[發明專利]一種光伏系統中電池充電SOC檢測方法

有效

• 申請號: 201210174561.4
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102680907A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 李智鵬;李江;張同心
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及電池電源管理技術領域，特別是涉及一種利用遺傳算法改進最小二乘支持向量機回歸模型，并針對電池循環次數和環境溫度進行補償，檢測光伏系統中電池充電SOC的方法。

背景技術

隨著傳統能源的日益枯竭，太陽能已經成為一種十分具有潛力的新能源，而光伏發電是當前利用太陽能的主要方式。獨立光伏系統不與電網相連，直接向負載提供電力，一般使用電池作為儲能設備，白天將光伏面板輸出的電能儲存起來。這樣的獨立光伏系統在偏遠地區、沙漠、邊疆哨所等電網仍未覆蓋的區域有很高的實用價值。

電池荷電狀態SOC（State?of?Charge，以下簡稱SOC）的精確估計是電池管理系統最基本、最重要的方面。由于光伏系統受到光強、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數據來實現當前電池充電SOC的準確估算一直以來是光伏系統電池管理急需解決的技術難點。目前，常用的電池充電SOC?估計方法主要有：

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?變化的規律與開路電壓十分相似。充電電壓法的優點是能實時估計電池SOC，并在恒流充電時具有較好的效果。但是在光伏系統中，充電電壓、電流會隨著光強等因素的變化而改變，從而不利于充電電壓法的實現。該方法一般用來作為電池充電截止的判斷依據。

二、安時計量法：安時計量法是通過計算電池在充電時的累積電量來估計電池的SOC，并根據溫度、充電倍率對SOC?估計值進行補償。它是目前使用最普遍的SOC?估計方法。在光伏系統中使用安時計量法時有三個方面的問題：方法自身不能提供電池初始值SOC；光伏系統中充電電流變化頻繁，不準確的電流測量將增大SOC?估計誤差，經過長時間累積，該誤差會變得越來越大；估算SOC?時必須考慮電池效率系數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，但是這樣會使系統成本大幅增加。同時，解決電池效率系數η問題必須通過大量實驗數據建立溫度影響系數和充放電倍率系數的經驗公式。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術誤差較大，不適用光伏系統工作環境的不足，提供一種光伏系統中電池充電SOC檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種光伏系統中電池充電SOC檢測方法，在光伏系統電池充電SOC檢測模塊上實現，光伏系統電池充電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、環境溫度測量模塊、多路模擬開關、低通濾波模塊、A/D轉換模塊和數據處理單元等；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相連，多路模擬開關、低通濾波模塊、A/D轉換模塊和數據處理單元依次相連；

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、放電電流和環境溫度；

（2）多路模擬開關對上述多路模擬信號進行切換，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行過濾，去除干擾和采樣噪聲之后再傳送至A/D轉換模塊；

（4）A/D轉換模塊將接收的信號轉變成數字信號后傳送至數據處理單元；

（5）數據處理單元接收電池充電電壓????????????????????????????????????????????????、充電電流、放電電流和環境溫度數據后，計算電池累積放電電量和電池等效循環次數；

累積放電電量：?；

等效循環次數：?；

其中，為電池累計放電電量；為上一次采樣時計算得到的；電池為放電電流；為采樣頻率；為等效循環次數，反映電池老化程度；為電池標準容量；

其中，確定電池標準容量的具體步驟如下：在室溫25條件下，以0.2C電流對充滿電的電池進行恒流放電，并對放電電流積分；放電至截止電壓停止，此時所得電流積分值即電池標準容量；

（6）數據處理單元基于遺傳算法改進的最小二乘支持向量機回歸模型，計算當前電池的電量：

電池電量模型：?；

模型核函數：?；

模型輸入：?；?

其中，為電池當前電量；?為模型樣本數；為模型輸入；為模型樣本輸入；與為建立模型時求得的內部系數；為模型核函數；為核函數參數；為電池充電電壓；為電池充電電流；