放电参数大于所述自放电参数阈值时，向所述锂电池发出停止充电/放电指令，停止所述锂电池当前进行的充电/放电过程。3.根据权利要求2所述的动态管控系统，其特征在于，所述电池数据，包括：各单体电芯的电流、各单体电芯的刚开始充电时的电压值和各单体电芯的充电前静置时电压值；所述BMS，包括：BMS总控；所述动态管控系统，还包括：诊断装置；当所述诊断装置从BMS总控中获取到所述各单体电芯的历史的电池数据，对所述各单体电芯的历史的电池数据进行分析，得到锂电池的内阻可靠性阈值和内阻安全性阈值，并将所述内阻可靠性阈值和所述内阻安全性阈值发送给EMS时，所述EMS，用于基于获取到的所述电池数据，对所述锂电池进行检测和分析，还包括：获取各单体电芯的刚开始充电时的电压值和各单体电芯的充电前静置时电压值；利用各单体电芯的电流、各单体电芯的刚开始充电时的电压值和各单体电芯的充电前静置时电压值，分别计算各单体电芯的内阻；将各单体电芯中内阻大于所述内阻安全性阈值的单体电芯确定为待退役电芯；将各单体电芯中内阻在所述内阻可靠性阈值和所述内阻安全性阈值之间的单体电芯确定为亚健康电芯；获取亚健康电芯的电流修正参数，对所述亚健康电芯的最大电流进行修正。4.根据权利要求3所述的动态管控系统，其特征在于，当所述锂电池处于充电过程时，所述EMS，用于基于获取到的所述电池数据，对所述锂电池进行检测和分析，包括：当被确定为所述待退役电芯的单体电芯在充电过程中电压持续下降，且电压下降累计值超过电压累计下降阈值时，获取被确定为所述待退役电芯的单体电芯中，电压持续下降且电压下降累计值超过电压累计下降阈值的单体电芯的电芯标识；基于获取到的电芯标识，生成电池投退信息，并将生成的所述电池投退信息发送到所述诊断装置。5.根据权利要求2所述的动态管控系统，其特征在于，所述EMS，用于利用所述电池数据计算各单体电芯的当前容量进行计算，包括：利用五点三次平滑滤波法对各单体电芯的电流和各电池簇中的各单体电芯的电压进行处理，得到单体电芯的电池电量SOC与开路电压OCV的对应关系、所述锂电池的增量容量
曲线以及所述单体电芯的增量容量曲线；所述增量容量曲线，包括电量相对于电压变化程度、SOC、与OCV之间关系的曲线；从所述锂电池的增量容量曲线中，确定出所述电量相对于电压变化程度的第一极大值点和第二极大值点；从所述锂电池的增量容量曲线中确定出所述第一极大值点对应的第一SOC以及所述第二极大值点对应的第二SOC；基于所述第一SOC计算得到第一电池容量，并同时基于所述第二SOC计算得到第二电池容量；通过以下公式对电池特征值之间容量与电池真实容量之间的关系系数；g＝|Q2‑
Q1|/Cap
initial
其中，g表示电池特征值之间容量与电池真实容量之间的关系系数；Q1表示第一电池容量；Q2表示第二电池容量；C...

【专利技术属性】
技术研发人员：严晓，王东征，郝平超，
申请(专利权)人：上海玫克生储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：