一种电池储能集成系统和方法

本发明属于电池储能技术领域，尤其涉及一种电池储能集成系统和方法。

背景技术：

目前，电池(battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。但是现有的电池储能集成系统在运行过程中，只能检测电池组单一的数据参数，不能准确判断电池组的状态信息。同时现有的电池储能集成系统在运行过程中，对电池组数据分析，不能依赖大数据处理技术，降低了电池组状态信息的准确度。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有的电池储能集成系统在运行过程中，只能检测电池组单一的数据参数，不能准确判断电池组的状态信息。

(2)现有的电池储能集成系统在运行过程中，对电池组数据分析，不能依赖大数据处理技术，降低了电池组状态信息的准确度。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电池储能集成系统和方法。

本发明是这样实现的，一种电池储能集成系统和方法，所述电池储能集成方法，包括：

步骤一，电池组储能模块通过若干电池进行串联，对电量进行储存和输出；电池组与交流侧通过变压器连接；

步骤二，电池组电量检测模块通过电量检测电路，采集电池中的电量；电池温度检测模块通过温度传感器，对电池组产生的热量进行检测；

步骤三，电池电压检测模块通过电压传感器，采集电池组的电压；电池组漏电检测模块通过漏电检测电路，检测电池组是否漏电；

所述电池电压检测模块采集电池组的电压时，对电池功率特性进行估计，具体包括：

获取电池组正负极的开路电压，对电池进行电流测试，对电池充放电过程中的正负极嵌锂状态进行辨识，并建立荷电状态与正负极嵌锂状态的对应关系；

对不同荷电状态下的电池组使用不同电流进行瞬态激励，通过电池的阶跃电压获取瞬态极化参数；

通过对不同放电电流下的电池组电压进行拟合，获取固相浓差极化因子和液相浓差极化因子；

获取电池功率特性并建立电池功率特性模型，通过电池功率特性模型进行电池功率特性估计；

步骤四，中央调控模块分别控制电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块各个模块的运行；

步骤五，电池组降温模块通过制冷模块，对电池组进行降温；电池组调控模块通过电池连接电路，对电池组的连接，进行调控；电路通断模块通过电动开关，对电池组输出和输入电路的通断进行控制；

步骤六，安全预警模块根据检测结果，通过报警器等器件，进行安全预警；通信模块通过网络通信设备，实现与云服务器的连接，进行网络通信；同时云服务器对电池组的相应数据进行处理。

进一步，步骤二中，所述电池组电量检测模块采集电池中的电量时，具体包括：

对电池组进行充电或放电，利用电池充放电电压变化曲线和电池组的平均单体电压按照负载电压法，估计得到电池组剩余电量；

对电池组的单体电池进行电压均衡，使得所有电池单体的电压趋于一致，按照负载电压法，计算得到具有最大电压的电池单体的剩余电量；

设定电池单体的充电截止电压，以电池组额定功率对电池组进行充电，直至电池组中有一个电池单体达到充电截止电压，停止对电池组充电，按照负载电压法，分别计算停止充电时刻的电池组的剩余电量及各电池单体的剩余电量；

进一步，步骤三中，所述电池组漏电检测模块检测电池组是否漏电时，具体包括：

通过漏电检测单元在连接的电源开启后至一预设阈值时导通，实时读取每一漏电检测单元的电压值；

判断所述电压值是否大于所述预设阀值，当所述电压值大于所述预设阈值时，发送漏电检测信号；

获取漏电检测模组连接的电源的信息，检测所述电源是否开启，当所述电源未开启时，发送所述信息及漏电信号，并显示漏电电源的信息。

进一步，所述步骤四中，中央调控模块分别控制各个模块的运行过程中，对数据进行分类的方法，包括：

将电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块相应的数据，建立数据聚类集合；

确定分类中心，利用距离模型计算各个数据对象到聚类中心的距离；

将数据对象划分至距离最近的聚类集合，根据所得类簇，更新类簇中心；

重复上述过程，根据所得类簇，继续更新类簇中心；一直迭代，直到分类完成。

进一步，所述步骤四中，中央调控模块分别控制各个模块的运行过程中，对数据进行融合的方法，包括：

将电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块各个模块采集的数据，建立数据融合集合；

对各个模块输出的数据进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量；

对特征矢量进行模式识别处理，完成各个模块关于目标的说明，并进行分组，建立关联性；

利用融合算法将每一特征的各个模块的数据进行合成，得到一致性解释与描述。

进一步，所述步骤五中，制冷模块包括：

制冷压缩模块，用以对制冷剂吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽；

冷凝模块，通过冷却器对制冷剂进行降温；

节流模块，对制冷剂起节流降压、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分；

蒸发模块，制冷剂在热交换器中吸收被冷却物体的热量实现制冷。

进一步，所述制冷模块的运行过程为：制冷压缩模块、冷凝模块、节流模块、蒸发模块之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换，对电池组内部进行散热。

进一步，所述步骤六中，根据检测结果，安全预警模块安全预警的判定方法，包括：

根据电池组检测的数据，利用安时积分算出soc值；导入到公式中，得到输出值；

根据得到的结果与电池组设定的标准，做出对应的差距，得到预测误差。

本发明另一目的在于提供一种实施所述电池储能集成方法的电池储能集成系统，所述电池储能集成系统，包括：

电池组电量检测模块，与中央调控模块连接，通过电量检测电路，采集电池中的电量；

电池温度检测模块，与中央调控模块连接，通过温度传感器，对电池组产生的热量进行检测；

电池电压检测模块，与中央调控模块连接，通过电压传感器，采集电池组的电压；

电池组漏电检测模块，与中央调控模块连接，通过漏电检测电路，检测电池组是否漏电；

安全预警模块，与中央调控模块连接，根据检测结果，通过报警器等器件，进行安全预警；

中央调控模块，分别与电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块连接，协调各个模块的运行。

进一步，所述电池储能集成系统，还包括：

通信模块，与中央调控模块连接，通过网络通信设备，实现与云服务器的连接，进行网络通信；

云服务模块，通过设置云服务器，对电池组的相应数据进行处理；

电池组储能模块，与中央调控模块连接，通过若干电池进行串联，对电量进行储存和输出；

电池组降温模块，与中央调控模块连接，通过制冷模块，对电池组进行降温；

电池组调控模块，与中央调控模块连接，通过电池连接电路，对电池组的连接，进行调控；

电路通断模块，与中央调控模块连接，通过电动开关，对电池组输出和输入电路的通断进行控制。

进一步，所述安全预警模块包括：

预警信息接收单元，用于采集电池组漏电检测模块发送的安全预警信息；

预警等级判定单元，用于根据接收的安全预警信息对进行判定；

警示单元，根据判定的预警等级选择对应级别的预警方式进行报警。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明通过电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块和电池组漏电检测模块，可以为安全预警提供多参数参考；本发明通过设置有电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块，可以对电池组的状态进行协调，保证电池组的正常运行，延长电池组的使用寿命；本发明通过通信模块与云服务模块连接，对电池组的相应数据进行处理，为电池组的后续维护提供更加准确的电池组状态判断结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的电池储能集成方法流程图。

图2是本发明实施例提供的中央调控模块分别控制各个模块的方法示意图。

图3是本发明实施例提供的中央调控模块分别控制各个模块的运行过程中，对数据进行融合的方法流程图。

图4是本发明实施例提供的电池组电量检测模块采集电池中的电量的方法流程图。

图5是本发明实施例提供的对电池功率特性进行估计的方法流程图。

图6是本发明实施例提供的电池组漏电检测模块检测电池组是否漏电的方法流程图。

图7是本发明实施例提供的电池储能集成系统结构示意图。

图中：1、电池组电量检测模块；2、电池温度检测模块；3、电池电压检测模块；4、电池组漏电检测模块；5、安全预警模块；6、中央调控模块；7、通信模块；8、云服务模块；9、电池组储能模块；10、电池组降温模块；11、电池组调控模块；12、电路通断模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电池储能集成系统和方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的电池储能集成方法包括：

s101：电池组储能模块通过若干电池进行串联，对电量进行储存和输出；电池组与交流侧通过变压器连接。

s102：电池组电量检测模块通过电量检测电路，采集电池中的电量；电池温度检测模块通过温度传感器，对电池组产生的热量进行检测。

s103：电池电压检测模块通过电压传感器，采集电池组的电压；电池组漏电检测模块通过漏电检测电路，检测电池组是否漏电。

s104：中央调控模块分别控制电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块各个模块的运行。

s105：电池组降温模块通过制冷模块，对电池组进行降温；电池组调控模块通过电池连接电路，对电池组的连接，进行调控；电路通断模块通过电动开关，对电池组输出和输入电路的通断进行控制。

s106：安全预警模块根据检测结果，通过报警器等器件，进行安全预警；通信模块通过网络通信设备，实现与云服务器的连接，进行网络通信；同时云服务器对电池组的相应数据进行处理。

如图2所示，本发明实施例提供的s104中，中央调控模块分别控制各个模块的运行过程中，对数据进行分类的方法，包括：

s201：将电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块相应的数据，建立数据聚类集合；

s202：确定分类中心，利用距离模型计算各个数据对象到聚类中心的距离；

s203：将数据对象划分至距离最近的聚类集合，根据所得类簇，更新类簇中心；

s204：重复上述过程，根据所得类簇，继续更新类簇中心；一直迭代，直到分类完成。

如图3所示，本发明实施例提供的s104中，中央调控模块分别控制各个模块的运行过程中，对数据进行融合的方法，包括：

s301：将电池组电量检测模块、电池温度检测模块、电池电压检测模块、电池组漏电检测模块、安全预警模块、通信模块、电池组储能模块、电池组降温模块、电池组调控模块和电路通断模块各个模块采集的数据，建立数据融合集合；

s302：对各个模块输出的数据进行特征提取的变换，提取代表观测数据的特征矢量；

s303：对特征矢量进行模式识别处理，完成各个模块关于目标的说明，并进行分组，建立关联性；

s304：利用融合算法将每一特征的各个模块的数据进行合成，得到一致性解释与描述。

本发明实施例提供的s105中，制冷模块包括：

制冷压缩模块，用以对制冷剂吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽。

冷凝模块，通过冷却器对制冷剂进行降温。

节流模块，对制冷剂起节流降压、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。

蒸发模块，制冷剂在热交换器中吸收被冷却物体的热量实现制冷。

所述制冷模块的过程为：制冷压缩模块、冷凝模块、节流模块、蒸发模块之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换，对电池组内部进行散热。

本发明实施例提供的s106中，根据检测结果，安全预警模块安全预警的判定方法，包括：

根据电池组检测的数据，利用安时积分算出soc值；导入到公式中，得到输出值；

根据得到的结果与电池组设定的标准，做出对应的差距，得到预测误差。

如图4所示，本发明实施例中的步骤s102中，电池组电量检测模块采集电池中的电量时，具体包括：

s401，对电池组进行充电或放电，利用电池充放电电压变化曲线和电池组的平均单体电压按照负载电压法，估计得到电池组剩余电量；

s402，对电池组的单体电池进行电压均衡，使得所有电池单体的电压趋于一致，按照负载电压法，计算得到具有最大电压的电池单体的剩余电量；

s403，设定电池单体的充电截止电压，以电池组额定功率对电池组进行充电，直至电池组中有一个电池单体达到充电截止电压，停止对电池组充电，按照负载电压法，分别计算停止充电时刻的电池组的剩余电量及各电池单体的剩余电量；

如图5所示，本发明实施例中的步骤s103中，所述电池电压检测模块采集电池组的电压时，对电池功率特性进行估计，具体包括：

s501，获取电池组正负极的开路电压，对电池进行电流测试，对电池充放电过程中的正负极嵌锂状态进行辨识，并建立荷电状态与正负极嵌锂状态的对应关系；

s502，对不同荷电状态下的电池组使用不同电流进行瞬态激励，通过电池的阶跃电压获取瞬态极化参数；

s503，通过对不同放电电流下的电池组电压进行拟合，获取固相浓差极化因子和液相浓差极化因子；

s504，获取电池功率特性并建立电池功率特性模型，通过电池功率特性模型进行电池功率特性估计；

如图6所示，本发明实施例中的步骤s103中，所述电池组漏电检测模块检测电池组是否漏电时，具体包括：

s601，通过漏电检测单元在连接的电源开启后至一预设阈值时导通，实时读取每一漏电检测单元的电压值；

s602，判断所述电压值是否大于所述预设阀值，当所述电压值大于所述预设阈值时，发送漏电检测信号；

s603，获取漏电检测模组连接的电源的信息，检测所述电源是否开启，当所述电源未开启时，发送所述信息及漏电信号，并显示漏电电源的信息。

如图7所示，本发明实施例提供的电池储能集成系统，包括：

电池组电量检测模块1，与中央调控模块6连接，通过电量检测电路，采集电池中的电量。

电池温度检测模块2，与中央调控模块6连接，通过温度传感器，对电池组产生的热量进行检测。

电池电压检测模块3，与中央调控模块6连接，通过电压传感器，采集电池组的电压。

电池组漏电检测模块4，与中央调控模块6连接，通过漏电检测电路，检测电池组是否漏电。

安全预警模块5，与中央调控模块6连接，根据检测结果，通过报警器等器件，进行安全预警。

中央调控模块6，分别与电池组电量检测模块1、电池温度检测模块2、电池电压检测模块3、电池组漏电检测模块4、安全预警模块5、通信模块7、电池组储能模块9、电池组降温模块10、电池组调控模块11和电路通断模块12连接，协调各个模块的运行。

通信模块7，与中央调控模块6连接，通过网络通信设备，实现与云服务器的连接，进行网络通信。

云服务模块8，通过设置云服务器，对电池组的相应数据进行处理。

电池组储能模块9，与中央调控模块6连接，通过若干电池进行串联，对电量进行储存和输出。

电池组降温模块10，与中央调控模块6连接，通过制冷模块，对电池组进行降温。

电池组调控模块11，与中央调控模块6连接，通过电池连接电路，对电池组的连接，进行调控。

电路通断模块12，与中央调控模块6连接，通过电动开关，对电池组输出和输入电路的通断进行控制。

进一步，所述安全预警模块包括：

预警信息接收单元，用于采集电池组漏电检测模块发送的安全预警信息；

预警等级判定单元，用于根据接收的安全预警信息对进行判定；

警示单元，根据判定的预警等级选择对应级别的预警方式进行报警。

以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。