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CN117937667A - 一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统及方法 - Google Patents

一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统及方法 Download PDF

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CN117937667A CN202410011217.6A CN202410011217A CN117937667A CN 117937667 A CN117937667 A CN 117937667A CN 202410011217 A CN202410011217 A CN 202410011217A CN 117937667 A CN117937667 A CN 117937667A
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Abstract

本发明属于电池储能系统技术领域，具体涉及一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统及方法，系统包括采集模块、储能主控模块以及用于为储能主控模块供电的AC‑DC模块；所述采集模块用于实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；所述储能主控模块用于基于预设的温度检测算法对所述温度值进行实时读取，并将所述温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对所述电流值采集精度进行补偿，本发明中补偿系统主要应用于储能系统的高压箱内，针对市面上不同类型的分流器来实测温度和电流值的补偿系数来分段补偿，从而避免因环境温度变化影响分流器对高压回路的电流采集精度的偏差，提高电流采集的精度。

Description

一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统及方法
技术领域
本发明属于电池储能系统技术领域，具体涉及一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统及方法。
背景技术
储能系统高压箱主要功能用于控制系统电气主回路连通或断开，其内部安装的电池管理单元(简称BMS)可同时实时监测电池电压、电流、温度及开关、接触器、风机等的状态，对本地电池组进行状态判别、热管理控制、均衡控制等操作，同时上送本地电池信息及响应遥控控制。
随着储能电池行业的发展和市场规模的扩大，系统产品性能的完善和优化，对储能电池系统采集高压回路电流精度要求更加严格。温度补偿在采集高压回路的电流不只是在分流器上会影响到采集电流精度，其实温度也会影响我们的运算放大器、ADC采集芯片、隔离通信以及储能主控MCU运算单元，考虑到分流器本身受温度影响大和NTC温度传感器安装在分流器上便于实现，所以优先考虑使用分流器电流采集温度补偿来提高精度。
然而普遍采用高精度的分流器去采集高压回路的电流，忽略了分流器本身随温度变化对采集精度的影响，通常储能电池系统的高压回路电流采集位于高压箱内，其处于一个密闭的环境加上里面带有功率性器件，温度变化范围较大，因此，如何根据环境温度实现对电流采集精度的补偿是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统及方法，以解决背景技术中提出的问题。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，所述补偿系统设于储能系统高压箱内部，包括采集模块、储能主控模块以及用于为储能主控模块供电的AC-DC模块；
所述采集模块用于实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；
所述储能主控模块用于基于预设的温度检测算法对所述温度值进行实时读取，并将所述温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对所述电流值采集精度进行补偿。
作为本发明的进一步优化方案，所述温补模块包括分流器和NTC温度传感器，所述分流器串联在所述高压回路，NTC温度传感器放置于所述分流器周边位置，用于实时采集分流器周围温度并作为分流器的所述温度值。
作为本发明的进一步优化方案，所述高压箱内部还设有用于控制高压回路的通断的通断控制模块，通断控制模块包括直流断路器、主正继电器、主负继电器、预充继电器以及预充电阻。
作为本发明的进一步优化方案，所述第一响应状态为：
当所述温度值不在预设温度区间时，所述储能主控模块向所述通断控制模块发出控制信号，用于切断所述高压回路。
作为本发明的进一步优化方案，所述储能主控模块包括ADC采样单元、隔离SPI通信单元和MCU处理单元，所述温度检测算法为NTC温度传感器和电阻分压后将电压值经ADC采样单元和隔离SPI通信单元发送给MCU处理单元，MCU处理单元根据所述电压值来确定NTC电阻值，将所述NTC电阻值和温度对照表进行比对来读取所述温度值。
作为本发明的进一步优化方案，所述温度补偿算法为分段插值补偿法，确定实时采集的电流值与设定分段温度的补偿系数，基于所述补偿系数对所述电流值采集精度进行补偿。
一种储能系统中分流器电流采集温度补偿方法，基于以上任一项所述系统实施，包括如下步骤：
S1、实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；
S2、所述储能主控模块用于基于预设的温度检测算法对所述温度值进行实时读取，并将所述温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对所述电流值采集精度进行补偿。
本发明的有益效果在于：
本发明中补偿系统主要应用于储能系统的高压箱内，针对市面上不同类型的分流器来实测温度和电流值的补偿系数来分段补偿，从而避免因环境温度变化影响分流器对高压回路的电流采集精度的偏差，提高电流采集的精度。
附图说明
图1是本发明中储能系统高压箱内部框体；
图2是本发明中分流器电流温度采集框体；
图3是本发明中补偿方法的执行流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
本实施方式提出了一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，补偿系统设于储能系统高压箱内部，包括采集模块、储能主控模块以及用于为储能主控模块供电的AC-DC模块；
采集模块用于实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；
储能主控模块用于基于预设的温度检测算法对温度值进行实时读取，并将温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对电流值采集精度进行补偿。
参照图1，所述储能主控模块位于高压箱内，负责管理一簇电池组的信号收集、分流器的电流和温度采集以及补偿算法(温度检测算法和温度补偿算法)的实现，其属于储能系统二级管理单元。采集模块位于高压箱内，负责实时采集高压回路的电流和分流器的温度，由分流器和NTC温度传感器组成，储能主控模块采集分流器在回路上的电流和读取NTC温度传感器的温度。
本实施例中，分流器串联在高压回路，NTC温度传感器放置于分流器周边位置，用于实时采集分流器周围温度并作为分流器的温度值。
作为进一步优化方案，高压箱内部还设有用于控制高压回路的通断的通断控制模块，通断控制模块包括直流断路器、主正继电器、主负继电器、预充继电器以及预充电阻。
作为进一步优化方案，第一响应状态为：
当温度值不在预设温度区间时，储能主控模块向通断控制模块发出控制信号，用于切断高压回路。
可以理解的是，通过实时采集分流器温度可以检测其使用环境温度，当检测温度不在其工作温度(温度区间)时，可以停止系统工作或者系统做出响应措施，这样可以保护分流器本身以及整个系统。
参照图2，作为进一步优化方案，储能主控模块包括ADC采样单元、隔离SPI通信单元和MCU处理单元，温度检测算法为NTC温度传感器和电阻R1分压后将电压值经ADC采样单元和隔离SPI通信单元发送给MCU处理单元，MCU处理单元根据电压值来确定NTC电阻值，NTC电阻值(V1表示MCU处理单元采集的电压值)，将NTC电阻值和温度对照表进行比对来读取温度值。
本实施例中，分流器的采样电流值通过储能主控模块获取，包括运算放大器电路，支持差分输入，可检测充电和放电电流，分流器输入与采集电流的差分走线，5V供电电压和2.5V基准电压；
本实施例中，ADC采样单元，支持SPI通信，8口模拟信号输入可兼容检测高压采集、温度采集、运算放大器2.5V基准电压采集、分流器差分输入电压经运放放大后的电压采集，5V供电电压和2.5V基准电压；
本实施例中，隔离SPI通信单元，储能主控MCU和高压侧通信实现隔离，隔离双电源输入高压侧5V电源和匹配MCU侧的3.3V电源，隔离电压5.7KVrms。
作为进一步优化方案，温度补偿算法为分段插值补偿法，确定实时采集的电流值与设定分段温度的补偿系数，基于补偿系数对电流值采集精度进行补偿。
示例的，采用分段插值补偿法，例如设置工作温度为-25℃～+70℃(实际储能设备工作温度为-20℃～+65℃)，间隔5℃得出采集的电流值随温度变化的关系，考虑到该温度与电流值不是线性关系，故可以采用分段表示温度与电流值的补偿系数。用NTC实时采集分流器的温度，根据采集电流和分段温度的补偿系数，此时不同的温度对应不同分段的补偿系数，这样精度更高。
另外，在上述实施例的基础上，温度补偿包括但不限于如下方式：通过分流器固有的温度和分流器的阻值特征曲线来补偿温度对采集电流精度的影响、以及点斜式温度补偿算法。
综上，上述分流器电流采集温度补偿系统的工作方式如下：
参照图2，NTC温度传感器固定在分流器上，实时采集分流器的温度，经分压电路后到ADC采样，在经SPI隔离通信进入MCU处理单元；分流器固定在高压箱的高压回路铜排上，实时采集回路的电流，分流器的差分信号经运算放大器后到ADC采集和SPI隔离通信进入MCU处理单元；储能主控模块的MCU处理单元负责实现分流器温度、高压回路电流的采集和计算、以及温度补偿精度的策略实现。
为了实现上述实施例，基于同一发明构思，本实施例中还提供了与上述补偿系统对应的补偿方法，由于本公开实施例中的补偿方法解决问题的原理与本公开实施例上述补偿系统相似，因此方法的实施可以参见系统的实施，重复之处不再赘述。
参照图3，本实施方式提供了一种储能系统中分流器电流采集温度补偿方法，基于以上系统实施，包括如下步骤：
S1、实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；
S2、储能主控模块用于基于预设的温度检测算法对温度值进行读取，并将温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对电流值采集精度进行补偿。
本实施例中，NTC温度传感器放置与分流器周边位置来实时采集其周围温度，该温度值经储能主控模块ADC采集和隔离通信后发送给储能主控模块MCU读取，MCU根据读取的温度和本身分流器的阻值与温度特性曲线来补偿温度对分流器采集电流带来的误差，从而提高分流器采集电流的精度，同时采集到分流器的温度使其工作在正常的使用温度范围起到保护分流器以及高压箱系统的作用。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，所述补偿系统设于储能系统高压箱内部，其特征在于，包括采集模块、储能主控模块以及用于为储能主控模块供电的AC-DC模块；
所述采集模块用于实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；
所述储能主控模块用于基于预设的温度检测算法对所述温度值进行实时读取，并将所述温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对所述电流值采集精度进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，其特征在于：所述温补模块包括分流器和NTC温度传感器，所述分流器串联在所述高压回路，NTC温度传感器放置于所述分流器周边位置，用于实时采集分流器周围温度并作为分流器的所述温度值。
3.根据权利要求1所述的一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，其特征在于：所述高压箱内部还设有用于控制高压回路的通断的通断控制模块，通断控制模块包括直流断路器、主正继电器、主负继电器、预充继电器以及预充电阻。
4.根据权利要求3所述的一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，其特征在于：所述第一响应状态为：
当所述温度值不在预设温度区间时，所述储能主控模块向所述通断控制模块发出控制信号，用于切断所述高压回路。
5.根据权利要求1所述的一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，其特征在于：所述储能主控模块包括ADC采样单元、隔离SPI通信单元和MCU处理单元，所述温度检测算法为NTC温度传感器和电阻分压后将电压值经ADC采样单元和隔离SPI通信单元发送给MCU处理单元，MCU处理单元根据所述电压值来确定NTC电阻值，将所述NTC电阻值和温度对照表进行比对来读取所述温度值。
6.根据权利要求1所述的一种储能系统中分流器电流采集温度补偿系统，其特征在于：所述温度补偿算法为分段插值补偿法，确定实时采集的电流值与设定分段温度的补偿系数，基于所述补偿系数对所述电流值采集精度进行补偿。
7.一种储能系统中分流器电流采集温度补偿方法，基于权利要求1-6任一项所述系统实施，其特征在于：包括如下步骤：
S1、实时采集高压箱内部高压回路的电流值和温度值；
S2、基于预设的温度检测算法对所述温度值进行实时读取，并将所述温度值与预设温度区间进行匹配，以控制储能系统进入第一响应状态或依据预设的温度补偿算法对所述电流值采集精度进行补偿。
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