一种电池性能一致性测试方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电池性能一致性测试方法及系统，所述方法包括：对电池组串进行充放电；获取所述电池组串的工作状态参数；获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据；根据所述各电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。通过本发明的电池性能一致性测试方法及系统，实现了对储能电池组串的电池动态电压一致性测试、电池电压曲线一致性测试、电池动态温度一致性测试及电池充放电深度一致性测试等多方面性能测试，测试数据丰富，采集准确性高，实施灵活方便，可以使得用户准确便捷的评估储能电池的性能。
【专利说明】一种电池性能一致性测试方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明是关于电池性能的测试，尤指一种电池性能一致性测试方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前锂离子电池正逐步应用于新能源发电系统，意在平滑风力发电和太阳能发电对电网造成的冲击。然而电池容量会随着电池使用次数的增加而下降，而性能也会随之变差。性能的下降直接减弱了平抑新能源发电的作用。因此，在现场应用条件下，准确的获得锂离子电池组的性能则尤为必要。而目前由于用于储能系统的电池组串数量多，体积大，无法像电动汽车或电动工具电池一样将电池拆卸出来用专业设备进行容量等参数的测试，因此储能电池的现场测试手段和测试方法则成为评估储能电池性能变化的关键技术。
[0003]目前储能电池的性能测试主要是进行容量测试，容量测试基本源于电池厂家提供的测试数据，由于测试过程受限于储能现场工作条件和运行机制，因此其主要方案是结合电池出厂时的特性参数，利用电池充放电过程中的数据采集对电池容量进行估算，来获得电池性能的变化情况。但这种测试方法测试的数据单一，并不能完全体现锂电池性能。
【发明内容】
[0004]本发明针对电池的多种性能参数进行测量，通过充放电过程中的电池温度，电压变化以及充放电深度进行比对，通过一致性测试结果评估电池性能。
[0005]为实现以上目的，本发明公开了一种电池性能一致性测试方法，所述方法包括:对电池组串进行充放电；获取所述电池组串的工作状态参数；获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据；根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
[0006]为达到以上目的，本发明还公开了一种电池性能一致性测试系统，所述系统包括:监控终端、电池组串检测装置、井网变流器通讯模块、井网变流器、电池管理系统通讯模块、电池管理系统以及电池组串；其中，所述电池组串，分别连接所述电池管理系统、井网变流器及电池组串检测装置；所述电池组串检测装置通过CAN总线连接所述监控终端，用于获取所述电池组串的工作状态参数；所述井网变流器通过CAN总线连接井网变流器通讯模块，用于对电池组串进行充放电；所述电池管理系统通过CAN总线连接电池管理系统通讯模块，用于获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据；所述监控终端，通过CAN总线连接所述井网变流器通讯模块、电池管理系统通讯模块和电池组串检测装置，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
[0007]通过本发明的电池性能一致性测试方法及系统，在保证电池不会过充过放的情况下，实现了对储能电池组串的电池动态电压一致性测试、电池电压曲线一致性测试、电池动态温度一致性测试及电池充放电深度一致性测试等多方面性能测试，测试数据丰富，采集准确性高，实施灵活方便，可以使得用户准确便捷的评估储能电池的性能。【专利附图】
【附图说明】
[0008]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0009]图1为本发明实施例的电池性能一致性测试流程图。
[0010]图2为本发明实施例的电池充电时电压曲线一致性不合格示意图。
[0011]图3为本发明实施例的电池放电时电压曲线一致性不合格示意图。
[0012]图4为本发明实施例的电池性能一致性测试系统结构示意图。
[0013]图5为本发明具体实施例的电池充电时电压曲线一致性测试的曲线图。
[0014]图6为本发明具体实施例的电池放电时电压曲线一致性测试的曲线图。
[0015]图7为本发明具体实施例的充放电过程中电池温度柱状图。
[0016]图8为本发明具体实施例的电池组串充电实验中的充电深度散点分布图。
[0017]图9为本发明具体实施例的电池组串放电实验中的放电深度散点分布图。
【具体实施方式】
[0018]以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
[0019]图1为本发明实施例的电池性能一致性测试流程图。如图1所示，所述方法包括:
[0020]步骤S101，对电池组串进行充放电；
[0021]步骤S102，获取电池组串的工作状态参数；
[0022]步骤S103，获取电池组串中的单体电池的工作状态数据；
[0023]步骤S104，根据各电池组串的工作状态参数以及单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
[0024]在本实施例中，获取电池组串中单体电池的工作状态数据包括:充电过程中的最高单体电池电压Uaiaxl、次高单体电池电压U0liax2、最低单体电池电压uMnl、次低单体电池电压Uaiin2，放电过程中的最高单体电池电压Uftnaxl、次高单体电池电压Ullniax2、最低单体电池电压Ullminl、次低单体电池电压Ullmin2。
[0025]根据以上参数中的充电过程中的最高单体电池电压U0liaxl、次高单体电池电压Ucmax2、最低单体电池电压U0llinl、次低单体电池电压U0llin2通过计算可以得到电池动态电压一致性结果；其中，
[0026]当Ucmaxl-Ucmax2 ( 50mV,且 UCmin2_UCminl ( 50mV,且 UCmaxl_UCminl ( 500mV,电池动态电压一致性合格；
[0027]当Ucmaxl-Ucmax2〉5OmV,或 Ucmin2-Ucminl〉5OmV,或 Ucmaxl-Ucminl〉500mV,电池动态电压一致性不合格。
[0028]根据上述数据中的放电过程中的最高单体电`池电压Ullniaxl、次高单体电池电压Utlmax2、最低单体电池电压Ullminl、次低单体电池电压Ullmin2通过计算得到电池动态电压一致性结果；其中，
[0029]当UDmaxl-UDmax2 ^ 5OmV,且 UDmin2-UDminl ^ 5OmV,且 UDmaxl-UDminl ^ 500mV,电池动态电压一致性合格；[0030]当UDmaxl-UDmax2〉50mV,或 UDmin2-UDminl〉50mV,或 UDmaxl-UDminl〉500mV,电池动态电压一致性不合格。
[0031]在本实施例中，获取电池组串的工作状态参数包括:充电过程中电池组串电压Uc、放电过程中电池组串电压Ud ;结合上述实施例的数据，对由i只电池串联组成的储能电池组串进行电池电压曲线一致性测试；其中，
[0032]根据iXUCmaxl、iXUCmax2、Uc，绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池充电时电压曲线一致性测试结果；图2为本发明实施例的电池充电时电压曲线一致性不合格示意图，如图2所示，在充电末期的时候，IXUcmaxl出现了大幅抬升的拐点，则电池充电时电压曲线一致性不合格。
[0033]根据iXUDminl、iXUDmin2、UD，绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池放电时电压曲线一致性测试结果；图3为本发明实施例的电池放电时电压曲线一致性不合格示意图，如图3所示，在放电末期的时候，i X Uftninl出现了大幅下降的拐点，则电池放电时电压曲线一致性不合格。
[0034]在本实施例中，获取电池组串中单体电池的工作状态数据包括:充放电过程中最高单体电池温度Tniaxl、次高单体电池温度Tniax2及最低单体电池温度Tniintl通过上述参数可以进行电池动态温度一致性测试；其中，
[0035]当Tmajd-Tmax2 < 3 °C，且Tmajd-Tmin≤6 °C时，电池动态温度一致性合格；
[0036]当Tmaxl-Tmax2≥3°C，或Tmajd-Tmin > 6 °C时，电池动态温度一致性不合格。
[0037]在本实施例中，获取电池组串中单体电池的工作状态数据包括:每个单体电池的充电容量C1、单体电池的放电容量(V ;通过上述参数可以测得电池充电深度极差系数Kc和电池放电深度极差系数Kd ;具体方法如下:
[0038]电池充电深度极差系数K。:在充电开始时，获取每一单体电池的开路电压，并通过开路电压-容量(OVC)曲线比较，得到充电开始电池容量Csi ;然后在充电结束静置2小时后，获取每一单体电池的开路电压，并通过开路电压-容量(OVC)曲线比较，得到充电结束电池容量Cei ;每个单体电池的充电容量Ci利用Ci=Ce1-Csi可得。再利用
【权利要求】
1.一种电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述方法包括: 对电池组串进行充放电； 获取所述电池组串的工作状态参数； 获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据； 根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
2.根据权利要求1所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，获取所述电池组串的工作状态参数包括:充电过程中电池组串电压、放电过程中电池组串电压； 获取所述电池组串中单体电池的工作状态数据包括:充电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压，放电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压。
3.根据权利要求1所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，获取所述电池组串中单体电池的工作状态数据包括:充放电过程中最高单体电池温度、次高单体电池温度及最低单体电池温度。
4.根据权利要求1所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，获取所述电池组串中单体电池的工作状态数据包括:单体电池的充电容量、单体电池的放电容量。
5.根据权利要求2所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述 单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述充电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压进行电池充电时动态电压一致性测试；其中，
^Cmaxl ^Cmax2 (50mV,且 Ucmin2-Ucminl ( 50mV,且 Ucmaxl-Ucminl ( 500mV,电池动态电压一致性合格；
^Cmaxl ^Cmax2 > 50mV,或 Ucmin2-Ucminl > 50mV,或 Ucmaxl-Ucminl > 500mV,电池动态电压一致性不合格； 其中，U0liaxl为充电过程中的最高单体电池电压， Ucmax2为充电过程中的次高单体电池电压， Ucminl为充电过程中的最低单体电池电压， Ucmin2为充电过程中的次低单体电池电压。
6.根据权利要求2所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述放电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压进行得到电池放电时动态电压一致性测试；其中，
当 UDmaxl-UDmax2 ^ 50mV,且 UDmin2-UDminl ^ 50mV,且 UDmaxl-UDminl ^ 500mV,电池动态电压一致性合格； 当 UDmaxl-UDmax2〉50mV,或 UDmin2-UDminl〉50mV,或 UDmaxl-UDminl〉500mV,电池动态电压一致性不合格； 其中，Ullniaxl为放电过程中的最高单体电池电压， U0max2为放电过程中的次高单体电池电压， Unminl为放电过程中的最低单体电池电压，uDmin2为放电过程中的次低单体电池电压。
7.根据权利要求2所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述充电过程中电池组串电压、充电过程中的最高单体电池电压及次高单体电池电压进行电池充电时电压曲线一致性测试；其中， 根据iXUo^、iXUCmax2、Uc，绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池充电时电压曲线一致性测试结果； 其中，i为单体电池的个数， Ucmaxl为充电过程中的最高单体电池电压， Ucmax2为充电过程中的次高单体电池电压， Uc为充电过程中电池组串电压。
8.根据权利要求2所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述放电过程中电池组串电压、放电过程中的最低单体电池电压及次低单体电池电压进行电池放电时电压曲线一致性测试；其中， 根据丨乂^吣丨乂^吣‘绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池放电时电压曲线一致性测试结果； 其中，i为单体电池的个数， Unminl为放电过程中的最低单体电池电压， uDmin2为放电过程中的次低单体电池电压， Ud为放电过程中电池组串电压。
9.根据权利要求3所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述充放电过程中最高单体电池温度、次高单体电池温度及最低单体电池温度进行电池动态温度一致性测试；其中， 当Tmajd-Tmax2 < 3°C，且Tmajd-Tmin ( 6°C时，电池动态温度一致性合格； 当Tmajd-Tmax2≥3°C，或Tmajd-Tmin > 6°C时，电池动态温度一致性不合格； 其中，Tmaxl为充放电过程中最高单体电池温度； Tmax2为充放电过程中次高单体电池温度； Tfflin为充放电过程中最低单体电池温度。
10.根据权利要求4所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据单体电池的充电容量计算得到电池充电深度极差系数；利用的公式如下:
11.根据权利要求4所述的电池性能一致性测试方法，其特征在于，所述根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据单体电池的放电容量计算得到电池放电深度极差系数；利用的公式如下:
Ci' =Csi' -Ce/ ；
12.—种电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述系统包括:监控终端、电池组串检测装置、井网变流器通讯模块、井网变流器、电池管理系统通讯模块、电池管理系统以及电池组串；其中， 所述电池组串，分别连接所述电池管理系统、井网变流器及电池组串检测装置； 所述电池组串检测装置通过CAN总线连接所述监控终端，用于获取所述电池组串的工作状态参数； 所述井网变流器通过CAN总线连接井网变流器通讯模块，用于对电池组串进行充放电； 所述电池管理系统通过CAN总线连接电池管理系统通讯模块，用于获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据； 所述监控终端，通过CAN总线连接所述井网变流器通讯模块、电池管理系统通讯模块和电池组串检测装置，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
13.根据权利要求12所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述电池组串检测装置获取的工作状态参数包括:充电过程中电池组串电压、放电过程中电池组串电压； 所述电池管理系统获取单体电池的工作状态数据包括:充电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压，放电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压。
14.根据权利要求12所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述电池管理系统获取单体电池的工作状态数据包括:充放电过程中最高单体电池温度、次高单体电池温度及最低单体电池温度。
15.根据权利要求12所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述电池管理系统获取单体电池的工作状态数据包括:单体电池的充电容量、单体电池的放电容量。
16.根据权利要求13所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述充电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压进行电池充电时动态电压一致性测试；其中，
^Cmaxl ^Cmax2 (50mV,`且 Ucmin2-Ucminl ( 50mV,且 Ucmaxl-Ucminl ( 500mV,电池动态电压一致性合格；
^Cmaxl ^Cmax2 > 50mV,或 Ucmin2-Ucminl > 50mV,或 Ucmaxl-Ucminl > 500mV,电池动态电压一致性不合格； 其中，U0liaxl为充电过程中的最高单体电池电压， Ucmax2为充电过程中的次高单体电池电压， Ucminl为充电过程中的最低单体电池电压， Ucmin2为充电过程中的次低单体电池电压。
17.根据权利要求13所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述放电过程中的最高单体电池电压、次高单体电池电压、最低单体电池电压、次低单体电池电压进行得到电池放电时动态电压一致性测试；其中，
当 UDmaxl-UDmax2 ^ 50mV,且 UDmin2-UDminl ^ 50mV,且 UDmaxl-UDminl ^ 500mV,电池动态电压一致性合格；
当 UDmaxl-UDmax2〉50mV,或 UDmin2-UDminl〉50mV,或 UDmaxl-UDminl〉500mV,电池动态电压一致性不合格； 其中，Ullniaxl为放电过程中的最高单体电池电压， U0max2为放电过程中的次高单体电池电压， Unminl为放电过程中的最低单体电池电压，uDmin2为放电过程中的次低单体电池电压。
18.根据权利要求13所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述充电过程中电池组串电压、充电过程中的最高单体电池电压及次高单体电池电压进行电池充电时电压曲线一致性测试；其中， 根据iXUo^、iXUCmax2、Uc，绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池充电时电压曲线一致性测试结果； 其中，i为单体电池的个数， Ucmaxl为充电过程中的最高单体电池电压， Ucmax2为充电过程中的次高单体电池电压， Uc为充电过程中电池组串电压。
19.根据权利要求13所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述放电过程中电池组串电压、放电过程中的最低单体电池电压及次低单体电池电压进行电池放电时电压曲线一致性测试；其中， 根据丨乂^吣丨乂^吣‘绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池放电时电压曲线一致性测试结果； 其中，i为单体电池的个数， Unminl为放电过程中的最低单体电池电压， uDmin2为放电过程中的次低单体电池电压， Ud为放电过程中电池组串电压。
20.根据权利要求14所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据所述充放电过程中最高单体电池温度、次高单体电池温度及最低单体电池温度进行电池动态温度一致性测试；其中， 当Tmajd-Tmax2 < 3°C，且Tmajd-Tmin ≤ 6°C时，电池动态温度一致性合格； 当Tmajd-Tmax2≥3°C，或Tmajd-Tmin > 6°C时，电池动态温度一致性不合格； 其中，Tmaxl为充放电过程中最高单体电池温度； Tmax2为充放电过程中次高单体电池温度； Tfflin为充放电过程中最低单体电池温度。
21.根据权利要求15所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据单体电池的充电容量计算得到电池充电深度极差系数；利用的公式如下:
22.根据权利要求15所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果包括:根据单体电池的放电容量计算得到电池放电深度极差系数；利用的公式如下:
【文档编号】G01R31/36GK103513190SQ201310507527
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2013年10月24日
【发明者】陈豪, 白恺, 刘辉, 温家鹏, 潘天, 高明杰, 李娜, 李智, 石世前, 梁尚超, 张滢 申请人:国家电网公司, 华北电力科学研究院有限责任公司, 国网新源张家口风光储示范电站有限公司, 优科新能源科技有限公司