本发明涉及电力控制，更具体地说，本发明涉及一种基于pid算法的电池均衡控制系统。
背景技术：
1、在储能电池系统中，由于各子模块中的电池组不可避免地存在差异，如容量、内阻等以及新旧并用。因此，在系统正常运行过程中，各子模块以相同的功率充电或放电，各电池的荷电状态将会变得不同。充电时，个别电池达到满电状态时，而其他电池还需要继续充电。这些提前充满了的电池将会过充，对电池寿命产生影响，对系统储能容量的利用也会产生影响。因此，需要在系统运行过程中，对各电池组进行均衡控制。
2、例如授权公告号为cn112737015b的中国专利公开了一种基于soc的锂电池均衡控制系统及控制方法，在充电和放电过程中，判断电池soc值与阈值的关系，控制电池组进行交替充电或放电，实现单体电池充放电的均衡。
3、但是依然存在以下问题：
4、1、电池在长期使用过程中，随着电池老化，其内部电阻随之增大，电池在放电过程中的电压降可能会增加，导致电池在放电条件下，电池soc值下降得更快，在充电条件下，电池的soc值可能上升得更慢；因而，在电池老化到一定程度时，电池soc值与阈值的关系并不能解决串联电池充放电不均匀，导致电池串中各电池包的一致性较差，影响充放电的性能及效率的问题。
5、2、电池在充放电过程中，电池的内阻变化对电池soc值的影响，并不是直接和线性的，而是与多种因素（如电池类型、老化程度、充放电条件等）共同作用的结果，因此单一的控制电池某一变量并不能均衡控制电池充放电。
6、3、无法实时有效掌握电池充放电的运行数据，缺少足够的数据来支持决策和性能分析，无法适应不同的充电需求和环境条件。
7、鉴于此，本发明提出一种基于pid算法的电池均衡控制系统以解决上述问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于pid算法的电池均衡控制系统，能够提高工作效率，保证数据准确性，降低劳动强度，保障电网安全有效运行的用电数据采集系统。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：第一方面，本发明提供包括储能标记模块、单体电池采集模块、单体电池分析模块、单体pid调控模块、历史电池数据库和储能pid调控模块；上述各个单元通过有线和/或无线连接的方式连接，实现各个单元间的数据传输；
3、储能标记模块，基于位置序列对储能电池中串联的单体电池进行标号；基于对应标号的单体电池根据电池工作状态进行分类生成充电组、放电组或补偿组；所述电池工作状态包括充电状态、放电状态和休息状态；
4、单体电池采集模块，实时采集每个单体电池的单体电池信息和标签信息，将所述单体电池信息和所述标签信息传输到单体电池分析模块；
5、单体电池分析模块，将单体电池信息和标签信息通过电池模拟模型预测对应单体电池的预估单体电量变化值；将预估单体电量变化值和对应单体电池的实际单体电量变化值发送至单体pid调控模块，
6、单体pid调控模块，将对应单体电池的预估单体电量变化值和实际单体电量变化值之间偏差和偏差率分别标记为单体电量偏差和单体电量偏差率；基于单体电量偏差和单体电量偏差率确定pid控制参数，基于pid控制参数调整单体电池的单体电量优化量；
7、储能pid调控模块，通过不同电池工作状态单体电池的单体电量变化值获得储能充电变化量和储能放电变化量；将所述储能充电量和储能放电量之间的电量变化值和预设储能电量变化值之间的储能电量偏差，输出充电组和放电组对应单体电池数量的最优配比；同时根据充电组和放电组对应单体电池数量的最优配比调节电路控制阵列开关的开合。
8、在一个优选的实施方式中，所述单体电池包括充电端口和放电端口；充电端口和放电端口的端口处设置有数据采集设备，基于数据采集设备实时采集每个单体电池的单体电池信息和标签信息；其中：
9、所述单体电池信息包括电池工作温度、电池工作电压、电池工作电流和电池soc值；
10、所述标签信息包括电池型号、制造日期、使用时长以及基于时间戳对应的使用状态信息。
11、在一个优选的实施方式中，所述电池模拟模型的训练逻辑为：
12、基于单体电池信息和标签信息构建电池模拟模型，通过电池模拟模型预测单体电池的预估单体电量变化值；
13、基于历史电池数据库预先收集预测预估单体电量变化值所需要的历史训练数据，所述历史训练数据包括在实验环境中收集的单体电池信息和标签信息；所述实验环境为由测试人员通过控制影响单体电池在不同标签信息中电池工作温度、电池工作电压、电池工作电流和电池soc值变化的物理因素，不断收集影响预估单体电量变化值的数据收集环境；
14、将历史训练数据输入所述电池模拟模型进行训练，以得到预估单体电量变化值为输出，以实际单体电量变化值为预测目标，以最小化所有单体电池的预测准确度之和作为训练目标；其中，预测准确度的计算公式为：，其中，为单体电池的编号，，，为预测准确度，为第个单体电池对应的预估单体电量变化值，为第个单体电池对应的实际单体电量变化值；利用历史训练数据对所述电池模拟模型进行测试，直至预测准确度之和达到收敛时停止训练。
15、在一个优选的实施方式中，所述单体均衡控制策略的控制逻辑为：
16、通过比较每个单体电池的预估单体电量变化值和实际单体电量变化值获得单体电量偏差；
17、基于单体电量偏差计算预设时间段内的每个单体电池的单体电量偏差率；
18、根据单体电量偏差和单体电量偏差率代入pid算法，根据单体电量偏差和单体电量偏差率的大小分配合适的pid控制参数；
19、pid算法根据当前时刻单体电量偏差和单体电量偏差率和当前时刻对应的上一时刻的单体电量偏差和单体电量偏差率计算出单体电池对应的电量调整值；基于电量调整值调整对应单体电池的单体电池信息；基于单体电池信息重新计算获取预估单体电量变化值，并采集对应时间戳的实际单体电量变化值；
20、重复上述操作直至单体电量偏差和单体电量偏差率直至预设电池均衡点，所述电池均衡点表征为预估单体电量变化值和实际单体电量变化值的偏差在系统允许范围内。
21、在一个优选的实施方式中，所述单体电量变化量的控制方法包括以下步骤：
22、确定所述单体电池的电池工作状态，基于电池工作状态提取单体电池信息和对应的标签信息，基于单体电池信息和标签信息获得初始单体电量和单体电量变化量，并根据电池工作状态事先设置对应的目标单体电量；
23、根据公式计算获得优化后的单体电量优化量；
24、；
25、其中，为目标单体电量；为初始单体电量；单体电量变化量；为单体电池在优化过程中的优化因子。
26、在一个优选的实施方式中，所述单体电池在优化过程中的优化因子的获取逻辑为：
27、基于当前单体电池的电池工作温度值、电池工作电压值、电池工作电流值、电池soc值以及使用时长根据相对优化公式计算温度相对优化度、电压相对优化度、电流相对优化度、soc相对优化度以及时长相对优化度；
28、将温度相对优化度、电压相对优化度、电流相对优化度、soc相对优化度以及时长相对优化度通过公式计算对应单体电池的电池优化因子，公式为：
29、；
30、式中，，，，，，，、、、和分别为温度相对优化度、电压相对优化度、电流相对优化度、soc相对优化度以及时长相对优化度对电池稳定影响的权重，为常数修正系数，常数修正系数可由用户调整设置，或者由分析函数拟合生成。
31、在一个优选的实施方式中，所述单体电池数量的最优配比的控制逻辑为：
32、将当前储能电池中的充电组、放电组和补偿组进行分类并标记为初始组群；基于单体pid调控模块获得每个单体电池的单体电量优化量；
33、根据正弦余弦算法，更新单体电池的单体电量优化量和位置，
34、当单体电量优化量小于预设的单体电量变化阈值，且电池soc值趋于预设单体电池soc最大值时，则更新对应单体电池至补偿组；
35、当单体电量优化量小于预设的单体电量变化阈值，且电池soc值趋于预设单体电池soc最小值时，则更新对应单体电池至充电组；并根据电路阵列控制开关位置的就近原则将补偿组中的单体电池更新至放电组；
36、重复上述步骤，直到满足终止条件，将得到的最优电池配比方案。
37、第二方面，本发明提供一种基于pid算法的电池均衡控制方法，其基于所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统的实现，包括以下步骤：
38、基于位置序列对储能电池中串联的单体电池进行标号；基于对应标号的单体电池根据电池工作状态进行分类生成充电组、放电组或补偿组；所述电池工作状态包括充电状态、放电状态和休息状态；
39、实时采集每个单体电池的单体电池信息和标签信息；
40、将单体电池信息和标签信息通过电池模拟模型预测对应单体电池的预估单体电量变化值；
41、将对应单体电池的预估单体电量变化值和实际单体电量变化值之间偏差和偏差率分别标记为单体电量偏差和单体电量偏差率；基于单体电量偏差和单体电量偏差率确定pid控制参数，基于pid控制参数调整单体电池的单体电量优化量；
42、通过不同电池工作状态单体电池的单体电量变化值获得储能充电变化量和储能放电变化量；将所述储能充电量和储能放电量之间的电量变化值和预设储能电量变化值之间的储能电量偏差，输出充电组和放电组对应单体电池数量的最优配比；同时根据充电组和放电组对应单体电池数量的最优配比调节电路控制阵列开关的开合。
43、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序；
44、所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序，执行以实施一种基于pid算法的电池均衡控制系统。
45、第四方面，本发明提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统。
46、本发明一种基于pid算法的电池均衡控制系统的技术效果和优点：
47、本发明实现储能系统中通过对储能电池中串联的单体电池进行标号和分类，可以实现对每个单体电池的精确管理，更好地了解每个单体电池的工作状态和性能，从而进行针对性的优化和控制。
48、实时采集每个单体电池的信息，并通过电池模拟模型预测其预估单体电量变化值，可以实现对单体电池状态的实时监测和预测，及时发现和解决潜在问题，提高储能系统的可靠性和稳定性。
49、通过引入pid调控模块，可以根据单体电池的预估电量变化值与实际电量变化值之间的偏差和偏差率来调整其单体电量优化量，可以实现对单体电池电量的精确控制，优化储能系统的能量利用。
50、根据储能充电变化量和储能放电变化量，进而输出充电组和放电组对应单体电池数量的最优配比，根据实际需求和优化结果自动调整电路开关状态，提高储能系统的自动化程度和响应速度。
1.一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于，包括储能标记模块、单体电池采集模块、单体电池分析模块、单体pid调控模块、历史电池数据库和储能pid调控模块；上述各个单元通过有线和/或无线连接的方式连接，实现各个单元间的数据传输；
2.根据权利要求1所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于：所述单体电池包括充电端口和放电端口；充电端口和放电端口的端口处设置有数据采集设备，基于数据采集设备实时采集每个单体电池的单体电池信息和标签信息；其中：
3.根据权利要求2所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于：所述电池模拟模型的训练逻辑为：
4.根据权利要求3所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于：所述单体均衡控制策略的控制逻辑为：
5.根据权利要求4所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于：所述单体电量变化量的控制方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于：所述单体电池在优化过程中的优化因子的获取逻辑为：
7.根据权利要求6所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统，其特征在于：所述单体电池数量的最优配比的控制逻辑为：
8.一种基于pid算法的电池均衡控制方法，其特征在于：其基于权利要求1-7任意一项所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统实现，包括以下步骤：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器和存储器，其中，所述存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序；
10.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，其特征在于：包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1-7任意一项所述的一种基于pid算法的电池均衡控制系统。
