蓄电池性能检测方法、装置及系统与流程

本发明涉及蓄电池领域，尤其涉及一种蓄电池性能方法、装置及系统。

背景技术：

后备电池组是电力系统的最后一道保障。虽然蓄电池运行质量可以通过放电、测试端电压、测试内阻等方法评估，但是蓄电池放电容量测试是检测电池实际容量最直接最有效的方法。从目前蓄电池组定期的放电测试工作来看，还是存在以下几个问题：

(1)工作量大，每一组电池测试至少需要3～8小时，效率低；

(2)电池组数量众多，只能按照顺序一组一组进行测试，不仅耗时耗力，而且可能因为放电计划安排使得有故障电池的电池组没有及时测试，存在安全隐患；

(3)需要购买大量的测试仪器仪表才能在规定时间内完成这么多的电池测试，所以需要投入大量的资金进行仪器仪表配置。

技术实现要素：

本发明实施例的目的是提供一种蓄电池性能检测方法、装置及系统，能有效解决现有蓄电池放电测试存在耗时耗力的问题，简单快速，节约设备资源。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种蓄电池性能检测方法，包括步骤：

以预设的采样频率实时采集待测电池组的组端电压和组端电流；

根据采集到的所述组端电压建立电压-时间曲线，采用切线原理，计算所述电压-时间曲线上每一点的切线斜率和反切线斜率；

获取所述电压-时间曲线上切线斜率为零的第一个点，以所述切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为锅底电压；

获取所述电压-时间曲线上反切线斜率为零的第一个点，以所述反切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为驼峰电压；

根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能。

作为上述方案的改进所述待测电池组的性能包括第一实际性能参数和第二实际性能参数，则所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能包括：

根据以下公式计算所述待测电池组的第一实际性能参数：

q＝(ut-ug)/is*(is/i10)。

其中，q为所述待测蓄电池的第一实际性能参数，ut为所述驼峰电压，ug为所述锅底电压，is为所述待测电池组的组端电流，i10为所述待测蓄电池的10小时率放电率；

ut＝(ub-ug)/ub-0.2％

其中，ut为所述待测蓄电池的第二实际性能参数，ub为锅底电压标准值，所述锅底电压标准值为通用蓄电池100％容量时所测试出来的锅底电压值。

作为上述方案的改进，所述待测电池组的性能包括实际容量参数，则所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流计算所述待测电池组的性能参数还包括：

根据以下公式计算所述待测电池组的实际容量参数：

w＝ws*(q/qm)

其中，qm为所述待测电池组所在电压等级容量100％时的标准实际性能参数，w为所述待测电池组的实际容量，ws为所述待测电池组的标称容量。

作为上述方案的改进，所述方法还包括步骤：

当采集到的所述组端电压低于预设的电压阈值时，停止采集所述采集待测电池组的组端电压和组端电流。

作为上述方案的改进，所述待测电池组的性能包括所述待测电池组的性能属性，所述待测电池组的性能属性包括优、良和差；所述方法还包括步骤：

停止采集所述采集待测电池组的组端电压和组端电流后，若所述电压-时间曲线上未出现锅底电压和驼峰电压，则判断所述待测电池组的性能属性为差，且判断所述待测电池组的容量低于所述待测电池组的标称值的a％，10<a<90。

作为上述方案的改进，所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能还包括：

若所述待测电池组的实际性能参数低于预设的第一阈值时，则判断所述待测的性能属性为差；

若所述待测电池组的实际容量参数低于预设的第二阈值时，则判断所述待测的性能属性为差；

根据获取到的所述待测电池组的性能，显示所述待测电池组的实际性能参数和实际容量参数；

将采集到的所述组端电压、组端电流和获取到的所述待测电池组的性能通过无线通信方式发送至移动终端。

作为上述方案的改进，所述方法还包括步骤：

若所述待测电池组的性能属性为差时，获取所述待测电池组中每一单体电池的电压；

若所述待测电池组中任一所述单体电池的电压低于预设的第三阈值时，则发出需更换所述单体电池的预警提示。

本发明实施例还对应提供了一种蓄电池性能检测装置，包括：

采集模块，用于以预设的采样频率实时采集待测电池组的组端电压和组端电流；

斜率计算模块，用于根据采集到的所述组端电压建立电压-时间曲线，采用切线原理，计算所述电压-时间曲线上每一点的切线斜率和反切线斜率；

锅底电压获取模块，用于获取所述电压-时间曲线上切线斜率为零的第一个点，以所述切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为锅底电压；

驼峰电压获取模块，用于获取所述电压-时间曲线上反切线斜率为零的第一个点，以所述反切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为驼峰电压；

性能获取模块，用于根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能。

本发明还提供了一种蓄电池性能检测系统，包括待测电池组、组端电流采集模块、组端电压采集模块、若干个单体电池测试模块和控制单元，所述控制单元分别和所述组端电流采集模块、组端电压采集模块和单体电池测试模块相连接，所述待测电池组包括若干正负极依次首尾连接的单体电池；所述组端电压采集模块分别连接至所述待测电池组的正极和负极，所述组端电流采集模块与所述待测电池组串联；所述待测电池组包括若干子单元，每一子单元包括正负极依次首尾连接的单体电池；每一所述单体电池测试模块与其中一个所述待测电池组的子单元并联，且所述单体电池测试模块与所述待测电池组的子单元中的每一单体电池并联；

所述组端电流采集模块用于以预设的第一采集频率实时采集所述待测电池组的放电电流，并传输至所述控制单元；

所述组端电压采集模块用于以预设的第二采集频率实时采集所述待测电池组两端的电压，并传输至所述控制单元；

所述单体电池测试模块用于以预设的第三采集频率实时采集与对应所述待测电池组的子单元中的每一单体电池的电压，并传输至所述控制单元；

所述控制单元用于根据接收到的所述组压采集模块、所述组端电流采集模块和所述单体电池测试模块传输的数据，采用上述任一项所述的蓄电池性能检测方法计算所述待测电池组的性能。

作为上述方案的改进，所述组端电流采集模块与所述组压采集模块电连接，所述组端电流采集模块通过所述组压采集模块将采集到的所述待测电池组的放电电流传输至所述控制单元；所述组端电压采集模块通过通信线与所述控制单元的通讯接口电连接；所述组端电压采集模块，用于将测试到的所述待测电池组两端的电压发送至所述控制单元，还用于将接收到的所述组端电流采集模块发送的所述待测电池组的放电电流传输至所述控制单元。

与现有技术相比，本发明实施例提供了一种蓄电池性能检测方法、装置及系统，通过以预设的采样频率实时采集待测电池组的组端电压和组端电流，然后根据采集到的所述组端电压建立电压-时间曲线，采用切线原理，计算所述电压-时间曲线上每一点的切线斜率和反切线斜率；获取所述电压-时间曲线上切线斜率为零的第一个点，以所述切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为锅底电压，并获取所述电压-时间曲线上反切线斜率为零的第一个点，以所述反切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为驼峰电压，接着根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能，可利用前期的放电曲线准确判断待测电池组的性能，可快速对待测电池组进行有效评估，大量缩短评估时间，解决现有蓄电池放电测试存在耗时耗力的问题，简单快速，节约设备资源。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种蓄电池性能检测方法的流程示意图。

图2为本发明实施例2提供的一种蓄电池性能检测装置的结构示意图。

图3为本发明实施例3提供的一种蓄电池性能检测系统的结构示意图。

图4为本发明实施例4提供的一种蓄电池性能检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，为本发明实施例1提供的一种蓄电池性能检测方法的流程示意图，包括步骤：

s1、以预设的采样频率实时采集待测电池组的组端电压和组端电流；

优选地，所述采集频率可优选为1hz。

s2、根据采集到的所述组端电压建立电压-时间曲线，采用切线原理，计算所述电压-时间曲线上每一点的切线斜率和反切线斜率；

可以理解的，每接收一个组端电压，即可更新该电压-时间。

s3、获取所述电压-时间曲线上切线斜率为零的第一个点，以所述切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为锅底电压；

s4、获取所述电压-时间曲线上反切线斜率为零的第一个点，以所述反切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为驼峰电压；

s5、根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能。

具体实施时，根据接收到的组端电压的数据实时更新所述电压-时间曲线，当第一次出现切线的斜率为0时，该点的电压值就为“锅底电压”。同理，出现“锅底电压”后，当第一次出现反切线的斜率为0时，该点的电压值为“驼峰电压”，根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流即可获取所述待测电池组的性能，此段时间不超过整个待测电池组放电时间的5％，可利用前期的放电曲线准确判断待测电池组的性能，快速对待测电池组进行有效评估，大量缩短评估时间，解决现有蓄电池放电测试存在耗时耗力的问题，简单快速，节约设备资源。

优选地，所述待测电池组的性能包括第一实际性能参数和第二实际性能参数，则所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能包括：

根据以下公式计算所述待测电池组的第一实际性能参数：

q＝(ut-ug)/is*(is/i10)。

其中，q为所述待测蓄电池的第一实际性能参数，ut为所述驼峰电压，ug为所述锅底电压，is为所述待测电池组的组端电流，i10为所述待测蓄电池的10小时率放电率；

ut＝(ub-ug)/ub-0.2％

其中，ut为所述待测蓄电池的第二实际性能参数，ub为锅底电压标准值，所述锅底电压标准值为通用蓄电池100％容量时所测试出来的锅底电压值；

上述公式适用于当锅底电压ug<ub时，若q值正常(q在q标准值的一个范围内)，ut>0且ut越大，则蓄电池性能越差；若q值不正常(q不在q标准值的一个范围内)，ut<0则蓄电池组性能为差。

当锅底电压ug<ub时,q越大(q>q标准值)则蓄电池组性能较好。

上述公式时建立在能够存在所述驼峰电压和锅底电压的基础上，若所述待测电池组持续放电，则所述电压-时间曲线会一直下降，不存在锅底电压和驼峰电压。

可以理解的，上述的实际性能参数是基于同一电压等级(-48v、220v、380v、480v系统等)下才具有参考意义。在同一电压等级下，所述待测电池组的实际性能参数q值越大，ut>0且ut越大，则证明所述待测电池组的性能越好。

除此之外，还可对待测电池组的实际容量参数进行测定，优选地，所述待测电池组的性能包括实际容量参数，则所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流计算所述待测电池组的性能参数还包括：

根据以下公式计算所述待测电池组的实际容量参数：

w＝ws*(q/qm)

其中，qm为所述待测电池组所在电压等级容量100％时的标准实际性能参数，w为所述待测电池组的实际容量，ws为所述待测电池组的标称容量。

可以理解的，通过获知所述待测电池组的实际容量参数，更能直观地反应所述待测电池组的性能。

可以理解的，若所述待测电池组的实际性能参数低于预设的第一阈值时，则判断所述待测的性能属性为差；

若所述待测电池组的实际容量参数低于预设的第二阈值时，则判断所述待测的性能属性为差。

通过上述的判断方式，对所述待测电池组的性能进行快速判断，从而找出性能有问题的电池组，从而采取针对性的有效措施，快速有效，杜绝存在的安全隐患，保证电力系统的正常运行。

优选地，所述蓄电池性能检测方法还包括步骤：

若所述待测电池组的性能属性为差时，获取所述待测电池组中每一单体电池的电压；

若所述待测电池组中任一所述单体电池的电压低于预设的第三阈值时，则发出需更换所述单体电池的预警提示。

通过上述步骤，可先快速排查出有问题的电池组，再针对该有问题的电池组锁定有问题的单体电池，从而进行有效预警，提醒工作人员快速定位该单体电池进行更换。这样有针对性的测试，可以大大减少测试工作量，提高工作效率。

如前所述，存在一种情况是，若所述待测电池组持续放电，则所述电压-时间曲线会一直下降，不存在锅底电压和驼峰电压，则当采集到的所述组端电压低于预设的电压阈值时，停止采集所述采集待测电池组的组端电压和组端电流。

优选地，所述待测电池组的性能包括所述待测电池组的性能属性，所述待测电池组的性能属性包括优、良和差；所述方法还包括步骤：

停止采集所述采集待测电池组的组端电压和组端电流后，若所述电压-时间曲线上未出现锅底电压和驼峰电压，则判断所述待测电池组的性能属性为差，且判断所述待测电池组的容量低于所述待测电池组的标称值的a％，10<a<90。

此外，为了能够让工作人员能够通过手机等移动终端进行远程监控和操作，在一优选实施例中，所述蓄电池性能检测方法还包括步骤：

将采集到的所述组端电压、组端电流和获取到的所述待测电池组的性能通过无线通信方式发送至移动终端。

参见图2，为本发明实施例2提供的一种蓄电池性能检测装置的结构示意图，如图2所示的蓄电池性能检测装置100包括：

采集模块101，用于以预设的采样频率实时采集待测电池组的组端电压和组端电流；

斜率计算模块102，用于根据采集到的所述组端电压建立电压-时间曲线，采用切线原理，计算所述电压-时间曲线上每一点的切线斜率和反切线斜率；

锅底电压获取模块103，用于获取所述电压-时间曲线上切线斜率为零的第一个点，以所述切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为锅底电压；

驼峰电压获取模块104，用于获取所述电压-时间曲线上反切线斜率为零的第一个点，以所述反切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为驼峰电压；

性能获取模块105，用于根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能。

优选地，所述待测电池组的性能包括实际性能参数，则所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能包括：

所述待测电池组的性能包括第一实际性能参数和第二实际性能参数，则所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能包括：

根据以下公式计算所述待测电池组的第一实际性能参数：

q＝(ut-ug)/is*(is/i10)。

其中，q为所述待测蓄电池的第一实际性能参数，ut为所述驼峰电压，ug为所述锅底电压，is为所述待测电池组的组端电流，i10为所述待测蓄电池的10小时率放电率；

ut＝(ub-ug)/ub-0.2％

其中，ut为所述待测蓄电池的第二实际性能参数，ub为锅底电压标准值，所述锅底电压标准值为通用蓄电池100％容量时所测试出来的锅底电压值；

上述公式适用于当锅底电压ug<ub时，若q值正常(q在q标准值的一个范围内)，ut>0且ut越大，则蓄电池性能越差；若q值不正常(q不在q标准值的一个范围内)，ut<0则蓄电池组性能为差。

当锅底电压ug<ub时,q越大(q>q标准值)则蓄电池组性能较好。

优选地，所述装置100还包括停止模块，用于当采集到的所述组端电压低于预设的电压阈值时，停止采集所述采集待测电池组的组端电压和组端电流。

优选地，所述待测电池组的性能包括所述待测电池组的性能属性，所述待测电池组的性能属性包括优、良和差；所述装置100还包括：

判断模块，用于停止采集所述采集待测电池组的组端电压和组端电流后，若所述电压-时间曲线上未出现锅底电压和驼峰电压，则判断所述待测电池组的性能属性为差，且判断所述待测电池组的容量低于所述待测电池组的标称值的a％，10<a<90。

优选地，所述根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能还包括：

若所述待测电池组的实际性能参数低于预设的第一阈值时，则判断所述待测的性能属性为差；

若所述待测电池组的实际容量参数低于预设的第二阈值时，则判断所述待测的性能属性为差。

优选地，所述装置100还包括：

显示模块，用于根据获取到的所述待测电池组的性能，显示所述待测电池组的实际性能参数和实际容量参数；

发送模块，用于将采集到的所述组端电压、组端电流和获取到的所述待测电池组的性能通过无线通信方式发送至移动终端。

本发明实施例中的蓄电池性能检测装置的具体实施过程和工作原理可参考上述任一实施例对所述蓄电池性能检测方法的具体描述，在此不再赘述。

参见图3，为本发明实施例3中一种蓄电池性能检测系统的结构示意图，包括待测电池组11、组端电流采集模块12、组端电压采集模块13、若干个单体电池测试模块14和控制单元15，所述控制单元15分别和所述组端电流采集模块12、组端电压采集模块13和单体电池测试模块14相连接，所述待测电池组11包括若干正负极依次首尾连接的单体电池；所述组端电压采集模块13分别连接至所述待测电池组11的正极和负极，所述组端电流采集模块12与所述待测电池组11串联；所述待测电池组11包括若干子单元111，每一子单元111包括正负极依次首尾连接的单体电池；每一所述单体电池测试模块14与其中一个所述待测电池组11的子单元111并联，且所述单体电池测试模块14与所述待测电池组11的子单元111中的每一单体电池并联；

所述组端电流采集模块12用于以预设的第一采集频率实时采集所述待测电池组11的放电电流，并传输至所述控制单元15；

所述组端电压采集模块13用于以预设的第二采集频率实时采集所述待测电池组11两端的电压，并传输至所述控制单元15；

所述单体电池测试模块14用于以预设的第三采集频率实时采集与对应所述待测电池组11的子单元111中的每一单体电池的电压，并传输至所述控制单元15；

所述控制单元15用于根据接收到的所述组压采集模块、所述组端电流采集模块12和所述单体电池测试模块14传输的数据，采用上述任一项所述的蓄电池性能检测方法计算所述待测电池组11的性能。

优选地，所述组端电流采集模块12、所述待测电池组11和实际负载串联，所述蓄电池性能检测系统通过采用让所述待测电池组11进行在线核对性放电，电能全部放给实际负载，而离线放电需要将电能变为热能浪费掉，因此通过该系统，可节约资源的浪费，并且降低成本，实用性更强；另一方面，所述待测电池组11采用在线核对性放电测试，无需进行拆接线，相比离线测试，无任何测试风险，更加安全可靠。

通过蓄电池性能检测系统，结合如上所述的蓄电池性能检测方法，能实现蓄电池性能快速检测所需参数的实时采集，通过短时间的放电就可以判断出蓄电池容量，而无需进行长时间的深度放电，因此蓄电池容量测试工作效率大大提高。在待测电池数量众多的情况下，所述蓄电池性能检测系统能大大节省整个的蓄电池容量测试工作时间，提高工作效率，节约大量的人力物力。进一步地，所述蓄电池性能检测系统具有结构简单，测试方便的特点，有利于用户在维护规程规定下进行测试，维护好蓄电池的同时及时定位有问题的单体电池，及时采取措施排除安全隐患，保障系统正常运行。

优选地，如图4所示，为本发明实施例4中一种蓄电池性能检测系统的结构示意图，在实施例3的基础上，所述组端电流采集模块12与所述组压采集模块电连接，所述组端电流采集模块12通过所述组压采集模块将采集到的所述待测电池组11的放电电流传输至所述控制单元15；所述组端电压采集模块13通过通信线与所述控制单元15的通讯接口电连接；所述组端电压采集模块13，用于将测试到的所述待测电池组11两端的电压发送至所述控制单元15，还用于将接收到的所述组端电流采集模块12发送的所述待测电池组11的放电电流传输至所述控制单元15；所述单体电池测试模块14与所述控制单元15无线连接，所述单体电池测试模块14通过无线传输方式将采集到的单体电池的电压传输至所述控制单元15。优选地，所述通讯接口为rs485接口。

通过上述设置，可节约所述主控单元的通讯接口，实现对待测电池组11的组端电压和组端电流的快速采集。

综上，本发明实施例提供了一种蓄电池性能检测方法、装置及系统，通过以预设的采样频率实时采集待测电池组的组端电压和组端电流，然后根据采集到的所述组端电压建立电压-时间曲线，采用切线原理，计算所述电压-时间曲线上每一点的切线斜率和反切线斜率；获取所述电压-时间曲线上切线斜率为零的第一个点，以所述切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为锅底电压，并获取所述电压-时间曲线上反切线斜率为零的第一个点，以所述反切线斜率为零的第一个点对应的电压值作为驼峰电压，接着根据所述锅底电压、驼峰电压和所述组端电流获取所述待测电池组的性能，可利用前期的放电曲线准确判断待测电池组的性能，可快速对待测电池组进行有效评估，大量缩短评估时间，解决现有蓄电池放电测试存在耗时耗力的问题，简单快速，节约设备资源。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。