CN116315195A - 一种储能用锂离子电池系统智能放电方法、设备和介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种储能用锂离子电池系统智能放电方法、设备和介质，包括以下具体步骤：S1、获取电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态；S2、获取放电过程中电池系统的温度状态参数和放电状态参数，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却；S3、获取电池系统放电过程中在Δt时段内的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间，通过根据电池系统放电过程中的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间，保证电池系统维持在一定的温度范围内，保障电池系统的使用寿命，保障储能电站的寿命需求。

Description

一种储能用锂离子电池系统智能放电方法、设备和介质

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及一种储能用锂离子电池系统智能放电方法、设备和介质。

背景技术

目前电池系统降温常用的技术方案有：

方案1：储能用锂离子电池系统未设置液冷装置，仅在电池系统内部设置风道，电池系统外部设置空调系统，利用风道将外部的冷风送进电池系统内部，从而实现电池系统在放电过程中的降温。

方案2：储能用锂离子电池系统设计液冷系统，当电池系统进行放电时，当电池系统温度＞T0设定时，开启液冷系统对电池系统进行降温，当电池系统最高温Tmax小于一定温度时，退出冷却。

方案1中，储能用锂离子动力电池未设置液冷系统，紧靠强制风冷或者自然风冷对电池系统进行冷却，冷却效果较差，可能随着放电的进行，电池系统的最高温无法得到有效控制，从而使得电池系统寿命衰减较快。

方案2，储能用锂离子电池系统配置冷却系统，在电池系统进行充放电时，当电池系统的温度超过某一值时，开启冷却，直至电池系统温度满足要求，但其冷却开启阈值设定为恒定值，随着电池系统的老化，可能会导致电池系统在放电过程中，电池系统的最高温无法得到有效控制，从而导致电池系统的放电功率降低、于此同时也会导致电池系统寿命的衰减较快；若设定的冷却开启阈值较低，则可能会造成冷却用的能量浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是电池系统在放电的会发热升温，升温温度会超过电池系统可承受的最高温，减小电池系统寿命，目的在于提供一种储能用锂离子电池系统智能放电方法、设备和介质，根据电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，根据电池系统放电过程中的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。从而使得电池系统的温度维持在一定的温度范围内，保障电池系统的使用寿命，保障储能电站的寿命需求及短时放电功率不受限的需求。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明第一方面提供一种储能用锂离子电池系统智能放电方法，包括以下具体步骤：

S1、获取电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态；

S2、获取放电过程中电池系统的温度状态参数和放电状态参数，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却；

S3、获取电池系统放电过程中在Δt时段内的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。

本发明通过根据电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，根据电池系统放电过程中的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。从而使得电池系统的温度维持在一定的温度范围内，保障电池系统的使用寿命，保障储能电站的寿命需求及短时放电功率不受限的需求。

进一步的，所述S1具体包括：

根据电池系统放电功率表，确定放电截止时的电量SOC_截止；

获取电池系统当前电量SOC0、放电负荷和放电时长Δt，结合SOC_截止确定电池系统是否开启放电状态。

进一步的，所述确定放电截止时的电量SOC_截止具体包括：

获取电池系统满足放电功率时电池系统最低电量SOC1；

获取电池系统自身放电允许的最低电量SOC2；

根据SOC1和SOC2确定放电截止时的电量SOC_截止。

进一步的，所述确定电池系统开启放电状态后还包括检测电池系统放电过程的最高温，所述监测过程包括：获取电池系统放电过程中最高温T_life和电池系统满足放电功率时电池系统允许的最高温Tmax1，确定电池系统此次放电过程的最高温Tmax。

进一步的，所述判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，具体包括：

获取t0时刻电池系统最高温Tmax0、环境温度Te、电池系统以P功率在Δt时段内的放电电流和电池系统电池内阻，确定Δt时段内电池系统发热量；

根据Δt时段内电池系统发热量，确定放电过程中电池系统在Δt时刻的温升ΔT；

获取此次放电过程的最高温Tmax，将系统最高温Tmax0与放电过程中电池系统在Δt时刻的温升ΔT的和与电池系统此次放电过程的最高温Tmax进行对比，根据对比结果判断是否需要开启冷却。

进一步的，所述获取放电过程中电池系统的放电状态参数具体包括：获取t0时刻电池系统放电电量，结合电量SOC0，确定放电过程中Δt时刻电池系统的电量SOC，根据放电状态参数确定电池系统是否仍处于放电过程。

进一步的，所述S3具体包括：

计算电池系统由最高温由Tmax至Tmax0+ΔT这段时间内，电池系统自身发热量Q1；

计算电池系统有Tmax至Tmax0+ΔT时，电池系统自身热容所需热量Q2；

获取电池系统冷却效率，结合池系统自身发热量Q1和电池系统自身热容所需热量Q2；

确定需要冷却开启时长；

根据需要冷却开启时长确定冷却开启时刻。

进一步的，所述根据需要冷却开启时长确定冷却开启时刻具体包括：

t＝t0+(Δt-Δt1)

t表示冷却开启时刻，t0表示放电开始时刻，Δt表示放电时长，Δt1表示需要冷却开启时长。

本发明第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现一种储能用锂离子电池系统智能放电方法。

本发明第三方面提供一种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一种储能用锂离子电池系统智能放电方法。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1.根据电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，根据电池系统放电过程中的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。从而使得电池系统的温度维持在一定的温度范围内，保障电池系统的使用寿命，保障储能电站的寿命需求及短时放电功率不受限的需求。

2.当储能锂离子电池系统进行放电时，基于电池系统当前电池系统SOC、电池系统最高温Tmax、放电功率、电池系统内阻参数、判定电池系统在放电过程中剩余充电及电池系统温升，基于电池系统温升，判定电池系统在何时开启冷却，从而确保电池系统满足此次放电功率需求以及长周期的电池系统寿命要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中的放电方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

储能电站在设计的时候，厂家一般会给一个充/放电电池系统对应的最高温，超过这个温度，电池系统的放电功率会直接降为0，超过这个温度使用可能会带来热失控风险或者说异常快速寿命衰减；同时，储能电站在设计的时候，一般都是10年甚至是更长的使用周期，对应着厂家也会给一个温度，这个温度指的是电池系统的循环寿命温度，即，为了保证你10年甚至更长时间的时候，电池系统在放电的时候，不允许超过这个温度值，超过这个温度值之后，就没办法保证10年的使用期，导致储能电站提前退役(涉及到钱)；结合1和2，就会要求放电的时候，既要保证电池系统的放电功率(电网侧需求负荷)和电池系统自身寿命和安全需求，这样就会要求电池系统在放电过程中的温度不能超过厂家给的值；本专利就是基于此，开发的一种算法，从而使得不管电网侧的需求负荷(功率)是多少，储能电站这块都会根据当前所处环境温度、电池系统SOC、电池系统最高温等，计算什么时候开启冷却，从而维持在整个放电过程中，电池系统的温度处于满足要求的温度范围内，从而即能保障电池系统放电需求的功率，同样可以保障电池系统的使用寿命；

实施例1

如图1所示，本实施第一方面提供一种储能用锂离子电池系统智能放电方法，包括以下具体步骤：

S1、获取电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态；

S2、获取放电过程中电池系统的温度状态参数和放电状态参数，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却；

S3、获取电池系统放电过程中在Δt时段内的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。

根据电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，根据电池系统放电过程中的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。从而使得电池系统的温度维持在一定的温度范围内，保障电池系统的使用寿命，保障储能电站的寿命需求及短时放电功率不受限的需求。

在一些可能的实施例中，S1具体包括：

根据电池系统放电功率表，确定放电截止时的电量SOC_截止；

获取电池系统当前电量SOC0、放电负荷和放电时长Δt，结合SOC_截止确定电池系统是否开启放电状态，即SOC0-SOC_截止-P*Δt＞0，电池系统开启放电状态。

在一些可能的实施例中，确定放电截止时的电量SOC_截止具体包括：

获取电池系统满足放电功率时电池系统最低电量SOC1；

获取电池系统自身放电允许的最低电量SOC2；

根据SOC1和SOC2确定放电截止时的电量SOC_截止，SOC_截止＝max{SOC1、SOC2}。

在一些可能的实施例中，确定电池系统开启放电状态后还包括检测电池系统放电过程的最高温，监测过程包括：获取电池系统放电过程中最高温T_life和电池系统满足放电功率时电池系统允许的最高温Tmax1，确定电池系统此次放电过程的最高温Tmax，Tmax＝min{Tmax1、T_life}。

在一些可能的实施例中，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，具体包括：

获取t0时刻电池系统最高温Tmax0、环境温度Te、电池系统以P功率在Δt时段内的放电电流和电池系统电池内阻，确定Δt时段内电池系统发热量；

根据Δt时段内电池系统发热量，确定放电过程中电池系统在Δt时刻的温升ΔT；

获取此次放电过程的最高温Tmax，将系统最高温Tmax0与放电过程中电池系统在Δt时刻的温升ΔT的和与电池系统此次放电过程的最高温Tmax进行对比，根据对比结果判断是否需要开启冷却。

在一些可能的实施例中，具体计算步骤包括：

电池系统t0+t1时刻电池系统温升为：

ΔT1＝(Q1-dQ)/(C*m)

dQ为电池系统之间与环境之间的换热量(标定值)；

依次计算，从而计算出电池系统在Δt时刻电池系统的温升：ΔT；Tmax0为t0时刻电池系统最高温；

对比Tmax0+ΔT与Tmax：若Tmax0+ΔT＞Tmax，则判定此次放电过程需要冷却。

在一些可能的实施例中，获取放电过程中电池系统的放电状态参数具体包括：获取t0时刻电池系统放电电量，结合电量SOC0，确定放电过程中Δt时刻电池系统的电量SOC，根据放电状态参数确定电池系统是否仍处于放电过程。

在一些可能的实施例中，S3具体包括：

计算电池系统由最高温由Tmax至Tmax0+ΔT这段时间内，电池系统自身发热量Q1，

Q1＝ΣI²*R*Δt₀，Δt₀＝1s

计算电池系统有Tmax至Tmax0+ΔT时，电池系统自身热容所需热量Q2，

Q2＝C*m*(Tmax0+ΔT-Tmax)

获取电池系统冷却效率，结合池系统自身发热量Q1和电池系统自身热容所需热量Q2，

t1＝(Q1+Q2)/(P1*η)

其中η为冷却效率，P1为冷却功率；

确定需要冷却开启时长；

根据需要冷却开启时长确定冷却开启时刻。

根据需要冷却开启时长确定冷却开启时刻具体包括：

t＝t0+(Δt-Δt1)

t表示冷却开启时刻，t0表示放电开始时刻，Δt表示放电时长，Δt1表示需要冷却开启时长。

在一些可能的实施例中，当电池系统放电结束，或者电池系统最高温小于等于Tmax-2℃，结束冷却。

本实施例第二方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现一种储能用锂离子电池系统智能放电方法。

本实施例第三方面提供一种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一种储能用锂离子电池系统智能放电方法。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

S1、获取电池系统的荷电状态、电池系统的放电功率和放电时间，确定电池系统是否开启放电状态；

S2、获取放电过程中电池系统的温度状态参数和放电状态参数，判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却；

S3、获取电池系统放电过程中在Δt时段内的发热量和电池系统自身热容所需热量，确定电池系统放电过程中需要开启冷却的时间。

2.根据权利要求1所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述S1具体包括：

根据电池系统放电功率表，确定放电截止时的电量SOC_截止；

获取电池系统当前电量SOC0、放电负荷和放电时长Δt，结合SOC_截止确定电池系统是否开启放电状态。

3.根据权利要求1所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述确定放电截止时的电量SOC_截止具体包括：

获取电池系统满足放电功率时电池系统最低电量SOC1；

获取电池系统自身放电允许的最低电量SOC2；

根据SOC1和SOC2确定放电截止时的电量SOC_截止。

4.根据权利要求2所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述确定电池系统开启放电状态后还包括检测电池系统放电过程的最高温，所述监测过程包括：获取电池系统放电过程中最高温T_life和电池系统满足放电功率时电池系统允许的最高温Tmax1，确定电池系统此次放电过程的最高温Tmax。

5.根据权利要求1所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述判断电池系统放电过程中是否需要开启冷却，具体包括：

获取t0时刻电池系统最高温Tmax0、环境温度Te、电池系统以P功率在Δt时段内的放电电流和电池系统电池内阻，确定Δt时段内电池系统发热量；

根据Δt时段内电池系统发热量，确定放电过程中电池系统在Δt时刻的温升ΔT；

获取此次放电过程的最高温Tmax，将系统最高温Tmax0与放电过程中电池系统在Δt时刻的温升ΔT的和与电池系统此次放电过程的最高温Tmax进行对比，根据对比结果判断是否需要开启冷却。

6.根据权利要求1所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述获取放电过程中电池系统的放电状态参数具体包括：获取t0时刻电池系统放电电量，结合电量SOC0，确定放电过程中Δt时刻电池系统的电量SOC，根据放电状态参数确定电池系统是否仍处于放电过程。

7.根据权利要求1所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述S3具体包括：

计算电池系统由最高温由Tmax至Tmax0+ΔT这段时间内，电池系统自身发热量Q1；

计算电池系统有Tmax至Tmax0+ΔT时，电池系统自身热容所需热量Q2；

获取电池系统冷却效率，结合池系统自身发热量Q1和电池系统自身热容所需热量Q2；

确定需要冷却开启时长；

根据需要冷却开启时长确定冷却开启时刻。

8.根据权利要求1所述的储能用锂离子电池系统智能放电方法，其特征在于，所述根据需要冷却开启时长确定冷却开启时刻具体包括：

t＝t0+(Δt-Δt1)

t表示冷却开启时刻，t0表示放电开始时刻，Δt表示放电时长，Δt1表示需要冷却开启时长。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任一项所述的一种储能用锂离子电池系统智能放电方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的一种储能用锂离子电池系统智能放电方法。

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