[发明专利]一种并联型锂离子电池系统建模方法

说明书

本发明公布了一种并联型锂离子电池系统建模方法，该电池系统是由N个支路电池串通过并联而成，每个电池串由M个锂离子单体串联而得。所述方法为：根据已知锂离子电池单体模型，利用并联电路工作特性及筛选法，建立电池系统基本模型；检测各支路电流，并将其与基本模型输出总电流的1/N作为SOC校正器的输入；SOC校正器由N个比例‑积分调节器和一个加权器构成，通过SOC校正器得到电池系统SOC补偿值，再与电池系统模型输出的SOC叠加，得到校正后的SOC，从而更新电池系统基本模型，如此循环，获得精准的电池系统模型。本发明所建立的并联型锂离子电池系统模型能更准确地预测并联型电池系统的放电工作特性，其建模方法可适用于电池单体或模块并联成组方式。

技术领域

本发明属于智能电网中MW级电池储能系统设计与控制技术领域，涉及一种并联型锂离子电池系统建模方法。

背景技术

随着新能源发电(如风电、光伏)的大规模迅速兴起，电池储能系统成为新能源发电并入电网的有效方式之一。同时，锂离子电池因其比能量高、循环寿命长、低自放电、无记忆效应等特点，已成为电池储能系统主要载体。然而，锂离子电池单体的额定容量、额定电压等不高，需要将多个电池单体经并联构成电池系统，即并联型电池系统，以提高电池系统容量及输出电流。与此同时，因电池系统中的电池单体存在不一致性，导致电池系统的工作特性更加难以被准确表征，严重制约电池系统的发展与应用。因此，建立准确的并联型电池系统模型来准确预测其工作特性，对其设计、控制及工程应用至关重要。

当前，国内外关于电池建模的研究及专利多集中在电池单体方面，关于电池系统建模的文献不多，公开文献(CN105116338A)公开的一种基于SOC补偿器的并联型电池系统建模方法，其建模方法为：根据已知锂离子电池单体性能参数，利用并联电路工作特性及筛选法，建立一个电池系统均值模型，再利用各支路电池电流的实际值与均值模型支路电流进行比较来设计一个SOC补偿器，从而确定各电池单体性能参数与电池系统性能参数的数理关系，建立并联型电池系统模型。该模型考虑了电池系统中电池不一致对电池模型精度的影响，在一定程度上提高了电池系统模型精度，但仍存在以下几个问题：一是其SOC补偿器实际上是由一个比例P调节器经加权后而得，因采用比例调节器时存在自身固有的稳态误差，导致所产生的各支路的电池SOC补偿值ΔSOC_m精度必然受限；二是计算参数均值模型输入量SOC^*时，是直接由各补偿值ΔSOC_m之和与SOC模块输出的SOC_I相加而得，由此，虽然输入量SOC^*包含了各支路的补偿值ΔSOC_m之和，但并未考虑因每个支路中电池单体的不一致而引起各支路电流变化幅度不同，从而对相应各支路的补偿值ΔSOC_m大小也不同，因此其补偿值SOC^*精度也受限；三是计算参数均值模型输入量SOC^*时，因引用SOC模块来获得SOC_I，一方面增加的模块会增加系统成本，另一方面因采用安时法计算而得，必然存在累积误差、须已知电池初始电量等固有缺点，导致其SOC精度也受限。因此，有必要针对上述问题进一步改进SOC补偿器来提高电池系统模型精度。

发明内容

本发明解决的问题是在于提供一种并联型锂离子电池系统建模方法，一方面，解决了并联型电池系统中因各支路中的电池单体不一致而导致其电池性能参数(如电压、电流等)及充放电特性难以被准确测量、估算的问题，另一方面，也改进了相关已公开的SOC补偿器中存在的稳态误差、未考虑各支路中电池单体不一致性的程度以及系统成本增加的问题，达到准确预测并联型电池系统的端电压和SOC的目的。

本发明目的是通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种并联型锂离子电池系统，该系统由N个支路电池串组成，每个支路电池串由M个锂离子电池单体通过串联而成，其结构图如图1所示。