[发明专利]一种光伏系统中电池充电SOC检测方法

权利要求书

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、放电电流测量模块、环境温度测量模块、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测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单元依次相连；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测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换，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单元；

（5）数据处理单元接收电池充电电压                                                、充电电流、放电电流和环境温度数据后，计算电池累积放电电量和电池等效循环次数；

累积放电电量： ；

等效循环次数： ；

其中，为电池累计放电电量；为上一次采样时计算得到的；电池为放电电流；为采样频率；为等效循环次数，反映电池老化程度；为电池标准容量；

其中，确定电池标准容量的具体步骤如下：在室温25条件下，以0.2C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；

（6）数据处理单元基于遗传算法改进的最小二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： ；

模型核函数： ；

模型输入： ； 

其中，为电池当前电量； 为模型样本数；为模型输入；为模型样本输入；与为建立模型时求得的内部系数；为模型核函数；为核函数参数；为电池充电电压；为电池充电电流；

（7）数据处理单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：

荷电状态：；

式中：为电池荷电状态，取值范围0~1，值为0表示电池电量为空，值为1表示电池充满电量；为电池当前电量；为电池标准容量； 为电池容量温度补偿系数，反映环境温度对电池容量的影响；为电池容量老化补偿系数，反映电池循环次数对容量的影响。

2.根据权利要求1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0.2C电流进行恒流放电，测量相应温度下的电池容量；

（B）通过最小二乘拟合，求得与的三次多项式曲线关系：

；

式中：为电池容量；为环境温度；为关于的函数；、、、为多项式系数；

（C）环境温度为时，对应的电池容量温度补偿系数为：

；

式中：为电池容量温度补偿系数；为环境温度；为电池容量关于环境温度的函数；为标准条件下的电池容量。

3.根据权利要求1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通过如下步骤确定：

（a）将已使用次循环次数充满电的电池置于室温25条件下，以0.2C电流进行恒流放电，测量相应下的电池容量；

（b）通过最小二乘拟合，求得与的三次多项式曲线关系：

；

式中：为电池容量；为电池循环次数；为关于的函数；、、、为多项式系数；

（c）等效循环次数为时，对应的电池容量老化补偿系数为：

；

式中：为电池容量老化补偿系数；为电池等效循环次数；为电池容量关于等效循环次数的函数；为标准条件下的电池容量。