Ess的壽命狀態(tài)估算方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)，其包括：電池組電壓計算處理器，其接收能量存儲系統(tǒng)（ESS）的最基本組成的電池單元的單元電池電壓從而計算電池組的電池組電壓；SOH估算處理器，其從電池組電壓計算處理器接收電池組電壓并設(shè)定用于估算壽命狀態(tài)（SOH）的預(yù)定條件從而估算滿足預(yù)定條件的SOH；SOH計算處理器，其在估算SOH滿足預(yù)定條件時確定電池組電壓，并且通過使用所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差而計算SOH；以及SOC補償處理器，其通過將初始額定容量乘以從SOH計算處理器接收的SOH而計算補償容量的充電狀態(tài)（SOC）。
【專利說明】ESS的壽命狀態(tài)估算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)和方法，以及更具體地，涉及估算ESS壽命狀態(tài)及由此補償電池容量的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]電池已從用于IT設(shè)備的電池發(fā)展為存儲由光電發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的電并在需要時使用所存儲的電的ESS。目前，電池作為將便攜式電源和新的可再生能源產(chǎn)生的電力穩(wěn)定地供應(yīng)給電力網(wǎng)的設(shè)施或能量存儲系統(tǒng)而引人注目。此外，在已被視為新能源的二次電池市場，對ESS領(lǐng)域的關(guān)注正逐漸增加。
[0003]ESS是一種存儲發(fā)電廠產(chǎn)生的電力并在需要電力時將存儲的電力轉(zhuǎn)移至需要的地方的設(shè)備。ESS是一種存儲電力并在需要的地方和時間使用所存儲電力的存儲單元，并且其最近已經(jīng)因其經(jīng)濟友好型特點而成為了熱點話題。
[0004]例如最近引起公眾注意的風(fēng)力發(fā)電、光電發(fā)電等的新再生能源已經(jīng)降低了發(fā)電穩(wěn)定性，因此，其將來需要通過與ESS結(jié)合來提高穩(wěn)定性。
[0005]ESS是一種使用LIB或鉛存儲電池的大容量電力存儲設(shè)備，是一種存儲超額生產(chǎn)的電力并在缺少電力時釋放電力從而穩(wěn)定電力供應(yīng)和需求的設(shè)備。ESS是一種在電力需求小時存儲過剩電力并在電力需求大的峰值時刻或在電費率昂貴的時刻使用所存儲電力從而提高電力使用效率的設(shè)備。
[0006]當(dāng)使用ESS時，其與新的再生能源的結(jié)合會降低新電力生產(chǎn)設(shè)施投資成本并且最大化能量生產(chǎn)和使用效率。在這些方面，需要開發(fā)一種技術(shù)來估算所需的ESS壽命狀態(tài)。本發(fā)明還涉及ESS壽命狀態(tài)估算以及電池容量補償。
[0007]作為研究結(jié)果，在10-0740113號韓國專利(在下文中稱為現(xiàn)有專利1，名稱為“Method of estimating state of health and battery management system using thesame,估算壽命狀態(tài)的方法及使用該方法的電池管理系統(tǒng)”)中公開了一種關(guān)于在電池管理系統(tǒng)(其管理電池，電池中多個電池單元構(gòu)成單電池組)中使用的壽命狀態(tài)估算方法，該方法包括:a)測量電池的第一電池組電壓和第一電池組電流；b)在第一時間段后，測量電池的第二電池組電壓及第二電池組電流；c)基于第一電池組電壓、第一電池組電流、第二電池組電壓和第二電池組電流計算電池組內(nèi)部電阻，并利用計算得到的電池組內(nèi)部電阻來計算電池的峰值輸出，d)當(dāng)所計算的峰值輸出小于第一參考峰值輸出時，輸出第一信號，以及e)當(dāng)峰值輸出大于第一參考峰值輸出且小于大于第一參考峰值輸出的第二參考峰值輸出時，輸出第二信號，其中第一信號是通知由于電池性能退化而存在電池缺陷的信號，第二信號是通知電池性能在退化的警告信號。
[0008]此外，在10-0889179號韓國專利(下文中稱為現(xiàn)有專利2，名稱為“Apparatus forcontrolling of inverter circuit for estimating state of health and invertercircuit thereof,用于控制估算壽命狀態(tài)的倒相電路的設(shè)備及其倒相電路”)中，該設(shè)備包括:與電池和反相器連接并且接收電池信息和反相信息的信息接收器；控制電池的每個電池單元電壓的電池單元控制模塊；控制反相器的電壓和頻率的電壓頻率控制模塊；以及，主控制器，如果通過電池信息確定了特定單元電池的電壓與其他單元電池不同，那么主控制器通過控制單元電池控制模塊而強制該特定單元電池在預(yù)定時間內(nèi)放電或在預(yù)定時間內(nèi)繞開該特定電池單元；并且該主控制器根據(jù)反相器信息來控制電壓頻率控制模塊，從而控制反相器的輸出電壓和頻率；以及，如果通過使用電池信息確定了通過累積電池的消耗容量而獲取的累積容量大于或等于電池的額定容量，那么主控制器通過增加當(dāng)前充放電頻率而計算壽命狀態(tài)；其中當(dāng)初級電壓值和次級電壓值之間的差大于零時，主控制器通過將初級電壓值和次級電壓值之間的差除以消耗電流而計算內(nèi)部阻抗，并根據(jù)所計算的內(nèi)部阻抗補償壽命狀態(tài)。
[0009]然而，本發(fā)明涉及基于電池電壓變化模式的壽命狀態(tài)，該電池電壓變化模式描繪并估算對應(yīng)于查詢表中相對應(yīng)的電池電壓變化模式的電池容量，其中，查詢表給出了電池電壓變化模式和電池容量之間的相互關(guān)系，并且對于每個電池電壓變化模式定義電池容量且該電池容量與現(xiàn)有專利I和現(xiàn)有專利2不同，因為電池容量的開發(fā)無法容易地實現(xiàn)。
[0010]引用列表
[0011]專利文獻
[0012]0740113號韓國專利(授權(quán)日期:2007年7月10日)
[0013]0889179號韓國專利(授權(quán)日期:2009年3月6日)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問題
[0015]本發(fā)明的目的在于提供一種估算ESS壽命狀態(tài)的方法，ESS是一種利用LIB或鉛存儲電池的大容量電力存儲設(shè)備，其能夠存儲超額生產(chǎn)的電力，并且當(dāng)缺少電力時其可以釋放所存儲的電力，從而穩(wěn)定電力供應(yīng)和需求。
[0016]技術(shù)方案
[0017]一方面提供了一種估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)，包括:電池組電壓計算處理器，其接收電池單元(其是最基本的能量存儲系統(tǒng)(ESS))的單元電池電壓從而計算電池組的電池組電壓；S0H估算處理器，其從電池組電壓計算處理器接收電池組電壓并設(shè)置用于估算壽命狀態(tài)(SOH)的預(yù)定條件從而估算滿足預(yù)定條件的SOH ；S0H計算處理器，其在估算SOH滿足預(yù)定條件時確定電池組電壓并通過利用所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差而計算SOH ；以及SOC補償處理器，其通過將初始額定容量乘以從SOH計算處理器接收的SOH而計算補償容量的充電狀態(tài)(SOC)。
[0018]作為預(yù)定條件，ESS的電池溫度可以是23°至27°，ESS中流動的電流可以是額定0.5C或更多，并且由ESS的控制器計算的SOC可以是49%至51%。
[0019]SOH計算處理器可以保存查詢表，在該查詢表中彼此對應(yīng)地記錄電壓差和S0H，并且在估算SOH滿足預(yù)定條件時，SOH計算處理器從查詢表中獲取對應(yīng)于電壓差的S0H。
[0020]SOC補償處理器通過將SOC補償容量代入額定容量面積中而計算S0C。
[0021]另一方面，提供了一種ESS壽命狀態(tài)估算方法，包括:接收電池組的電池組電壓；通過設(shè)定用于估算SOH的預(yù)定條件而估算滿足預(yù)定條件的SOH ;在估算SOH滿足預(yù)定條件時確定電池組電壓，并且計算所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差；通過從預(yù)存的查詢表獲取對應(yīng)于該電壓差的SOH而計算SOH ;通過將初始額定容量乘以SOH而計算SOC補償容量；以及通過將SOC補償容量代入額定容量面積中而補償S0C。
[0022]有益效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明示例實施例的估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)和方法能夠通過精確估算壽命狀態(tài)而使得ESS電力管理設(shè)計更有效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是顯示電池充放電特征曲線的附圖；
[0025]圖2是顯示估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)構(gòu)造的附圖；
[0026]圖3是顯示查詢表的附圖；
[0027]圖4是估算ESS壽命狀態(tài)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明示例實施例的估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)和方法。通過示例方式提供下述引入的附圖，從而將本發(fā)明概念完全傳達給本發(fā)明所涉及領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員。因此，本發(fā)明的范圍不限于下述說明和附圖。此外，整個說明書中，類似的參考標(biāo)記表示類似的元件。
[0029]此處，除非指定，否則，在說明書中使用的術(shù)語，包括技術(shù)和科技術(shù)語，具有本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的意義，并且將省略可能會模糊本發(fā)明主旨的已知功能和組成的詳細描述。
[0030]電池已經(jīng)從用于IT設(shè)備的電池發(fā)展為存儲由光電發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電所產(chǎn)生的電并且在需要時使用所存儲的電的ESS。ESS使用用于高容量ESS的電池。因此，在ESS中，估算壽命狀態(tài)是非常重要的技術(shù)。本發(fā)明涉及估算ESS壽命狀態(tài)。
[0031]圖1是顯示電池充放電特征曲線的附圖。
[0032]如圖1所示，充放電特征曲線通常非線性地顯示。由于電池的內(nèi)部電阻隨電池的使用而增加，在充電時電池電壓升高為高于初始電壓，并且在放電時降低。本發(fā)明的示例實施例用于估算電池容量的降低量并使用電池容量的降低量來補償電池的充電量。
[0033]不同于汽車，特別是混合動力車或電動汽車中使用的電流模式，ESS的電流模式通常繼續(xù)充或放預(yù)定電量。盡管ESS用于根據(jù)用途、通過保持快速的充或放電持續(xù)模式而調(diào)節(jié)電力分布系統(tǒng)的頻率，當(dāng)電流模式充或放預(yù)定電量時，參考本發(fā)明的示例實施例。
[0034]圖2是顯示估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)構(gòu)造的附圖。
[0035]通過電池組電壓計算處理器220、SOH估算處理器240、SOH計算處理器260以及SOC補償處理器280的處理來實施估算ESS壽命狀態(tài)和補償電池容量。
[0036]通過接收作為ESS最基本組成的電池單元的單元電池電壓110，電池組電壓計算處理器220計算電池組的電池組電壓。根據(jù)ESS環(huán)境，單元電池電壓可以是幾個或幾十個。當(dāng)ESS包含能夠測量電池組電壓的電池組電壓設(shè)備時，也可以使用電池組電壓設(shè)備來代替電池組電壓計算處理器220。
[0037]如圖2所示，SOH估算處理器240接收來自電池組電壓計算處理器220的電池組電壓。[0038]基于ESS120的電池溫度、ESS130內(nèi)的電流以及由ESS140的控制器計算的S0C，SOH估算處理器240估算S0H。如上所述，ESS的電池溫度估算SOH處于ESS內(nèi)電池溫度最穩(wěn)定的狀態(tài)中，并且可以實施為23°至27°。既然不能使用精確的電流量估算電池組電壓變化，那么通過連接到ESS上的電流傳感器而獲取的上述ESS中流動的電流需要為額定0.5C或更高。此外，在用于估算SOH的最穩(wěn)定條件下，由上述ESS的控制器計算的SOC可以是 49% 至 51%。
[0039]SOH估算處理器240設(shè)定用于估算上述SOH的預(yù)定條件從而估算滿足預(yù)定條件的SOH。
[0040]當(dāng)SOH計算處理器260滿足由SOH估算處理器240設(shè)定的預(yù)定條件時，其確定電池組電壓并計算所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差。此處，通過基于SOC的4%至6%的實驗值獲取初始電池組電壓。
[0041]通過使用所計算的電壓差，SOH計算處理器260計算S0H300。圖3是顯示查詢表的附圖。SOH計算處理器260保存查詢表，在該查詢表中彼此對應(yīng)地記錄電壓差和S0H。查詢表定義了因電壓差而產(chǎn)生的S0H，并且顯示通過實驗計算出的值。
[0042]當(dāng)滿足預(yù)定條件時，SOH計算處理器260在估算SOH時從查詢表獲取對應(yīng)于電壓差的S0H，由此計算S0H。所計算的SOH可以通過通信轉(zhuǎn)移到控制器，并且SOC補償處理器280可以使用控制器執(zhí)行SOC的補償。
[0043]SOC補償處理器280將初始額定容量乘以從SOH計算處理器260獲取的S0H，由此計算SOC補償容量400。SOH具有在O和I之間的值。SOC補償處理器280將SOC補償容量代入額定容量面積中，由此補償S0C。通過通信，所補償?shù)腟OC可以被轉(zhuǎn)移到控制器。
[0044]圖4是估算ESS壽命狀態(tài)的方法的流程圖。
[0045]如圖4所示，估算ESS壽命狀態(tài)的方法包括:接收電池組(未顯示)的電池組電壓，通過設(shè)定用于估算SOH的預(yù)定條件而估算滿足預(yù)定條件的SOH (S420)，在估算SOH滿足預(yù)定條件時，確定電池組電壓，并且計算所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差(S440 )，通過從預(yù)存的查詢表獲取對應(yīng)于該電壓差的SOH而計算S0H( S460 )，通過將初始額定容量乘以SOH而計算SOC補償容量(S480)，并且通過將SOC補償容量代入額定容量面積(未顯示)中而計算S0C。該方法的描述與上述估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)過程一樣。因此將在此省略其描述。
[0046]如上所述，參考具體內(nèi)容，例如詳細組成和有限的示例實施例而描述了本發(fā)明，但該描述用于幫助總體理解本發(fā)明。因此，本發(fā)明不限于上述示例實施例，并且本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠通過說明書對其進行各種改變和修改。盡管參考上述實施例和附圖描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于各實施例。
[0047]因此，本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù)人員基于上述說明能夠執(zhí)行各種修改和變化。因此，本發(fā)明的精神不應(yīng)該限于上述實施例，并且下述權(quán)利要求書以及所有等同于或等效于該權(quán)利要求書的變體也將落入本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種估算ESS壽命狀態(tài)的系統(tǒng)，包括: 電池組電壓計算處理器，其接收能量存儲系統(tǒng)(ESS)的最基本組成的電池單元的單元電池電壓從而計算電池組的電池組電壓； SOH估算處理器，其從電池組電壓計算處理器接收電池組電壓并設(shè)定用于估算壽命狀態(tài)(SOH)的預(yù)定條件從而估算滿足預(yù)定條件的SOH ； SOH計算處理器，其在估算SOH滿足預(yù)定條件時確定電池組電壓，并且通過使用所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差而計算SOH ;以及 SOC補償處理器，其通過將初始額定容量乘以從SOH計算處理器接收的SOH而計算補償容量的充電狀態(tài)(SOC)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中作為預(yù)定條件，ESS的電池溫度是23°至27°，在ESS中流動的電流是額定0.5C或更多，并且從ESS控制器計算得到的SOC是49%至51%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中SOH計算處理器可以保存查詢表，在該查詢表中，彼此對應(yīng)地記錄電壓差和SOH ;并且當(dāng)估算SOH滿足預(yù)定條件時，SOH計算處理器從查詢表中獲取對應(yīng)于電壓差的S0H。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中SOC補償處理器通過將SOC補償容量代入額定容量面積中而計算SOC。
5.一種估算ESS壽命狀態(tài)的方法，包括: 接收電池組的電池組電壓； 通過設(shè)定用于估算SOH的預(yù)定條件而估算滿足預(yù)定條件的SOH ； 在估算SOH滿足預(yù)定條件時確定電池組電壓，并且計算所確定的當(dāng)前電池組電壓和初始電池組電壓之間的電壓差； 通過從預(yù)存的查詢表獲取對應(yīng)于電壓差的SOH而計算SOH ； 通過將初始額定容量乘以SOH而計算SOC補償容量；以及 通過將SOC補償容量代入額定容量面積中而補償S0C。
【文檔編號】G01R19/165GK103547936SQ201280024734
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月2日
【發(fā)明者】林載煥 申請人:Sk新技術(shù)株式會社