本技術(shù)涉及電池智能充電，尤其是涉及一種用于固態(tài)鉛電池儲能電站的智能充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源的大規(guī)模開發(fā)與并網(wǎng)，傳統(tǒng)鉛酸電池因能量密度低、循環(huán)壽命短、維護(hù)成本高等問題，難以滿足可再生能源長周期、高可靠性的儲能需求，固態(tài)鉛電池作為其升級技術(shù)，具有更高的安全性和更長的循環(huán)壽命。

2、但現(xiàn)有固態(tài)鉛電池應(yīng)用于可再生能源儲能電站中時，受到可再生能源發(fā)電功率間歇性波動的影響，在持續(xù)非穩(wěn)態(tài)充放電的過程中，固態(tài)鉛電池內(nèi)部固態(tài)電解質(zhì)容易產(chǎn)生鈍化加速問題，造成電池容量衰退速度加快。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種用于固態(tài)鉛電池儲能電站的智能充電系統(tǒng)，以解決上述技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種用于固態(tài)鉛電池儲能電站的智能充電方法，所述方法包括：

3、獲取實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集，根據(jù)所述實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和所述實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集，確定多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集；

4、獲取可再生能源發(fā)電數(shù)據(jù)集，基于所述可再生能源發(fā)電數(shù)據(jù)集，根據(jù)多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集，對固態(tài)電解質(zhì)阻抗波動進(jìn)行演化分析，構(gòu)建固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型；

5、根據(jù)所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，確定自適應(yīng)電池充電策略；

6、根據(jù)所述自適應(yīng)電池充電策略，調(diào)整電站充電參數(shù)，確定并輸出充電調(diào)整報告。

7、通過本方案，根據(jù)實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集，構(gòu)建多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合用于反映發(fā)電情況的可再生能源發(fā)電數(shù)據(jù)集，對固態(tài)鉛電池內(nèi)部固態(tài)電解質(zhì)阻抗在發(fā)電情況變化影響下的波動進(jìn)行演化分析，構(gòu)建用于預(yù)測固態(tài)電解質(zhì)阻抗變化的固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，實(shí)現(xiàn)對電池充電過程中固態(tài)電解質(zhì)阻抗的預(yù)測，并以固態(tài)電解質(zhì)阻抗的預(yù)測變化為基準(zhǔn)，確定自適應(yīng)電池充電策略，以此調(diào)整電站充電參數(shù)，并將對應(yīng)的充電調(diào)整報告提供給電站工作人員，以減緩可再生能源發(fā)電間歇性波動情況下，固態(tài)鉛電池內(nèi)部固態(tài)電解質(zhì)的鈍化速度，延長電池使用壽命。

8、可選的，所述實(shí)時阻抗特征參數(shù)集包括電荷轉(zhuǎn)移電阻、界面電容和實(shí)時界面阻抗；

9、所述實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集包括充電功率、運(yùn)行溫度和荷電狀態(tài)；

10、所述實(shí)時阻抗特征參數(shù)集通過原位電化學(xué)阻抗譜檢測獲取，將檢測頻率范圍限制在預(yù)設(shè)檢測頻率范圍內(nèi)，限制激勵信號對應(yīng)的幅值小于電池額定電流的幅度在預(yù)設(shè)幅值范圍內(nèi)，檢測周期為所述荷電狀態(tài)每變化預(yù)設(shè)荷電變化幅度觸發(fā)一次；

11、所述實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和所述實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集中的所有參數(shù)均采用硬件時鐘同步協(xié)議。

12、通過本方案，基于原位電化學(xué)阻抗譜檢測手段，結(jié)合小幅電流擾動和荷電狀態(tài)周期性觸發(fā)機(jī)制，提高實(shí)時阻抗特征參數(shù)集的準(zhǔn)確性和有效性，通過硬件級時鐘同步消除數(shù)據(jù)來源不同的實(shí)時阻抗特征參數(shù)集與實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集之間的時滯偏差，為后續(xù)固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型的構(gòu)建提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)。

13、可選的，所述根據(jù)所述實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和所述實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集，確定多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集，包括：

14、根據(jù)所述檢測周期，對所述實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集進(jìn)行降采樣，保留實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集內(nèi)每一參數(shù)與每一所述檢測周期對應(yīng)時間點(diǎn)下的數(shù)據(jù)，確定電池周期性運(yùn)行參數(shù)集；

15、采用三次樣條插值算法，對所述實(shí)時阻抗特征集內(nèi)所有參數(shù)與所述電池周期性運(yùn)行參數(shù)集內(nèi)所有參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一時間軸對齊處理，確定阻抗特征周期波動參數(shù)集；

16、根據(jù)所述電池周期性運(yùn)行參數(shù)集和所述阻抗特征周期波動參數(shù)集，構(gòu)建所述多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集。

17、通過本方案，以檢測周期為基準(zhǔn)，對實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集進(jìn)行降采樣處理，篩選得到不同檢測周期對應(yīng)時間點(diǎn)下實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集內(nèi)的對應(yīng)數(shù)據(jù)，得出電池周期性運(yùn)行參數(shù)集，進(jìn)一步通過三次樣條插值算法，對將實(shí)時阻抗特征參數(shù)集與電池周期性運(yùn)行參數(shù)集統(tǒng)一到相同的時間基準(zhǔn)，得出阻抗特征周期波動參數(shù)集，以構(gòu)建阻抗特征周期波動參數(shù)集，避免因?qū)崟r電池運(yùn)行參數(shù)集與實(shí)時阻抗特征集之間采樣頻率差異帶來的數(shù)據(jù)數(shù)量級差異而引發(fā)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析偏差，提高后續(xù)固態(tài)電解質(zhì)演化分析過程的準(zhǔn)確性。

18、可選的，所述基于所述可再生能源發(fā)電數(shù)據(jù)集，根據(jù)多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集，對固態(tài)電解質(zhì)阻抗波動進(jìn)行演化分析，構(gòu)建固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，包括：

19、基于嶺回歸算法，根據(jù)所述實(shí)時界面阻抗，分析對應(yīng)時間點(diǎn)下的所述電荷轉(zhuǎn)移電阻、所述界面電容、所述充電功率、所述運(yùn)行溫度和所述荷電狀態(tài)對所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗的關(guān)聯(lián)影響關(guān)系，擬合得到電阻影響系數(shù)、電容影響系數(shù)、功率影響系數(shù)和荷電影響系數(shù)；

20、根據(jù)所述電阻影響系數(shù)、所述電容影響系數(shù)、所述功率影響系數(shù)和所述荷電影響系數(shù)，構(gòu)建所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型。

21、通過本方案，采用嶺回歸算法，對不同實(shí)時界面阻抗下對應(yīng)時間點(diǎn)的電荷轉(zhuǎn)移電阻、界面電容、充電功率、運(yùn)行溫度和荷電狀態(tài)與固態(tài)電解質(zhì)阻抗之間的關(guān)聯(lián)影響進(jìn)行量化分析，擬合得到電阻影響系數(shù)、電容影響系數(shù)、功率影響系數(shù)和荷電影響系數(shù)，進(jìn)而構(gòu)建得到用于預(yù)測固態(tài)電解質(zhì)阻抗變化的固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，以降低傳統(tǒng)最小二乘法丟失參數(shù)間耦合效應(yīng)導(dǎo)致估算結(jié)果不準(zhǔn)確的問題。

22、可選的，所述根據(jù)所述電阻影響系數(shù)、所述電容影響系數(shù)、所述功率影響系數(shù)和所述荷電影響系數(shù)，構(gòu)建所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，具體為以下公式：

23、；

24、其中，為所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗，為所述電荷轉(zhuǎn)移電阻，為電阻影響系數(shù)，為所述界面電容，為電容影響系數(shù)，為可再生能源波動對電池的激勵傳播延遲，為功率影響系數(shù)，為時間點(diǎn)下對應(yīng)的所述充電功率，為電池額定功率，為荷電影響系數(shù)，為所述運(yùn)行溫度與預(yù)設(shè)基準(zhǔn)溫度之間的溫度差值，為所述荷電狀態(tài)。

25、通過本方案，利用數(shù)學(xué)分析手段，根據(jù)電阻影響系數(shù)、電容影響系數(shù)、功率影響系數(shù)和荷電影響系數(shù)，約束針對固態(tài)電解質(zhì)阻抗的量化過程，構(gòu)建用于推導(dǎo)不同影響要素下電池內(nèi)部電解質(zhì)阻抗的固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，以保障預(yù)測固態(tài)電解質(zhì)阻抗過程的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。

26、可選的，所述自適應(yīng)電池充電策略，包括：

27、根據(jù)所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，對所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗進(jìn)行發(fā)展趨勢預(yù)測，確定不同時間點(diǎn)下對應(yīng)的阻抗預(yù)測值；

28、基于所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型輸出的所述阻抗預(yù)測值和所述多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集，整合自適應(yīng)脈沖充電策略、變截止電壓控制策略和溫度-電流耦合控制策略；

29、根據(jù)實(shí)時電荷轉(zhuǎn)移電阻、界面電容、荷電狀態(tài)和運(yùn)行溫度，動態(tài)調(diào)整脈沖充電電流、修正截止電壓并耦合溫度與電流關(guān)系；

30、通過多策略協(xié)同控制，使充電過程中的所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗波動幅度和溫升速率被約束在預(yù)設(shè)安全演化區(qū)間內(nèi)。

31、通過本方案，利用阻抗預(yù)測與多策略協(xié)同，及時將阻抗波動幅度限制在安全區(qū)間內(nèi)，抑制固態(tài)電解質(zhì)阻抗惡化，同時控制溫升速率，降低電池充電熱失控風(fēng)險，通過脈沖充電與溫度-電流耦合的協(xié)同控制，保障充電效率，通過動態(tài)截止電壓調(diào)整減少電池高荷電狀態(tài)下的過充副反應(yīng)，提高電池循環(huán)壽命。

32、可選的，所述自適應(yīng)脈沖充電策略，包括：

33、在恒流充電階段，根據(jù)電荷轉(zhuǎn)移電阻的實(shí)時值與荷電狀態(tài)的關(guān)聯(lián)曲線，確定所述電荷轉(zhuǎn)移電阻在不同所述荷電狀態(tài)下的變化趨勢；

34、若當(dāng)前所述電荷轉(zhuǎn)移電阻較前一所述檢測周期對應(yīng)所述電荷轉(zhuǎn)移電阻的增長幅度超過預(yù)設(shè)電阻增長幅度，觸發(fā)脈沖降載模式，按當(dāng)前所述荷電狀態(tài)對應(yīng)的比例系數(shù)降低脈沖電流峰值，同時將占空比縮減至原值的預(yù)設(shè)比例區(qū)間內(nèi)，并延長間歇周期至原時長的預(yù)設(shè)倍率范圍內(nèi)，直至當(dāng)前所述電荷轉(zhuǎn)移電阻回落至預(yù)設(shè)波動閾值范圍內(nèi)。

35、通過本方案，基于動態(tài)降載機(jī)制，在當(dāng)前電荷轉(zhuǎn)移電阻較前一檢測周期對應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移電阻的增長幅度超過預(yù)設(shè)電阻增長幅度時，通過激活脈沖降載模式，對脈沖電流峰值、占空比和間歇周期進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，直至當(dāng)前電荷轉(zhuǎn)移電阻回落至預(yù)設(shè)波動閾值范圍內(nèi)，通過漸進(jìn)式的電荷轉(zhuǎn)移電阻調(diào)整策略，將電荷轉(zhuǎn)移電阻的異常增長抑制在初始階段，同時減少電荷轉(zhuǎn)移電阻的調(diào)整過程對電池充電波動幅度的影響。

36、可選的，所述變截止電壓控制策略，包括：

37、根據(jù)不同時間點(diǎn)對應(yīng)的所述阻抗預(yù)測值，確定不同時間點(diǎn)下的阻抗增量；

38、分析所述阻抗增量和運(yùn)行溫度，當(dāng)阻抗增量超過基準(zhǔn)阻抗增量或所述運(yùn)行溫度高于預(yù)設(shè)溫度上限時，基于溫度-阻抗耦合系數(shù)，分析得出截止電壓調(diào)降量；

39、所述截止電壓調(diào)降量滿足以下關(guān)系：調(diào)降幅度與所述阻抗增量呈線性正相關(guān)；

40、根據(jù)所述截止電壓調(diào)降量，對當(dāng)前充電階段下的截止電壓進(jìn)行修正，修正后的所述截止電壓通過動態(tài)限壓模塊實(shí)時作用于充電回路。

41、通過本方案，對阻抗增量進(jìn)行預(yù)測分析，以此為基準(zhǔn)，結(jié)合電池充電過程中的運(yùn)行溫度，對截止電壓進(jìn)行動態(tài)調(diào)降，減少高壓恒壓階段的固態(tài)電解質(zhì)界面應(yīng)力累積，減小固態(tài)電解質(zhì)界面阻抗的波動幅度，與自適應(yīng)脈沖充電策略協(xié)同配合，形成“電流-電壓”雙維度控制，提高對固態(tài)電解質(zhì)界面阻抗惡化的抑制作用。

42、可選的，所述溫度-電流耦合控制策略，包括：

43、根據(jù)電池運(yùn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立運(yùn)行溫度梯度與最大允許充電電流的映射關(guān)系表，所述映射關(guān)系表中設(shè)定不同溫度區(qū)間對應(yīng)的電流上限及溫升速率閾值；

44、根據(jù)不同時間點(diǎn)下的運(yùn)行溫度，確定電池溫度變化速率，若所述電池溫度變化速率超過對應(yīng)所述溫升速率閾值，則根據(jù)當(dāng)前所述界面電容，按梯度降低充電電流；

45、根據(jù)所述充電電流的降低幅度，延長對應(yīng)的恒壓充電階段時長；

46、當(dāng)所述運(yùn)行溫度回落至對應(yīng)所述溫升速率閾值以下且維持超過預(yù)設(shè)維持周期數(shù)量個所述檢測周期后，恢復(fù)原充電電流。

47、通過本方案，利用針對溫升速率的監(jiān)控機(jī)制，降低固態(tài)鉛電池的熱失控觸發(fā)概率，同時利用梯度降流機(jī)制，減少因充電電流的突降造成的固態(tài)電解質(zhì)界面應(yīng)力突變，以降低固態(tài)電解質(zhì)阻抗的波動幅度，進(jìn)一步通過動態(tài)恒壓補(bǔ)償機(jī)制，減少因充電電流調(diào)整而造成的充電延長時間。

48、第二方面，本技術(shù)提供一種用于固態(tài)鉛電池儲能電站的智能充電系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

49、數(shù)據(jù)構(gòu)建模塊，用于獲取實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集，根據(jù)所述實(shí)時阻抗特征參數(shù)集和所述實(shí)時電池運(yùn)行參數(shù)集，確定多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集；

50、演化分析模塊，用于獲取可再生能源發(fā)電數(shù)據(jù)集，基于所述可再生能源發(fā)電數(shù)據(jù)集，根據(jù)多維電池狀態(tài)數(shù)據(jù)集，對固態(tài)電解質(zhì)阻抗波動進(jìn)行演化分析，構(gòu)建固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型；

51、策略分析模塊，用于根據(jù)所述固態(tài)電解質(zhì)阻抗演化模型，確定自適應(yīng)電池充電策略；

52、調(diào)整輸出模塊，用于根據(jù)所述自適應(yīng)電池充電策略，調(diào)整電站充電參數(shù)，確定并輸出充電調(diào)整報告。