专利名称：一种光伏系统中电池充电soc检测方法
技术领域：
本发明涉及电池电源管理技术领域，特别是涉及ー种利用遗传算法改进最小ニ乘支持向量机回归模型，并针对电池循环次数和环境温度进行补偿，检测光伏系统中电池充电SOC的方法。
背景技术：
随着传统能源的日益枯竭，太阳能已经成为ー种十分具有潜力的新能源，而光伏发电是当前利用太阳能的主要方式。独立光伏系统不与电网相连，直接向负载提供电力，一 般使用电池作为储能设备，白天将光伏面板输出的电能储存起来。这样的独立光伏系统在偏远地区、沙漠、边疆哨所等电网仍未覆盖的区域有很高的实用价值。电池荷电状态SOC (State of Charge，以下简称S0C)的精确估计是电池管理系统最基本、最重要的方面。由于光伏系统受到光强、光线入射角度、温度等多种因素的影响，其输出充电电压、充电电流处于不断变化之中。如何利用电池可测參数数据来实现当前电池充电SOC的准确估算一直以来是光伏系统电池管理急需解决的技术难点。目前，常用的电池充电SOC估计方法主要有
一、充电电压法在充电电流保持不变情况下，电池两端充电电压随SOC变化的规律与开路电压十分相似。充电电压法的优点是能实时估计电池S0C，并在恒流充电时具有较好的效果。但是在光伏系统中，充电电压、电流会随着光强等因素的变化而改变，从而不利于充电电压法的实现。该方法一般用来作为电池充电截止的判断依据。ニ、安时计量法安时计量法是通过计算电池在充电时的累积电量来估计电池的S0C，并根据温度、充电倍率对SOC估计值进行补偿。它是目前使用最普遍的SOC估计方法。在光伏系统中使用安时计量法时有三个方面的问题方法自身不能提供电池初始值SOC ;光伏系统中充电电流变化頻繁，不准确的电流测量将增大SOC估计误差，经过长时间累积，该误差会变得越来越大；估算SOC时必须考虑电池效率系数η。虽然电流测量的精度问题可以通过使用高性能电流传感器解决，但是这样会使系统成本大幅増加。同时，解决电池效率系数Π问题必须通过大量实验数据建立温度影响系数和充放电倍率系数的经验公式。

发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术误差较大，不适用光伏系统工作环境的不足，提供一种光伏系统中电池充电SOC检测方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种光伏系统中电池充电SOC检测方法，在光伏系统电池充电SOC检测模块上实现，光伏系统电池充电SOC检测模块包括充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流測量模块、环境温度測量模块、多路模拟开关、低通滤波模块、A/D转换模块和数据处理単元等；充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流测量模块和环境温度測量模块的一端均与待测电池相连、另一端均与多路模拟开关相连，多路模拟开关、低通滤波模块、A/D转换模块和数据处理単元依次相连；
该方法包括以下步骤
(1)充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流测量模块和环境温度測量模块分别采集电池充电电压、充电电流、放电电流和环境温度；
(2)多路模拟开关对上述多路模拟信号进行切換，并将信号传送至低通滤波模块；
(3)低通滤波模块对接收到的信号进行过滤，去除干扰和采样噪声之后再传送至A/D转换模块；
(4)A/D转换模块将接收的信号转变成数字信号后传送至数据处理単元；
(5)数据处理单元接收电池充电电压
充电电流、放电电流W和环境温度Γ数据后，计算电池累积放电电量Q破和电池等效循环次数；
累积放电电量
权利要求
1.一种光伏系统中电池充电SOC检测方法，可以在光伏系统电池充电SOC检测模块上实现，光伏系统电池充电SOC检测模块包括充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流測量模块、环境温度測量模块、多路模拟开关、低通滤波模块、A/D转换模块和数据处理单元等；充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流测量模块和环境温度測量模块的一端均与待测电池相连、另一端均与多路模拟开关相连，多路模拟开关、低通滤波模块、A/D转换模块和数据处理単元依次相连；其特征在于，该方法包括以下步骤 (1)充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流测量模块和环境温度測量模块分别采集电池充电电压、充电电流、放电电流和环境温度； (2)多路模拟开关对上述多路模拟信号进行切換，并将信号传送至低通滤波模块； (3)低通滤波模块对接收到的信号进行过滤，去除干扰和采样噪声之后再传送至A/D转换模块； (4)A/D转换模块将接收的信号转变成数字信号后传送至数据处理単元； (5)数据处理单元接收电池充电电压a、充电电流I、放电电流‘》和环境温度了数据后，计算电池累积放电电量Q-和电池等效循环次数； 累积放电电量Qmt =Qprev+l^f ； 等效循环次数 =含； 其中，为电池累计放电电量；为上一次采样时计算得到的Gm 电池为放电电流；プ为采样频率·，η为等效循环次数，反映电池老化程度；O)为电池标准容量； 其中，确定电池标准容量fi)的具体步骤如下在室温25 i5CT条件下，以O. 2C电流对充满电的电池进行恒流放电，并对放电电流积分；放电至截止电压停止，此时所得电流积分值即电池标准容量a ; (6)数据处理単元基于遗传算法改进的最小ニ乘支持向量机回归模型，计算当前电池的电量 电池电量模型δ=Σ+* ；丰旲型核函数K{x, xk) = exp(- -!I-------j-ll)； 模型输入x = h ； 其中C1力电池当前电量 ' 为模型样本数力模型输入；％为模型样本输入；与i为建立模型时求得的内部系数；01 )为模型核函数T力核函数參数力电池充电电压为电池充电电流；(7)数据处理単元对电池容量加以环境温度与电池老化补偿，并计算当前电池的SOC ；通过对电池容量加以环境温度与老化补偿，有效地提高了电池充电SOC的估计精度 纖态:
2.根据权利要求I所述光伏系统中电池充电SOC检测方法，其特征在于，所述步骤(7)中，所述电池容量温度补偿系数む通过如下步骤确定 (A)将充满电的电池置于不同的环境温度下，以O.2C电流进行恒流放电，測量相应温度下的电池容量込； (B)通过最小ニ乘拟合，求得込与％的三次多项式曲线关系
3.根据权利要求I所述光伏系统中电池充电SOC检测方法，其特征在于，所述步骤(7)中，所述电池容量老化补偿系数L通过如下步骤确定 Ca)将已使用み次循环次数充满电的电池置于室温25条件下，以O. 2C电流进行恒流放电，测量相应％下的电池容量Cfc ; (b)通过最小ニ乘拟合，求得Qfc与％的三次多项式曲线关系
全文摘要
本发明公开了一种光伏系统中电池充电SOC检测方法，首先通过充电电压测量模块、充电电流测量模块、放电电流测量模块和环境温度测量模块采集电池充电电压、充电电流、放电电流和环境温度；然后应用多路模拟开关对上述多路模拟信号进行切换，并将信号传送至低通滤波模块；低通滤波模块对接收到的信号进行过滤，去除干扰和采样噪声之后再传送至A/D转换模块；A/D转换模块转变成数字信号后传送至数据处理单元处理，本发明适用于光伏系统中电池充电电压、充电电流不断波动的工作环境；可以估计电池充电SOC初始值；引入电池等效循环次数，简化了衡量电池老化程度的方法，并补偿电池老化和环境温度的影响，使SOC估计更准确。
文档编号G01R31/36GK102680907SQ20121017456
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月31日 优先权日2012年5月31日
发明者张同心, 李智鹏, 李江 申请人:浙江大学