一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，包括用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能太陽能電池組、用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能的太陽能控制器、用于將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來的蓄電組以及電池組應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于：所述的電池組應(yīng)用系統(tǒng)包括一個電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng),一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng),一個充放電控制系統(tǒng)和充放電控制技術(shù)系統(tǒng),一個電池單元壽命預(yù)測技術(shù)系統(tǒng)。本項目將根據(jù)客戶各種需要蓄電池組的設(shè)備的用電特性和用電要求，設(shè)計不同的儲能移動系統(tǒng)和開展相關(guān)軟硬件開發(fā)，以有效地提高電池組的電能使用效率，延長電池組使用時間和壽命，同時也切實保證設(shè)備和客戶的用電安全。
【專利說明】
一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在電能儲能領(lǐng)域一般采用鉛酸電池組作為電能的存儲設(shè)備，如在家庭儲能應(yīng)用上也主要使用鉛酸電池組，而在其它一些必須通過電池進行電能存儲也會建立專門的電池存儲間來進行存儲。
[0003]鉛酸電池雖然具有充放電電流大、成本低廉、簡單可靠等優(yōu)點，但由于在生產(chǎn)和使用后處理等方面涉及到重金屬和硫酸等多種有害物質(zhì)，對環(huán)境損害嚴重?；谶@個原因，發(fā)達國家已在多年前減少或停止了鉛酸電池的生產(chǎn)，改由從發(fā)展中國家進口鉛酸電池產(chǎn)品，或逐步用鋰電池替代鉛酸電池。目前我國也已經(jīng)開始逐步大規(guī)模關(guān)停鉛酸電池的生產(chǎn)線，已降低對環(huán)境的損害。另外，鉛酸電池在使用過程中也會不停散發(fā)含鉛酸霧，對能夠接觸到酸霧的人員損害很大，所以在船舶、潛艇、建筑物內(nèi)和電動車等方面并不適用。
[0004]目前作為鉛酸電池的最好替代品是各類鋰離子電池。鋰離子電池雖然在環(huán)保和安全方面遠遠優(yōu)于鉛酸電池，但由于其原理和構(gòu)造特性方面的原因，如單體電芯存儲量小、容易受到充放電損傷和串并聯(lián)使用等，必須與BMS配套使用，以避免組成電池組的單體電芯在串并聯(lián)成組后，因充、放電不均勻造成的過充或過放損壞，導(dǎo)致整組電池不能使用。
[0005]除此之外，鋰電池在對于充放電電流的承受能力和耐高壓等方面向?qū)︺U酸電池較差。而且對鋰離子電池家用儲能電站來說，現(xiàn)階段無論接入的對象是不同規(guī)模的電網(wǎng)還是設(shè)備，都對電站輸出的電壓、電流、頻率等參數(shù)要求較高，所以必須有一個完整的儲能電站綜合管理設(shè)備對電站內(nèi)部和輸出進行監(jiān)控和管理，以保證電站本身和負載的安全。
[0006]目前國內(nèi)在各種類型的鋰電池生產(chǎn)方面已經(jīng)具備了國際先進水平，電池產(chǎn)品在全世界范圍內(nèi)實現(xiàn)了較大的市場覆蓋和較高的市場占有率。但作為電池組或儲能電站的應(yīng)用上也一直未能大規(guī)模展開，國內(nèi)尚未形成廣泛應(yīng)用的鋰電池儲能家用產(chǎn)品。為打破國外壟斷，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的應(yīng)用型儲能研發(fā)勢在必行。
[0007]考慮到目前政府和企業(yè)在電動車BMS等方面所投入的資金和人員比較多，并取得了一定的成果，而具有潛在的巨大市場的家用儲能領(lǐng)域尚屬空白，因此本項目將以開發(fā)專用的家用儲能系統(tǒng)為主，同時將科研成果進行修改和升級，以適用于不同規(guī)模和負載對象使用的家用儲能電站綜合設(shè)備，提高電池的使用效率，避免過充、過放和溫度異常，延長電池的使用壽命，并增加電量監(jiān)測、智能用電管理、電流電壓監(jiān)控和單體電芯電量均衡、電站安保等功能，用于家庭儲能電站使用。并結(jié)合太陽能發(fā)電技術(shù)，獨立使用太陽能進行充電，達到完全的節(jié)能減排的目的。并形成一個獨立的移動式太陽能儲能系統(tǒng)并擴展其使用范圍，形成完整的系統(tǒng)。
[0008]高壓、多節(jié)電池串聯(lián)組成的電池包主要用于電動汽車、混合動力車、電動自行車、電動工具等設(shè)備。由于它們的高能量密度，鋰離子電池得到了廣泛應(yīng)用。這些高能量電池組需要一個良好的電池管理系統(tǒng)，用于檢測多節(jié)電池的電壓以及電池溫度。如果沒有這個監(jiān)控功能，系統(tǒng)可能發(fā)生溫度失控，導(dǎo)致電池爆炸

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供解決目前電池組在環(huán)保、續(xù)航時間、壽命、重量和穩(wěn)定性等方面所存在的問題，有效降低客人使用時的負載，創(chuàng)造較好的社會效益和經(jīng)濟效益的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，包括用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能太陽能電池組、用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能的太陽能控制器、用于將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來的蓄電組以及電池組應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:所述的電池組應(yīng)用系統(tǒng)包括
一個電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)，電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)通過采用卡爾曼濾波預(yù)測技術(shù)，依據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，計算下一個時間點系統(tǒng)工作狀態(tài)，并根據(jù)計算結(jié)果向相應(yīng)的控制器發(fā)送指令，完成電池組的保護；
一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng):其包括用于確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識輸入變量與輸出變量的比較模塊、用于采集比較模塊變量的信號采集模塊以及用于對信號采集模塊進行數(shù)據(jù)辨識的PC端辨識模塊，所述的信號采集模塊采集方式通過傳感器和采樣設(shè)備完成；
一個充放電控制系統(tǒng)和充放電控制技術(shù)系統(tǒng):通過上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)，獲得電池陣列的運行參數(shù)，然后得出充電或者放電控制參數(shù)來控制充電控制和放電控制器的運行，使其工作在最佳狀態(tài)；
一個電池單元壽命預(yù)測技術(shù)系統(tǒng):對電池組其壽命的預(yù)測是基于兩個因素:最大使用容量和額定標(biāo)稱容量的關(guān)系以及自身漏電流和溫度的關(guān)系，來預(yù)測其使用壽命，預(yù)測壽命方式分為兩種情況:滿充滿放型和浮充型；
對于第一種滿充滿放型，其預(yù)測方式為:電池的最大使用容量會隨著其循環(huán)次數(shù)的增加而不斷降低，通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)用戶對電池的使用習(xí)慣來確定未來一段時間可能發(fā)生的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)已經(jīng)使用的循環(huán)次數(shù)、預(yù)測的循環(huán)次數(shù)、額定循環(huán)次數(shù)，根據(jù)它們的線性關(guān)系可以計算出其將來的使用壽命；
對于第二種浮充型情況，由于不能完整的充放循環(huán)，因此不能使用上述第一種方法，其采用的為內(nèi)阻法和自耗電法，內(nèi)阻法:通過動態(tài)測量獲得電池的內(nèi)阻參數(shù)，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)下一個時間點的內(nèi)阻，然后根據(jù)一系列時間點的內(nèi)阻變化曲線，并和標(biāo)稱內(nèi)阻以及閥值內(nèi)阻比較，預(yù)測變化到閥值內(nèi)阻所需要的時間，這個時間就是電池的工作壽命；
自耗電法:是在電池運行過程中難以測量的一個參數(shù)，而我們采用智能均衡技術(shù)后，可以獲得電池在任何狀態(tài)下每個電池均衡的電量，再有電池的充放電電量，即可以計算出電池在單位時間內(nèi)的自耗電電量，通過使用卡爾曼濾波技術(shù)預(yù)測未來一個時間點電池的自耗電參數(shù)，并和閥值自耗電參數(shù)比較，循環(huán)預(yù)測直到到達閥值參數(shù)，這個預(yù)測時間點和當(dāng)前時間點的時間段就是預(yù)測壽命。
[0010]進一步的，該電池組應(yīng)用系統(tǒng)還包括氣密性檢測系統(tǒng)，氣密性檢測系統(tǒng)包括通過管道連接的氣源接口、減壓閥、測試壓力傳感器、加壓排氣閥、平衡閥、差壓傳感器、球閥、參照基準(zhǔn)鋰電池、被測鋰電池、球閥、容積矯正器以及平衡閥，氣源接口、減壓閥、測試壓力傳感器和加壓排氣閥依次連接在同一水平線上，加壓排氣閥的輸入端口分為兩路，其一路依次連接有平衡閥、球閥、參照基準(zhǔn)鋰電池，另一路依次連接有平衡閥、容積矯正器、球閥、被測鋰電池;所述的差壓傳感器連接在兩路之間，其一端連接在平衡閥和球閥之間的管道上，另一端連接在平衡閥和容積矯正器直接的管道上。
[0011 ] 進一步的，檢測裝置還包括電池電壓管理顯示電路。
[0012]進一步的，所述電池電壓管理顯示電路包含單片機和電壓轉(zhuǎn)換電路，單片機分別與所述電壓轉(zhuǎn)換電路、所述鋰電池組連接。
[0013]進一步的，電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)包括溫度、均衡檢測技術(shù)系統(tǒng)，溫度、均衡檢測技術(shù)系統(tǒng)其包括用于控制電路的關(guān)斷與導(dǎo)通的繼電器、用于檢測該電池組的電壓和電流的傳感器、用于檢測該電池組的電池數(shù)據(jù)的檢測模塊、根據(jù)檢測模塊接收到的電池數(shù)據(jù)通過該從控制器對該電池組進行均衡管理的主控制器、若干個與電池組連接的控制器，該傳感器與主控制器連接，該主控制器包括定時器、推算模塊，該定時器用于在電池組使用預(yù)定的時間長度后喚醒再由所述主控制器對該電池組進行均衡管理，該推算模塊用于根據(jù)該控制器采集到的電壓、溫度以及該傳感器提供的電流信號和系統(tǒng)時鐘提供的電池使用時間信號，并按照預(yù)先設(shè)定的算法進行計算，從而獲得關(guān)于電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)。
[0014]進一步的，該主控制器還包括故障診斷模塊、控制邏輯模塊、內(nèi)部CAN通信模塊、外部CAN通信模塊和檢測模塊，該控制邏輯模塊和該接線盒連接，該故障診斷模塊具有功能監(jiān)測、錯誤檢測、記錄故障信息、讀取數(shù)據(jù)、電池識別、再編程中的任一或其組合功能，該控制邏輯模塊用于根據(jù)電池的工作狀態(tài)，通過主繼電器控制外圍電路，該內(nèi)部CAN通信模塊用于實現(xiàn)該從控制器和該主控制器之間的通信，該外部CAN通信模塊用于實現(xiàn)該主控制器與外部的其它電子控制單元之間交換信息，該檢測模塊用于接收該傳感器檢測的電壓和電流信號，并提供該電池組的總電壓和電流的信號。
[0015]本發(fā)明得到的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，具有以下特點:由于鋰電池原理和自身結(jié)構(gòu)原因，鋰電池組在充放電和存儲過程中對大電流等異常狀況的承受能力較弱，且組成電池組的單體電芯間容易產(chǎn)生電量差的累積，因此本系統(tǒng)通過選擇特殊的電路設(shè)計來平衡鋰電池組中單體電芯間在充放電過程中反復(fù)累積的電量差，同時也根據(jù)電池組儲能負載的特性，對鋰電池組的充放電電流、電壓等進行控制和溫度監(jiān)測等，避免因充放電電流過大或單體電芯的過充、過放等原因造成電池的損壞。
[0016]本項目將根據(jù)客戶各種需要蓄電池組的設(shè)備的用電特性和用電要求，設(shè)計不同的儲能移動系統(tǒng)和開展相關(guān)軟硬件開發(fā)，以有效地提高電池組的電能使用效率，延長電池組使用時間和壽命，同時也切實保證設(shè)備和客戶的用電安全。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0018]實施例:
本實施例提供的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，包括用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能太陽能電池組、用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能的太陽能控制器、用于將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來的蓄電組以及電池組應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:所述的電池組應(yīng)用系統(tǒng)包括
一個電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)，電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)通過采用卡爾曼濾波預(yù)測技術(shù)，依據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，計算下一個時間點系統(tǒng)工作狀態(tài)，并根據(jù)計算結(jié)果向相應(yīng)的控制器發(fā)送指令，完成電池組的保護；
一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng):其包括用于確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識輸入變量與輸出變量的比較模塊、用于采集比較模塊變量的信號采集模塊以及用于對信號采集模塊進行數(shù)據(jù)辨識的PC端辨識模塊，所述的信號采集模塊采集方式通過傳感器和采樣設(shè)備完成；
一個充放電控制系統(tǒng)和充放電控制技術(shù)系統(tǒng):通過上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)，獲得電池陣列的運行參數(shù)，然后得出充電或者放電控制參數(shù)來控制充電控制和放電控制器的運行，使其工作在最佳狀態(tài)；
一個電池單元壽命預(yù)測技術(shù)系統(tǒng):對電池組其壽命的預(yù)測是基于兩個因素:最大使用容量和額定標(biāo)稱容量的關(guān)系以及自身漏電流和溫度的關(guān)系，來預(yù)測其使用壽命，預(yù)測壽命方式分為兩種情況:滿充滿放型和浮充型；
對于第一種滿充滿放型，其預(yù)測方式為:電池的最大使用容量會隨著其循環(huán)次數(shù)的增加而不斷降低，通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)用戶對電池的使用習(xí)慣來確定未來一段時間可能發(fā)生的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)已經(jīng)使用的循環(huán)次數(shù)、預(yù)測的循環(huán)次數(shù)、額定循環(huán)次數(shù)，根據(jù)它們的線性關(guān)系可以計算出其將來的使用壽命；
對于第二種浮充型情況，由于不能完整的充放循環(huán)，因此不能使用上述第一種方法，其采用的為內(nèi)阻法和自耗電法，內(nèi)阻法:通過動態(tài)測量獲得電池的內(nèi)阻參數(shù)，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)下一個時間點的內(nèi)阻，然后根據(jù)一系列時間點的內(nèi)阻變化曲線，并和標(biāo)稱內(nèi)阻以及閥值內(nèi)阻比較，預(yù)測變化到閥值內(nèi)阻所需要的時間，這個時間就是電池的工作壽命；
自耗電法:是在電池運行過程中難以測量的一個參數(shù)，而我們采用智能均衡技術(shù)后，可以獲得電池在任何狀態(tài)下每個電池均衡的電量，再有電池的充放電電量，即可以計算出電池在單位時間內(nèi)的自耗電電量，通過使用卡爾曼濾波技術(shù)預(yù)測未來一個時間點電池的自耗電參數(shù)，并和閥值自耗電參數(shù)比較，循環(huán)預(yù)測直到到達閥值參數(shù)，這個預(yù)測時間點和當(dāng)前時間點的時間段就是預(yù)測壽命。
[0019]進一步的，該電池組應(yīng)用系統(tǒng)還包括氣密性檢測系統(tǒng)，氣密性檢測系統(tǒng)包括通過管道連接的氣源接口、減壓閥、測試壓力傳感器、加壓排氣閥、平衡閥、差壓傳感器、球閥、參照基準(zhǔn)鋰電池、被測鋰電池、球閥、容積矯正器以及平衡閥，氣源接口、減壓閥、測試壓力傳感器和加壓排氣閥依次連接在同一水平線上，加壓排氣閥的輸入端口分為兩路，其一路依次連接有平衡閥、球閥、參照基準(zhǔn)鋰電池，另一路依次連接有平衡閥、容積矯正器、球閥、被測鋰電池;所述的差壓傳感器連接在兩路之間，其一端連接在平衡閥和球閥之間的管道上，另一端連接在平衡閥和容積矯正器直接的管道上。
[0020]進一步的，檢測裝置還包括電池電壓管理顯示電路。
[0021]進一步的，所述電池電壓管理顯示電路包含單片機和電壓轉(zhuǎn)換電路，單片機分別與所述電壓轉(zhuǎn)換電路、所述鋰電池組連接。
[0022]進一步的，電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)包括溫度、均衡檢測技術(shù)系統(tǒng)，溫度、均衡檢測技術(shù)系統(tǒng)其包括用于控制電路的關(guān)斷與導(dǎo)通的繼電器、用于檢測該電池組的電壓和電流的傳感器、用于檢測該電池組的電池數(shù)據(jù)的檢測模塊、根據(jù)檢測模塊接收到的電池數(shù)據(jù)通過該從控制器對該電池組進行均衡管理的主控制器、若干個與電池組連接的控制器，該傳感器與主控制器連接，該主控制器包括定時器、推算模塊，該定時器用于在電池組使用預(yù)定的時間長度后喚醒再由所述主控制器對該電池組進行均衡管理，該推算模塊用于根據(jù)該控制器采集到的電壓、溫度以及該傳感器提供的電流信號和系統(tǒng)時鐘提供的電池使用時間信號，并按照預(yù)先設(shè)定的算法進行計算，從而獲得關(guān)于電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)。
[0023]進一步的，該主控制器還包括故障診斷模塊、控制邏輯模塊、內(nèi)部CAN通信模塊、外部CAN通信模塊和檢測模塊，該控制邏輯模塊和該接線盒連接，該故障診斷模塊具有功能監(jiān)測、錯誤檢測、記錄故障信息、讀取數(shù)據(jù)、電池識別、再編程中的任一或其組合功能，該控制邏輯模塊用于根據(jù)電池的工作狀態(tài)，通過主繼電器控制外圍電路，該內(nèi)部CAN通信模塊用于實現(xiàn)該從控制器和該主控制器之間的通信，該外部CAN通信模塊用于實現(xiàn)該主控制器與外部的其它電子控制單元之間交換信息，該檢測模塊用于接收該傳感器檢測的電壓和電流信號，并提供該電池組的總電壓和電流的信號。
[0024]本發(fā)明得到的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，具有以下特點:由于鋰電池原理和自身結(jié)構(gòu)原因，鋰電池組在充放電和存儲過程中對大電流等異常狀況的承受能力較弱，且組成電池組的單體電芯間容易產(chǎn)生電量差的累積，因此本系統(tǒng)通過選擇特殊的電路設(shè)計來平衡鋰電池組中單體電芯間在充放電過程中反復(fù)累積的電量差，同時也根據(jù)電池組儲能負載的特性，對鋰電池組的充放電電流、電壓等進行控制和溫度監(jiān)測等，避免因充放電電流過大或單體電芯的過充、過放等原因造成電池的損壞。
[0025]針對上述的技術(shù)方案做進一步的說明:
1、充放電控制系統(tǒng)和充放電控制技術(shù)系統(tǒng)策略研發(fā)；
鋰離子電池在充電過程中，在不同的階段其充電電流和電壓必須滿足鋰離子電池的充電電特性，否則會影響電池的使用壽命，甚至造成電池的損壞。放電過程類似充電過程的控制。在控制上，我們通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，獲得電池陣列的運行參數(shù)，然后得出充電或者放電控制參數(shù)來控制充電控制和放電控制器的運行，使其工作在最佳狀態(tài)。
[0026]2、電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)；
電池包的保護主要包括以下幾項參數(shù):過充、過放、過流、過溫等四大項內(nèi)容。在充電過程中電池陣列中的每一個單體電池都不允許處于過充、過放、過流、過溫等狀態(tài)，因此必須設(shè)計保護電路保證電池工作在允許的范圍內(nèi)。通過采用卡爾曼濾波預(yù)測技術(shù)，依據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，計算下一個時間點系統(tǒng)工作狀態(tài)，并根據(jù)計算結(jié)果向相應(yīng)的控制器發(fā)送指令，完成電池組的保護。
[0027]3、電池包電量均衡技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)；
電池包電量均衡技術(shù)是鋰電池主動管理中最為關(guān)鍵的技術(shù)，其可靠性關(guān)系到整個電池包的整體性能的發(fā)揮。在均衡過程中，我們采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來獲得電池包的運行參數(shù)，并結(jié)合電池包的本身特性、電池包的使用特性、電池的使用環(huán)境(野外使用)等多項因素，決定均衡系統(tǒng)的充電時機，最大延長電池包使用壽命和滿足用戶使用要求。
[0028]4、電池單元壽命預(yù)測技術(shù)系統(tǒng)研究
鋰離子電池的使用壽命是受電池的制造工藝和使用方法所決定的。對其壽命的預(yù)測是基于兩個因素:最大使用容量和額定標(biāo)稱容量的關(guān)系以及自身漏電流和溫度的關(guān)系，來預(yù)測其使用壽命。預(yù)測壽命分為兩種情況:滿充滿放型、浮充型。
[0029]對于第一種情況，電池的最大使用容量會隨著其循環(huán)次數(shù)的增加而不斷降低，通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)用戶對電池的使用習(xí)慣來確定未來一段時間可能發(fā)生的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)已經(jīng)使用的循環(huán)次數(shù)、預(yù)測的循環(huán)次數(shù)、額定循環(huán)次數(shù)，根據(jù)它們的線性關(guān)系可以計算出其將來的使用壽命。
[0030]對于二種情況，由于不能完整的充放循環(huán)，因此不能使用上述方法?？梢圆捎脙?nèi)阻法和自耗電法。通過動態(tài)測量獲得電池的內(nèi)阻參數(shù)，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)下一個時間點的內(nèi)阻，然后根據(jù)一系列時間點的內(nèi)阻變化曲線，并和標(biāo)稱內(nèi)阻以及閥值內(nèi)阻(壽命結(jié)束)比較，預(yù)測變化到閥值內(nèi)阻所需要的時間，這個時間就是電池的工作壽命。電池的自耗電是在電池運行過程中難以測量的一個參數(shù)，而我們采用智能均衡技術(shù)后，可以獲得電池在任何狀態(tài)下每個電池均衡的電量，再有電池的充放電電量，即可以計算出電池在單位時間內(nèi)的自耗電電量，通過使用卡爾曼濾波技術(shù)預(yù)測未來一個時間點電池的自耗電參數(shù)，并和閥值自耗電參數(shù)(壽命結(jié)束參數(shù))比較，循環(huán)預(yù)測直到到達閥值參數(shù)，這個預(yù)測時間點和當(dāng)前時間點的時間段就是預(yù)測壽命。
[0031]5、BMS運行策略研發(fā)；
BMS包括人工干預(yù)運行策略和自動運行策略兩個方面的內(nèi)容。工干預(yù)運行策略就是按照認為設(shè)定的參數(shù)運行，該方式是為了滿足用戶特殊需求而設(shè)定的功能。自動運行策略不需要人工干預(yù)，完全依據(jù)電池陣列的內(nèi)部參數(shù)以及其外部各項因素，由智能控制算法實現(xiàn)系統(tǒng)的自動運行。
[0032]此項研發(fā)仍在繼續(xù)進行中。
[0033]6、綜合管理設(shè)備主控單元技術(shù)研究；
這是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中最為核心大腦的部分，其負責(zé)收集由神經(jīng)元送來的一次數(shù)據(jù)或者二次數(shù)據(jù)，進行綜合處理，在將處理結(jié)果發(fā)往相應(yīng)的神經(jīng)元或者其它控制單元，完成整體管理和控制。
[0034]此項研發(fā)仍在繼續(xù)進行中。
[0035]7、設(shè)備運行邏輯設(shè)計和異常狀態(tài)處理技術(shù)研究；
這是BMS系統(tǒng)中意外的處理程序。這部分是保證電池陣列安全運行的最基本的控制部分。例如電池陣列的意外溫升、撞擊、短路等這些意外緊急情況，該控制部分不需要通知中心處理單元，自己直接處理或者直接發(fā)送信息到相應(yīng)的控制單元，緊急關(guān)停設(shè)備。
[0036]8、綜合管理設(shè)備接口技術(shù)研究。
[0037]因為大量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的存在，使得BMS中有大量的通信節(jié)點，必須研發(fā)新的通信協(xié)議技術(shù)，使得通信節(jié)點在某種程度上實現(xiàn)無限擴充。CAN協(xié)議是工控中比較成熟的協(xié)議，但其通信節(jié)點個數(shù)受到一定的制約。通過采用設(shè)計CAN網(wǎng)關(guān)以及網(wǎng)關(guān)通信協(xié)議、增加地址控制位，來獲得幾乎無限制的通信節(jié)點，使得裝備的電池容量可以達到任意擴充的能力和遠程控制能力。
[0038]上述方案總結(jié)具有以下特點:
(1)采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來獲得電池陣列的各種運行參數(shù)；
(2)通過電池包的運行參數(shù)只需要測量電池單元的表面溫度就可以計算出電池的內(nèi)部溫度；
(3)電池包的均衡技術(shù)是采用電池的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)共同處理得出均衡時機；
(4)均流輸出算法實現(xiàn)陣列中每個電池單元實現(xiàn)最大效能使用；
(5)充放電控制算法綜合了電池本身的電特性以及電池包的運行特性而得出，實現(xiàn)電池的最佳充放電特性。
[0039]對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，其架構(gòu)形式能夠靈活多變，只是做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于由本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，包括用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能太陽能電池組、用于將太陽的輻射能力轉(zhuǎn)換為電能的太陽能控制器、用于將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來的蓄電組以及電池組應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:所述的電池組應(yīng)用系統(tǒng)包括 一個電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)，電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)研發(fā)通過采用卡爾曼濾波預(yù)測技術(shù)，依據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，計算下一個時間點系統(tǒng)工作狀態(tài)，并根據(jù)計算結(jié)果向相應(yīng)的控制器發(fā)送指令，完成電池組的保護； 一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng):其包括用于確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識輸入變量與輸出變量的比較模塊、用于采集比較模塊變量的信號采集模塊以及用于對信號采集模塊進行數(shù)據(jù)辨識的PC端辨識模塊，所述的信號采集模塊采集方式通過傳感器和采樣設(shè)備完成； 一個充放電控制系統(tǒng)和充放電控制技術(shù)系統(tǒng):通過上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)系統(tǒng)，獲得電池陣列的運行參數(shù)，然后得出充電或者放電控制參數(shù)來控制充電控制和放電控制器的運行，使其工作在最佳狀態(tài)； 一個電池單元壽命預(yù)測技術(shù)系統(tǒng):對電池組其壽命的預(yù)測是基于兩個因素:最大使用容量和額定標(biāo)稱容量的關(guān)系以及自身漏電流和溫度的關(guān)系，來預(yù)測其使用壽命，預(yù)測壽命方式分為兩種情況:滿充滿放型和浮充型； 對于第一種滿充滿放型，其預(yù)測方式為:電池的最大使用容量會隨著其循環(huán)次數(shù)的增加而不斷降低，通過使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)用戶對電池的使用習(xí)慣來確定未來一段時間可能發(fā)生的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)已經(jīng)使用的循環(huán)次數(shù)、預(yù)測的循環(huán)次數(shù)、額定循環(huán)次數(shù)，根據(jù)它們的線性關(guān)系可以計算出其將來的使用壽命； 對于第二種浮充型情況，由于不能完整的充放循環(huán)，因此不能使用上述第一種方法，其采用的為內(nèi)阻法和自耗電法，內(nèi)阻法:通過動態(tài)測量獲得電池的內(nèi)阻參數(shù)，運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)下一個時間點的內(nèi)阻，然后根據(jù)一系列時間點的內(nèi)阻變化曲線，并和標(biāo)稱內(nèi)阻以及閥值內(nèi)阻比較，預(yù)測變化到閥值內(nèi)阻所需要的時間，這個時間就是電池的工作壽命； 自耗電法:是在電池運行過程中難以測量的一個參數(shù)，而我們采用智能均衡技術(shù)后，可以獲得電池在任何狀態(tài)下每個電池均衡的電量，再有電池的充放電電量，即可以計算出電池在單位時間內(nèi)的自耗電電量，通過使用卡爾曼濾波技術(shù)預(yù)測未來一個時間點電池的自耗電參數(shù)，并和閥值自耗電參數(shù)比較，循環(huán)預(yù)測直到到達閥值參數(shù)，這個預(yù)測時間點和當(dāng)前時間點的時間段就是預(yù)測壽命。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:該電池組應(yīng)用系統(tǒng)還包括氣密性檢測系統(tǒng)，氣密性檢測系統(tǒng)包括通過管道連接的氣源接口、減壓閥、測試壓力傳感器、加壓排氣閥、平衡閥、差壓傳感器、球閥、參照基準(zhǔn)鋰電池、被測鋰電池、球閥、容積矯正器以及平衡閥，氣源接口、減壓閥、測試壓力傳感器和加壓排氣閥依次連接在同一水平線上，加壓排氣閥的輸入端口分為兩路，其一路依次連接有平衡閥、球閥、參照基準(zhǔn)鋰電池，另一路依次連接有平衡閥、容積矯正器、球閥、被測鋰電池;所述的差壓傳感器連接在兩路之間，其一端連接在平衡閥和球閥之間的管道上，另一端連接在平衡閥和容積矯正器直接的管道上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:檢測裝置還包括電池電壓管理顯示電路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:所述電池電壓管理顯示電路包含單片機和電壓轉(zhuǎn)換電路，單片機分別與所述電壓轉(zhuǎn)換電路、所述鋰電池組連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:電池包保護功能技術(shù)系統(tǒng)包括溫度、均衡檢測技術(shù)系統(tǒng)，溫度、均衡檢測技術(shù)系統(tǒng)其包括用于控制電路的關(guān)斷與導(dǎo)通的繼電器、用于檢測該電池組的電壓和電流的傳感器、用于檢測該電池組的電池數(shù)據(jù)的檢測模塊、根據(jù)檢測模塊接收到的電池數(shù)據(jù)通過該從控制器對該電池組進行均衡管理的主控制器、若干個與電池組連接的控制器，該傳感器與主控制器連接，該主控制器包括定時器、推算模塊，該定時器用于在電池組使用預(yù)定的時間長度后喚醒再由所述主控制器對該電池組進行均衡管理，該推算模塊用于根據(jù)該控制器采集到的電壓、溫度以及該傳感器提供的電流信號和系統(tǒng)時鐘提供的電池使用時間信號，并按照預(yù)先設(shè)定的算法進行計算，從而獲得關(guān)于電池荷電狀態(tài)和健康狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于太陽能發(fā)電的電池組的應(yīng)用系統(tǒng)，其特征在于:該主控制器還包括故障診斷模塊、控制邏輯模塊、內(nèi)部CAN通信模塊、外部CAN通信模塊和檢測模塊，該控制邏輯模塊和該接線盒連接，該控制邏輯模塊用于根據(jù)電池的工作狀態(tài)，通過主繼電器控制外圍電路，該內(nèi)部CAN通信模塊用于實現(xiàn)該從控制器和該主控制器之間的通信，該外部CAN通信模塊用于實現(xiàn)該主控制器與外部的其它電子控制單元之間交換信息，該檢測模塊用于接收該傳感器檢測的電壓和電流信號，并提供該電池組的總電壓和電流的信號。
【文檔編號】H02J7/00GK105932762SQ201610367091
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月30日
【發(fā)明人】皮靂, 溫小平
【申請人】深圳市天澤慧通新能源科技有限公司