[发明专利]一种串并联组合式电池堆的SOC估算方法及电池管理系统

说明书

本发明涉及电池储能领域，特别是一种串并联组合式电池堆的SOC估算方法及电池管理系统。通过采集每个电池簇内串联的各单体电池的SOC值，计算每个电池簇的SOC值；对所有电池簇的SOC值进行聚类，得到两个聚类中心点，根据聚类中心计算得到电池堆的SOC值，得到的电池堆SOC值不仅能够覆盖[0,100]的全区间变化，电池堆SOC值变化较为平滑，避免了充放过程中发生突变对电池堆SOC值估算的影响，使得电池堆SOC值估算的结果较为准确。

技术领域

本发明涉及电池储能领域，特别是一种串并联组合式电池堆的SOC估算方法及电池管理系统。

背景技术

电池储能电站具有功率和能量可根据不同应用需求灵活配置，响应速度快，不受地理资源等外部条件的限制，适合大规模应用和批量化生产等优势，使得电池储能在配合集中/分布式新能源并网，电网运行辅助等方面具有不可替代的地位。大规模电池储能电站可作为独立电站参与电网调频/调压、提供备用、削峰填谷，同时也可与可再生能源发电配合提高可再生能源上网电量。

为了保证电池储能电站中电池的安全可靠运行，防止电池过充过放，有效延长电池的使用寿命，电池储能电站需要配套使用电池管理系统，对电池的电压、温度、充放电电流、SOC等状态进行实时监测，其中，电池的荷电状态SOC又是电池管理系统的核心技术。

为了达到一定的容量和电压等级，电池堆需要对单体电池进行串并联组合，如图1所示，电池堆一般包括若干并联的电池簇，电池簇包括若干串联的单体电池。但由于材料、工艺等原因，单体电池间本身存在一致性差异问题，这种差异会在串并组合后的并联多簇电池间表现的更为明显，导致簇间环流的出现。充放电过程中，随着簇间环流的增大，簇间的不一致性也会加剧。此时，如果单纯的以平均SOC表示电池堆SOC，就可能会出现SOC无法达到0％或100％的情况，给用户造成一种无法充满或放空的假象；如果以最大/小SOC表示电池堆SOC，则可能在充放电转换时出现堆SOC突变的情况，总体而言，无法准确给出电池堆SOC。

发明内容

本发明的目的是提供一种串并联组合式电池堆的SOC估算方法及电池管理系统，用以解决现有电池管理系统给出的电池堆SOC不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种串并联组合式电池堆的SOC估算方法，包括以下步骤：

1)采集当前时刻每个电池簇内串联的各单体电池的SOC值，计算每个电池簇的SOC值；

2)对所有电池簇的SOC值进行聚类，得到两个聚类中心点分别为SOC_high和SOC_low，其中，SOC_high≥SOC_low；

3)根据上一时刻电池堆的SOC值、SOC_high和SOC_low计算得到当前时刻电池堆的SOC值并输出，计算公式如下：

SOC_d＝SOC_high*SOC'_d*0.01+SOC_low*(1-SOC'_d*0.01)

式中，SOC_d表示当前时刻电池堆的SOC值，SOC'_d表示上一时刻电池堆的SOC值。

有益效果是，通过对不同SOC值的电池簇进行聚类，找到聚类中心，根据聚类中心，估算电池堆的SOC值，得到的电池堆SOC值不仅能够覆盖[0,100]的全区间变化，电池堆SOC值变化较为平滑，避免了充放过程中发生突变对电池堆SOC值估算的影响，使得电池堆SOC值估算的结果较为准确。

进一步地，为了准确估算每个电池簇的SOC值，每个电池簇的SOC值计算公式如下：

其中，SOC_i为电池簇i的SOC值，0i≤nc，nc为电池堆内并联的电池簇的总数，soc_ij为电池簇i中第j节单体电池的SOC值，ns为电池簇内串联的单体电池的总数。