專利名稱：一種光伏系統(tǒng)中電池充電soc檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池電源管理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及ー種利用遺傳算法改進(jìn)最小ニ乘支持向量機(jī)回歸模型，并針對電池循環(huán)次數(shù)和環(huán)境溫度進(jìn)行補(bǔ)償，檢測光伏系統(tǒng)中電池充電SOC的方法。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)能源的日益枯竭，太陽能已經(jīng)成為ー種十分具有潛力的新能源，而光伏發(fā)電是當(dāng)前利用太陽能的主要方式。獨(dú)立光伏系統(tǒng)不與電網(wǎng)相連，直接向負(fù)載提供電力，一 般使用電池作為儲(chǔ)能設(shè)備，白天將光伏面板輸出的電能儲(chǔ)存起來。這樣的獨(dú)立光伏系統(tǒng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)、沙漠、邊疆哨所等電網(wǎng)仍未覆蓋的區(qū)域有很高的實(shí)用價(jià)值。電池荷電狀態(tài)SOC (State of Charge，以下簡稱S0C)的精確估計(jì)是電池管理系統(tǒng)最基本、最重要的方面。由于光伏系統(tǒng)受到光強(qiáng)、光線入射角度、溫度等多種因素的影響，其輸出充電電壓、充電電流處于不斷變化之中。如何利用電池可測參數(shù)數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)當(dāng)前電池充電SOC的準(zhǔn)確估算一直以來是光伏系統(tǒng)電池管理急需解決的技術(shù)難點(diǎn)。目前，常用的電池充電SOC估計(jì)方法主要有
一、充電電壓法在充電電流保持不變情況下，電池兩端充電電壓隨SOC變化的規(guī)律與開路電壓十分相似。充電電壓法的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)時(shí)估計(jì)電池S0C，并在恒流充電時(shí)具有較好的效果。但是在光伏系統(tǒng)中，充電電壓、電流會(huì)隨著光強(qiáng)等因素的變化而改變，從而不利于充電電壓法的實(shí)現(xiàn)。該方法一般用來作為電池充電截止的判斷依據(jù)。ニ、安時(shí)計(jì)量法安時(shí)計(jì)量法是通過計(jì)算電池在充電時(shí)的累積電量來估計(jì)電池的S0C，并根據(jù)溫度、充電倍率對SOC估計(jì)值進(jìn)行補(bǔ)償。它是目前使用最普遍的SOC估計(jì)方法。在光伏系統(tǒng)中使用安時(shí)計(jì)量法時(shí)有三個(gè)方面的問題方法自身不能提供電池初始值SOC ;光伏系統(tǒng)中充電電流變化頻繁，不準(zhǔn)確的電流測量將增大SOC估計(jì)誤差，經(jīng)過長時(shí)間累積，該誤差會(huì)變得越來越大；估算SOC時(shí)必須考慮電池效率系數(shù)η。雖然電流測量的精度問題可以通過使用高性能電流傳感器解決，但是這樣會(huì)使系統(tǒng)成本大幅増加。同時(shí)，解決電池效率系數(shù)Π問題必須通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立溫度影響系數(shù)和充放電倍率系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)誤差較大，不適用光伏系統(tǒng)工作環(huán)境的不足，提供一種光伏系統(tǒng)中電池充電SOC檢測方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種光伏系統(tǒng)中電池充電SOC檢測方法，在光伏系統(tǒng)電池充電SOC檢測模塊上實(shí)現(xiàn)，光伏系統(tǒng)電池充電SOC檢測模塊包括充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊、環(huán)境溫度測量模塊、多路模擬開關(guān)、低通濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理単元等；充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊和環(huán)境溫度測量模塊的一端均與待測電池相連、另一端均與多路模擬開關(guān)相連，多路模擬開關(guān)、低通濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理単元依次相連；
該方法包括以下步驟
(1)充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊和環(huán)境溫度測量模塊分別采集電池充電電壓、充電電流、放電電流和環(huán)境溫度；
(2)多路模擬開關(guān)對上述多路模擬信號進(jìn)行切換，并將信號傳送至低通濾波模塊；
(3)低通濾波模塊對接收到的信號進(jìn)行過濾，去除干擾和采樣噪聲之后再傳送至A/D轉(zhuǎn)換模塊；
(4)A/D轉(zhuǎn)換模塊將接收的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后傳送至數(shù)據(jù)處理単元；
(5)數(shù)據(jù)處理單元接收電池充電電壓
充電電流、放電電流W和環(huán)境溫度Γ數(shù)據(jù)后，計(jì)算電池累積放電電量Q破和電池等效循環(huán)次數(shù)；
累積放電電量
權(quán)利要求
1.一種光伏系統(tǒng)中電池充電SOC檢測方法，可以在光伏系統(tǒng)電池充電SOC檢測模塊上實(shí)現(xiàn)，光伏系統(tǒng)電池充電SOC檢測模塊包括充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊、環(huán)境溫度測量模塊、多路模擬開關(guān)、低通濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理單元等；充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊和環(huán)境溫度測量模塊的一端均與待測電池相連、另一端均與多路模擬開關(guān)相連，多路模擬開關(guān)、低通濾波模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)據(jù)處理単元依次相連；其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊和環(huán)境溫度測量模塊分別采集電池充電電壓、充電電流、放電電流和環(huán)境溫度； (2)多路模擬開關(guān)對上述多路模擬信號進(jìn)行切換，并將信號傳送至低通濾波模塊； (3)低通濾波模塊對接收到的信號進(jìn)行過濾，去除干擾和采樣噪聲之后再傳送至A/D轉(zhuǎn)換模塊； (4)A/D轉(zhuǎn)換模塊將接收的信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后傳送至數(shù)據(jù)處理単元； (5)數(shù)據(jù)處理單元接收電池充電電壓a、充電電流I、放電電流‘》和環(huán)境溫度了數(shù)據(jù)后，計(jì)算電池累積放電電量Q-和電池等效循環(huán)次數(shù)； 累積放電電量Qmt =Qprev+l^f ； 等效循環(huán)次數(shù) =含； 其中，為電池累計(jì)放電電量；為上一次采樣時(shí)計(jì)算得到的Gm 電池為放電電流；プ為采樣頻率·，η為等效循環(huán)次數(shù)，反映電池老化程度；O)為電池標(biāo)準(zhǔn)容量； 其中，確定電池標(biāo)準(zhǔn)容量fi)的具體步驟如下在室溫25 i5CT條件下，以O(shè). 2C電流對充滿電的電池進(jìn)行恒流放電，并對放電電流積分；放電至截止電壓停止，此時(shí)所得電流積分值即電池標(biāo)準(zhǔn)容量a ; (6)數(shù)據(jù)處理単元基于遺傳算法改進(jìn)的最小ニ乘支持向量機(jī)回歸模型，計(jì)算當(dāng)前電池的電量 電池電量模型δ=Σ+* ；豐旲型核函數(shù)K{x, xk) = exp(- -!I-------j-ll)； 模型輸入x = h ； 其中C1力電池當(dāng)前電量 ' 為模型樣本數(shù)力模型輸入；％為模型樣本輸入；與i為建立模型時(shí)求得的內(nèi)部系數(shù)；01 )為模型核函數(shù)T力核函數(shù)參數(shù)力電池充電電壓為電池充電電流；(7)數(shù)據(jù)處理単元對電池容量加以環(huán)境溫度與電池老化補(bǔ)償，并計(jì)算當(dāng)前電池的SOC ；通過對電池容量加以環(huán)境溫度與老化補(bǔ)償，有效地提高了電池充電SOC的估計(jì)精度 纖態(tài):
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述光伏系統(tǒng)中電池充電SOC檢測方法，其特征在于，所述步驟(7)中，所述電池容量溫度補(bǔ)償系數(shù)む通過如下步驟確定 (A)將充滿電的電池置于不同的環(huán)境溫度下，以O(shè).2C電流進(jìn)行恒流放電，測量相應(yīng)溫度下的電池容量込； (B)通過最小ニ乘擬合，求得込與％的三次多項(xiàng)式曲線關(guān)系
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述光伏系統(tǒng)中電池充電SOC檢測方法，其特征在于，所述步驟(7)中，所述電池容量老化補(bǔ)償系數(shù)L通過如下步驟確定 Ca)將已使用み次循環(huán)次數(shù)充滿電的電池置于室溫25條件下，以O(shè). 2C電流進(jìn)行恒流放電，測量相應(yīng)％下的電池容量Cfc ; (b)通過最小ニ乘擬合，求得Qfc與％的三次多項(xiàng)式曲線關(guān)系
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光伏系統(tǒng)中電池充電SOC檢測方法，首先通過充電電壓測量模塊、充電電流測量模塊、放電電流測量模塊和環(huán)境溫度測量模塊采集電池充電電壓、充電電流、放電電流和環(huán)境溫度；然后應(yīng)用多路模擬開關(guān)對上述多路模擬信號進(jìn)行切換，并將信號傳送至低通濾波模塊；低通濾波模塊對接收到的信號進(jìn)行過濾，去除干擾和采樣噪聲之后再傳送至A/D轉(zhuǎn)換模塊；A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號后傳送至數(shù)據(jù)處理單元處理，本發(fā)明適用于光伏系統(tǒng)中電池充電電壓、充電電流不斷波動(dòng)的工作環(huán)境；可以估計(jì)電池充電SOC初始值；引入電池等效循環(huán)次數(shù)，簡化了衡量電池老化程度的方法，并補(bǔ)償電池老化和環(huán)境溫度的影響，使SOC估計(jì)更準(zhǔn)確。
文檔編號G01R31/36GK102680907SQ20121017456
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者張同心, 李智鵬, 李江 申請人:浙江大學(xué)