一种适用于直流链式储能装置的SOC均衡方法和系统与流程

一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法和系统
技术领域
1.本发明属于直流链式储能装置soc均衡技术领域，涉及一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法和系统。


背景技术：

2.高压级联电池储能系统因其单机大容量和高效率的优势，在大容量电池储能应用中受到广泛关注。高压级联电池储能系统又因应用场景不同划分为交流型高压级联链式储能和直流型高压级联链式储能。直流链式储能装置通常为基于dcdc功率模块串联的直流型高压级联链式储能系统，具备系统拓扑简单、滤波环节占比小、容量易于扩展等显著特点，其拓扑结构如图1所示。
3.直流链式储能装置的功率阀体由n个dcdc功率模块组成，dcdc功率模块一侧直流端口串联，经过限流电感后接入高压直流，另一侧直流端口各自接入电池簇，实现低压电池到高压直流的变换。在这种拓扑结构下，各电池簇在直流端相互独立，分散到各个子模块中，最大限度的减少了电芯并联数量，降低了生产运行的安全风险。相应的，储能控制系统需要保证每个子模块对应的电池簇的soc(state of charge，荷电状态)基本均衡，soc定义为电池运行一段时间或长期搁置不用后的剩余容量(可用容量)与其完全充电状态的容量(最大可用容量)的比值，常用百分数表示，其为描述电池状态的重要参数，如果各个独立的电池簇之间的soc不一致，会影响高压直流储能装置的性能以及电池簇的使用寿命。
4.直流链式储能装置进行放电时，如果所有的电池簇放电电流相同，则soc较小的电池簇会先放完电、先达到电压保护阈值，使得整个储能装置退出放电。充电时，如果所有的电池簇充电电流相同，会出现soc较大的电池簇先充满电，使整个系统退出充电。这就导致系统容量利用不充分，而且也会影响电池簇的长期使用寿命。
5.为了解决上述问题，需要对各个电池簇进行soc均衡管理，对各个电池簇的电流在一定范围内分别控制，实现充电状态下，soc低的电池多充，soc高的电池少充，放电状态下，soc低的电池少放，soc高的电池多放。经过一段时间的充放电后，各个电池簇soc值基本一致。
6.由图1可知，高压链式直流储能装置对电池簇充放电电流的控制是通过对每个dcdc功率模块的pwm波调节实现的。为了调整每个电池簇的电流，就需要对每个功率模块的调制波进行分别计算。现有技术一般是在计算出系统的总调制波后，人为设定一个相对系统来说比较安全的系数，作为设备参数输入到控制系统中，控制系统将该参数作为补偿系数与当前模块的soc值结合起来，计算出一个补偿量，叠加在系统的总调制波上，得到当前模块自身的调制波，从而进行soc均衡调节。但是通过输入参数作为补偿系数(soc均衡系数)，该参数通常是根据某一种工况计算得出的，一般比较固定，当系统参数发生改变时，该参数，不能跟随储能系统当前运行状态进行调节，soc均衡系数不能实时做出改变，自适应性不高；且为了安全性考虑，调试人员如果不能确定参数的上限，会输入一个较小的参数以保证储能系统的正常运行，这就降低了效率，导致各电池簇达到soc均衡的时间变长；另外，
如果输入参数不当，不符合储能系统的当前特性，还可能造成过流等故障，造成储能系统停止运行，安全性不高。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法和系统，综合考虑电池荷电状态偏差、当前模块电容电压水平、直流极电压控制裕度及输出调制波上下限，实时计算均衡比例系数，实现控制参数自适应，能够安全的实现soc偏差极大的极端工况下的快速均衡，均衡效率高。
8.本发明采用如下的技术方案。
9.一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，包括以下步骤：
10.步骤1、检测获取直流链式储能装置中当前有效的dcdc功率模块数量，并选择均衡用数据源，其中数据源分为电池簇soc值和电池簇电压值；
11.步骤2、针对当前有效的dcdc功率模块，计算其数据源的最大值、最小值、平均值以及数据源值与平均值的差值，当存在所述差值超过设定的启动阈值时，启动soc均衡控制，进入步骤3；
12.步骤3、获取所有有效dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值，根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数量计算基本调制波的变化范围，并将当前直流极电流与电流判断门槛值进行比较，获得电流方向符号值；
13.步骤4、数据源值的最大值、最小值、平均值、电容电压的最大值和最小值、基本调制波的变化范围、电流方向符号值结合直流链式储能装置的最大、最小调制比，计算soc均衡控制限幅值，在soc均衡控制限幅值的限制下设置soc均衡比例系数；
14.步骤5、根据soc均衡比例系数、电流方向符号值与所述差值计算每个功率dcdc功率模块的调制波补偿量，将调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波，完成soc均衡。
15.优选地，步骤1中，检测dcdc功率模块旁路状态，使用直流链式储能装置中dcdc功率模块总数量减去被旁路的dcdc功率模块数量，获得当前有效的dcdc功率模块数量。
16.优选地，步骤1中，优先选择dcdc功率模块的电池簇soc值作为均衡用数据源，当电池簇soc值无法获取时，选择dcdc功率模块的电池簇电压值作为均衡用数据源。
17.优选地，步骤3中，基本调制波的变化范围计算公式为：
[0018][0019][0020]
式中：δu
max
为输出电压基本调制波上限；
[0021]
δu
min
为输出电压基本调制波下限；
[0022]kup
为直流链式储能装置输出电压上限系数；
[0023]kdn
为直流链式储能装置输出电压下限系数；
[0024]udc_ref
为直流链式储能装置输出电压目标值；
[0025]ubat
为电池电压额定值；
[0026]
nm为有效dcdc功率模块数量。
[0027]
优选地，步骤3中，电流方向符号值为：
[0028][0029]
式中：i
dcpcs1
为直流链式储能装置直流极电流值；
[0030]ik1
为电流判断门槛值；
[0031]isgn
为电流方向符号值。
[0032]
优选地，步骤4中，当数据源为电池簇soc值时，soc均衡控制限幅值k
socmax
的计算公式为：
[0033][0034]
式中：soc
max
、soc
min
、soc0分别为soc最大值、最小值、平均值；
[0035]ucapmax
和u
capmin
分别为dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值；
[0036]
δu
max
、δu
min
分别为输出电压基本调制波上限、下限；
[0037]kmmax
、k
mmin
为直流链式储能装置最大调制比、最小调制比。
[0038]
优选地，步骤4中，允许输入一个定值作为soc均衡比例系数使用，但是输入的定值受到soc均衡控制限幅值的k
socmax
的限制，具体的：
[0039]
当输入一个定值时，如果该定值小于或等于k
socmax
，则既可以选择定值也可以选择k
socmax
作为最终的soc均衡比例系数，如果定值大于k
socmax
，则选择k
socmax
作为最终的的soc均衡比例系数。
[0040]
优选地，所述定值的计算方法为：
[0041]
根据额定母线电压与所有电池电压和的比值，计算出基本调制波；
[0042]
选取一个调制波增量，要求该增量叠加基本调制波后小于最大调制比；
[0043]
采用soc最大值减去soc平均值得到soc最大偏差；
[0044]
采用调制波增量除以soc最大偏差，获得定值。
[0045]
优选地，步骤5中，当数据源为电池簇soc值时，调制波补偿量的计算公式为：
[0046]
δu
m1
(i)＝k
psoc
(soc(i)-soc0)*i
sgn
[0047]
式中：δu
m1
(i)为第i个dcdc功率模块的调制波补偿量；
[0048]kp.soc
为soc均衡比例系数；
[0049]
soc(i)为第i个dcdc功率模块电池簇soc值；
[0050]
soc0为所有有效dcdc功率模块的soc平均值；
[0051]isgn
为电流方向符号值。
[0052]
一种适用于直流链式储能装置的soc均衡系统，包括：
[0053]
有效模块检测与数据源选取模块，用于检测获取直流链式储能装置中当前有效的
dcdc功率模块数量，并选择均衡用数据源，其中数据源分为电池簇soc值和电池簇电压值；
[0054]
soc均衡启动模块，用于针对当前有效的dcdc功率模块，计算其数据源值的最大值、最小值、平均值以及数据源值与平均值的差值，当存在所述差值超过设定的启动阈值时，启动soc均衡控制，进入参数计算模块；
[0055]
参数计算模块，用于获取所有有效dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值，根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数量计算基本调制波的变化范围，并将当前直流极电流与电流判断门槛值进行比较，获得电流方向符号值；
[0056]
soc均衡比例系数设置模块，用于数据源值的最大值、最小值、平均值、电容电压的最大值和最小值、基本调制波的变化范围、电流方向符号值结合直流链式储能装置的最大、最小调制比，计算soc均衡控制限幅值，在soc均衡控制限幅值的限制下设置soc均衡比例系数；
[0057]
调制补偿模块，用于根据soc均衡比例系数、电流方向符号值与所述差值计算每个功率dcdc功率模块的调制波补偿量，将调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波，完成soc均衡。
[0058]
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
[0059]
(1)本发明综合电池荷电状态偏差、当前dcdc功率模块电容电压水平、直流极电压控制裕度以及输出电压基本调制波上下限等参数自动进行soc均衡控制系数的实时计算，该实时计算得到的系数能够保证在当前工况下进行均衡控制的安全性，并提高soc均衡控制的效率，能够安全的实现soc偏差极大的极端工况下的快速均衡，均衡效率高。
[0060]
(2)本发明soc均衡方式可以使用电池簇soc值作为数据源，进行均衡比例系数的计算，也可以将soc值替换为电池簇的电压值，进行相同的计算，最终实现电池电压的均衡，使得在某些特殊情况下，如果电池簇soc数据不容易获得，或者发生异常(例如与电池管理系统通信异常)，可以使用电池电压数据作为数据源，经过均衡控制后达到电池电压均衡的效果，也能够在另一个层面上实现电池簇的荷电状态均衡；
[0061]
(3)本发明方法兼容外部输入soc均衡比例系数的方法，只是对其上限做出限制，在soc均衡控制限幅值以下，可以人为调节soc均衡比例系数，以满足某些运行工况的需要。
附图说明
[0062]
图1是本发明中直流链式储能装置拓扑图；
[0063]
图2是本发明适用于直流链式储能装置的soc均衡的基本流程图；
[0064]
图3是本发明适用于直流链式储能装置的soc均衡方法流程图。
具体实施方式
[0065]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本技术所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本发明的保护范围。
[0066]
如图2所示，本发明soc均衡控制的基本流程描述如下：
[0067]
首先计算所有电池簇的soc平均值，并和每个电池簇的soc值进行比较，如果任意电池簇的soc与soc平均值的偏差超过了soc启动门槛值，则启动soc均衡控制；
[0068]
然后需要判断当前电流的方向，是充电还是放电，根据当前电流方向、每个电池簇的soc与soc平均值的偏差以及soc均衡比例系数的乘积，得到每个dcdc功率模块的调制补偿量；
[0069]
将该补偿量叠加到总的调制波上，得到每个dcdc功率模块自己的调制波。电池放电状态下(电流方向为正)，soc大于均值的电池对应dcdc功率模块的soc均衡调制方向为正，dcdc功率模块对应调制比增大，开通时间变长，放电电流增大。
[0070]
电池充电状态下(电流为负)，soc大于均值的电池对应dcdc功率模块的soc均衡调制方向为负，dcdc功率模块对应调制比减小，开通时间变短，充电电流减小。
[0071]
图2中，soc
ave
为soc平均值；soc(i)为dcdc功率模块i对应的电池簇soc值；i
sgn
为电流方向；δum(i)为dcdc功率模块i的调制补偿量。
[0072]
在以上所述控制过程中，如何获得soc均衡比例系数k
p.soc
是本发明的核心环节。如图3所示，本发明实施例1提供了一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，给出了soc均衡比例系数k
p.soc
的计算与应用方案，在本发明优选但非限制性的实施方式中，具体步骤说明如下：
[0073]
步骤1、通过检测直流链式储能装置中dcdc功率模块旁路状态计算当前有效的dcdc功率模块数量，并选择均衡用数据源，其中数据源分为电池簇soc值和电池簇电压值，具体包括：
[0074]
(1)检测dcdc功率模块旁路状态，计算当前有效的dcdc功率模块个数。电池簇与dcdc功率模块并联在一起，当某个dcdc功率模块被旁路时，该电池簇也被旁路，此时应屏蔽掉该电池簇的信息，使其不再参与soc或者电压平均值及最大最小值的计算；并使用总dcdc功率模块数减去被旁路的dcdc功率模块个数，获得当前有效的dcdc功率模块个数。
[0075]
(2)选择使用电池簇soc值做均衡还是电池簇电压值做均衡。电池簇的soc值与电压值在一定范围内呈现出线性相关，即soc大的电池簇，其电压值越高，soc小的电池簇，其电压值越低，当多组电池簇达到soc均衡时，其电压也基本相等。在某些情况下，如果不方便获得soc数据，也可以使用电池簇电压数据作为本技术方案所提供均衡方法的数据源。
[0076]
步骤2、针对当前有效的dcdc功率模块，计算其数据源的最大值，最小值和平均值，并当存在dcdc功率模块数据源值与平均值的差值超过设定的启动阈值时，启动soc均衡控制，进入步骤3，具体包括：
[0077]
(1)计算出当前有效电池簇soc的最大值，最小值和平均值。如果使用电池簇电压值作为数据源，则使用同样的方法计算电池电压的最大值，最小值和平均值(以下步骤中，soc数据均可使用电池电压数据进行替代)。
[0078]
soc平均值计算方法如下式所示：
[0079][0080]
式中：soc0为所有有效dcdc功率模块的soc平均值；
[0081]
soc(i)为第i个dcdc功率模块电池簇soc值；
[0082]
nm为当前有效dcdc功率模块数；
[0083]
soc最大值soc
max
和最小值soc
min
通过对有效电池簇soc值排序获得。
[0084]
(2)判断是否启动soc均衡控制。通过每个dcdc功率模块soc值与平均值比较，如果差值超过设定的启动阈值，则启动soc均衡控制。
[0085]
步骤3、获取所有有效dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值，根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数计算基本调制波的变化范围，并将当前直流极电流与电流判断门槛值进行滞回比较，获得电流方向符号值，具体包括：
[0086]
(1)通过对所有有效dcdc功率模块电容电压进行排序，获得dcdc功率模块电容电压的最大值u
capmax
和最小值u
capmin
。
[0087]
(2)根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数计算出基本调制波的变化范围。
[0088][0089][0090]
式中：δu
max
为输出电压基本调制波上限；
[0091]
δu
min
为输出电压基本调制波下限；
[0092]kup
为直流链式储能装置输出电压上限系数，根据系统设计决定，通常取1.1；
[0093]kdn
为直流链式储能装置输出电压下限系数，根据系统设计决定，通常取0.9；
[0094]udc_ref
为直流链式储能装置输出电压目标值，根据系统设计，例如系统母线为20kv，则直流储能装置输出目标值为20000v；
[0095]ubat
为电池电压额定值，典型值850v；
[0096]
nm为有效dcdc功率模块数量，例如34。
[0097]
(3)计算电流方向符号值，通过将当前直流极电流与电流判断门槛值进行滞回比较，获得电流方向符号值。具体方法如下式所示：
[0098][0099]
式中：i
dcpcs1
为直流链式储能装置直流极电流值；
[0100]ik1
为电流判断门槛值，设置此值是为了避免电流过零点产生扰动，根据采样精度及系统电流大小设定，例如可设定为2a；
[0101]isgn
为电流方向符号值。
[0102]
步骤4、电容电压的最大值和最小值、基本调制波的变化范围、电流方向符号值结合直流链式储能装置的最大、最小调制比，计算soc均衡控制限幅值，在soc均衡控制限幅值的限制下设置soc均衡比例系数，具体包括：
[0103]
(1)计算soc均衡控制限幅值k
socmax
。soc均衡控制限幅值与以上步骤的计算结果及直流链式储能装置的最大、最小调制比相关，具体如下式所示：
[0104][0105]
soc
max
、soc
min
、soc0分别为soc最大值、最小值、平均值；
[0106]kmmax
为直流链式储能装置最大调制比(典型值0.97)；
[0107]kmmin
为直流链式储能装置最小调制比(典型值0.03)；
[0108]
δu
max
、δu
min
分别为输出电压基本调制波上限、下限；
[0109]ucapmax
和u
capmin
分别为dcdc功率模块电容电压的最大值(标幺化)和最小值(标幺化)；
[0110]
上述计算公式分别在充电和放电情况下，综合输出电压基本调制波上下限，装置最大最小调制比、模块电容电压最大最小值以及soc偏差情况，计算得到了soc均衡控制限幅值。
[0111]isgn
＝1为电池放电的情况，在该状态下，计算的原则是soc偏大的电池对应的模块应增大调制波，soc偏小的电池对应的模块应减小调制波。
[0112]isgn
＝-1为电池充电的情况，在该状态下，计算的原则是soc偏小的电池对应的模块应增大调制波，soc偏大的电池对应的模块应减小调制波。
[0113]kmmaxucapmin-δu
max
是电压向上调节时的电压裕度，δu
min-k
mminucapmax
是电压向下调节时的电压裕度(直流极电压控制裕度)。
[0114]
是放电情况下电压向上调节时计算得到的soc控制限幅值，将其与0比较并取大者，可以保证u
capmin
很小的时候，soc控制限幅值仍保持大于等于0，不会出现控制错误。
[0115]
是放电情况下电压向下调节时计算得到的soc控制限幅值，将其与0比较并取大者，可以保证保证u
capmax
很大的时候，soc控制限幅值保持大于等于0。
[0116]
将与相比较并取其中较小的一个作为最终的soc均衡控制限幅值，可以保证放电情况下无论电压向上调节还是向下调节，均衡控制的输出均是在最大允许输出范围内。
[0117]
充电情况下soc均衡控制限幅值计算过程与上述过程近似，不再赘述。
[0118]
上述公式能够根据跟随输出电压目标值的变化，实时计算输出电压基本调制波上下限及调节裕度。再根据充电、放电状态，电压调节方向的不同，以及电池荷电状态偏差、当前dcdc功率模块电容电压等参数，计算出不同工况下的soc均衡控制系数，并取其中较小者作为最终限幅值，既保证了最大限度的调节范围，又保证了soc均衡控制输出始终在允许输出的安全范围内。能够安全的实现soc偏差极大的极端工况下的快速均衡，均衡效率高。
[0119]
(2)获得soc均衡比例系数k
p.soc
。本发明方案中允许设定一个定值作为soc均衡比例系数使用(兼容现有技术)，但是输入的定值参数要受到上一步中计算得到的k
socmax
的限制。如果定值小于或等于k
socmax
，则既可以选择定值也可以选择k
socmax
作为最终的soc均衡比
例系数，如果定值大于k
socmax
，则选择k
socmax
作为最终的的soc均衡比例系数。如果不输入定值，系统会读取默认定值，将默认的定值与k
socmax
进行上述比较，确定最终的soc均衡比例系数。
[0120]
输入定值的计算方法为：
[0121]
根据额定母线电压与所有电池电压和的比值，计算出基本调制波；
[0122]
取一个调制波增量，为了安全，该增量叠加基本调制波后要小于最大调制比；
[0123]
计算soc最大偏差(用soc最大值-soc平均值)；
[0124]
用调制波增量除以soc最大偏差，获得需要的定值。
[0125]
步骤5、根据soc均衡比例系数、电流方向符号值与dcdc功率模块数据源值与平均值的差值计算出每个dcdc功率模块的调制波补偿量，调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波，完成soc均衡，具体包括：
[0126]
(1)计算调制波补偿量。利用soc均衡比例系数与soc差值计算出每个dcdc功率模块的调制波补偿量
[0127]
δu
m1
(i)＝k
psoc
(soc(i)-soc0)*i
sgn
[0128]
δu
m1
(i)为第i个dcdc功率模块的调制波补偿量
[0129]
(2)计算每个dcdc功率模块的调制波。在基本输出调制波的基础上加上调制波补偿量，即可获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波。
[0130]
经过以上实施步骤，可以实现对每个dcdc功率模块调制波的分别控制，进而实现对每个电池簇充放电电流的分别控制，这样经过一段时间的充放电后，各个电池簇的soc将会达到平衡状态。
[0131]
本发明实施例2提供一种适用于直流链式储能装置的soc均衡系统，包括：
[0132]
有效模块检测与数据源选取模块，用于检测获取直流链式储能装置中当前有效的dcdc功率模块数量，并选择均衡用数据源，其中数据源分为电池簇soc值和电池簇电压值；
[0133]
soc均衡启动模块，用于针对当前有效的dcdc功率模块，计算其数据源值的最大值、最小值、平均值以及数据源值与平均值的差值，当存在所述差值超过设定的启动阈值时，启动soc均衡控制，进入参数计算模块；
[0134]
参数计算模块，用于获取所有有效dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值，根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数量计算基本调制波的变化范围，并将当前直流极电流与电流判断门槛值进行比较，获得电流方向符号值；
[0135]
soc均衡比例系数设置模块，用于数据源值的最大值、最小值、平均值、电容电压的最大值和最小值、基本调制波的变化范围、电流方向符号值结合直流链式储能装置的最大、最小调制比，计算soc均衡控制限幅值，在soc均衡控制限幅值的限制下设置soc均衡比例系数；
[0136]
调制补偿模块，用于根据soc均衡比例系数、电流方向符号值与所述差值计算每个dcdc功率模块的调制波补偿量，将调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波，完成soc均衡。
[0137]
一种终端，包括处理器及存储介质；所述存储介质用于存储指令；
[0138]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行所述方法的步骤。
[0139]
计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。
[0140]
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
[0141]
(1)本发明综合电池荷电状态偏差、当前dcdc功率模块电容电压水平、直流极电压控制裕度以及输出电压基本调制波上下限等参数自动进行soc均衡控制系数的实时计算，该实时计算得到的系数能够保证在当前工况下进行均衡控制的安全性，并提高soc均衡控制的效率，能够安全的实现soc偏差极大的极端工况下的快速均衡，均衡效率高。
[0142]
(2)本发明soc均衡方式可以使用电池簇soc值作为数据源，进行均衡比例系数的计算，也可以将soc值替换为电池簇的电压值，进行相同的计算，最终实现电池电压的均衡，使得在某些特殊情况下，如果电池簇soc数据不容易获得，或者发生异常(例如与电池管理系统通信异常)，可以使用电池电压数据作为数据源，经过均衡控制后达到电池电压均衡的效果，也能够在另一个层面上实现电池簇的荷电状态均衡；
[0143]
(3)本发明方法兼容外部输入soc均衡比例系数的方法，只是对其上限做出限制，在soc均衡控制限幅值以下，可以人为调节soc均衡比例系数，以满足某些运行工况的需要。
[0144]
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
[0145]
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、静态随机存取存储器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能盘(dvd)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其它自由传播的电磁波、通过波导或其它传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
[0146]
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
[0147]
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(isa)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如smalltalk、c++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“c”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包
括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(fpga)或可编程逻辑阵列(pla)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
[0148]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、检测获取直流链式储能装置中当前有效的dcdc功率模块数量，并选择均衡用数据源，其中数据源分为电池簇soc值和电池簇电压值；步骤2、针对当前有效的dcdc功率模块，计算其数据源的最大值、最小值、平均值以及数据源值与平均值的差值，当存在所述差值超过设定的启动阈值时，启动soc均衡控制，进入步骤3；步骤3、获取所有有效dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值，根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数量计算基本调制波的变化范围，并将当前直流极电流与电流判断门槛值进行比较，获得电流方向符号值；步骤4、数据源值的最大值、最小值、平均值、电容电压的最大值和最小值、基本调制波的变化范围、电流方向符号值结合直流链式储能装置的最大、最小调制比，计算soc均衡控制限幅值，在soc均衡控制限幅值的限制下设置soc均衡比例系数；步骤5、根据soc均衡比例系数、电流方向符号值与所述差值计算每个功率dcdc功率模块的调制波补偿量，将调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波，完成soc均衡。2.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤1中，检测dcdc功率模块旁路状态，使用直流链式储能装置中dcdc功率模块总数量减去被旁路的dcdc功率模块数量，获得当前有效的dcdc功率模块数量。3.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤1中，优先选择dcdc功率模块的电池簇soc值作为均衡用数据源，当电池簇soc值无法获取时，选择dcdc功率模块的电池簇电压值作为均衡用数据源。4.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤3中，基本调制波的变化范围计算公式为：步骤3中，基本调制波的变化范围计算公式为：式中：δu
max
为输出电压基本调制波上限；δu
min
为输出电压基本调制波下限；k
up
为直流链式储能装置输出电压上限系数；k
dn
为直流链式储能装置输出电压下限系数；u
dc_ref
为直流链式储能装置输出电压目标值；u
bat
为电池电压额定值；n
m
为有效dcdc功率模块数量。5.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤3中，电流方向符号值为：
式中：i
dcpcs1
为直流链式储能装置直流极电流值；i
k1
为电流判断门槛值；i
sgn
为电流方向符号值。6.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤4中，当数据源为电池簇soc值时，soc均衡控制限幅值k
socmax
的计算公式为：式中：soc
max
、soc
min
、soc0分别为soc最大值、最小值、平均值；u
capmax
和u
capmin
分别为dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值；δu
max
、δu
min
分别为输出电压基本调制波上限、下限；k
mmax
、k
mmin
为直流链式储能装置最大调制比、最小调制比。7.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤4中，允许输入一个定值作为soc均衡比例系数使用，但是输入的定值受到soc均衡控制限幅值的k
socmax
的限制，具体的：当输入一个定值时，如果该定值小于或等于k
socmax
，则既可以选择定值也可以选择k
socmax
作为最终的soc均衡比例系数，如果定值大于k
socmax
，则选择k
socmax
作为最终的的soc均衡比例系数。8.根据权利要求7所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：所述定值的计算方法为：根据额定母线电压与所有电池电压和的比值，计算出基本调制波；选取一个调制波增量，要求该增量叠加基本调制波后小于最大调制比；采用soc最大值减去soc平均值得到soc最大偏差；采用调制波增量除以soc最大偏差，获得定值。9.根据权利要求1所述的一种适用于直流链式储能装置的soc均衡方法，其特征在于：步骤5中，当数据源为电池簇soc值时，调制波补偿量的计算公式为：δu
m1
(i)＝k
psoc
(soc(i)-soc0)*i
sgn
式中：δu
m1
(i)为第i个dcdc功率模块的调制波补偿量；k
p.soc
为soc均衡比例系数；soc
(i)
为第i个dcdc功率模块电池簇soc值；soc0为所有有效dcdc功率模块的soc平均值；i
sgn
为电流方向符号值。10.一种适用于直流链式储能装置的soc均衡系统，用于实现权利要求1-9任意一项所
述的方法，其特征在于：所述系统包括：有效模块检测与数据源选取模块，用于检测获取直流链式储能装置中当前有效的dcdc功率模块数量，并选择均衡用数据源，其中数据源分为电池簇soc值和电池簇电压值；soc均衡启动模块，用于针对当前有效的dcdc功率模块，计算其数据源值的最大值、最小值、平均值以及数据源值与平均值的差值，当存在所述差值超过设定的启动阈值时，启动soc均衡控制，进入参数计算模块；参数计算模块，用于获取所有有效dcdc功率模块电容电压的最大值和最小值，根据直流链式储能装置输出电压的变化范围、电池额定电压、有效dcdc功率模块数量计算基本调制波的变化范围，并将当前直流极电流与电流判断门槛值进行比较，获得电流方向符号值；soc均衡比例系数设置模块，用于数据源值的最大值、最小值、平均值、电容电压的最大值和最小值、基本调制波的变化范围、电流方向符号值结合直流链式储能装置的最大、最小调制比，计算soc均衡控制限幅值，在soc均衡控制限幅值的限制下设置soc均衡比例系数；调制补偿模块，用于根据soc均衡比例系数、电流方向符号值与所述差值计算每个功率dcdc功率模块的调制波补偿量，将调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个dcdc功率模块的最终输出调制波，完成soc均衡。

技术总结
本发明公开了一种适用于直流链式储能装置的SOC均衡方法和系统，所述方法包括：获取当前有效的DCDC功率模块数量，选择数据源；计算数据源值的最大值、最小值、平均值以及数据源值与平均值的差值，当存在差值超过设定的启动阈值时，获取所有有效DCDC功率模块电容电压的最大值和最小值，计算基本调制波的变化范围并获得电流方向符号值；计算SOC均衡控制限幅值，在所述限幅值的限制下设置SOC均衡比例系数；计算每个功率DCDC功率模块的调制波补偿量，将调制波补偿量叠加到基本调制波，获得每个DCDC功率模块的最终输出调制波，完成SOC均衡。本发明能够安全的实现SOC偏差极大的极端工况下的快速均衡，均衡效率高。均衡效率高。均衡效率高。


技术研发人员：赵志芳 于华龙 王继慷 王一 韩峰 张文昕 李昆
受保护的技术使用者：保定四方三伊电气有限公司 北京四方继保工程技术有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/9/14