专利名称：电池批量检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及化学电源领域，尤其涉及一种适用于钠硫电池的电池批量检测方法及系 统。
背景技术：
钠硫电池(Sodium Sulfur battery，简称NAS)以钠离子导电性好的beta-氧化铝陶瓷作电解质，金属钠作负极材料，非金属硫作正极材料。电池充放电时，充电时外加电能转化为化学能(以Na、S)的形式储存起来，放电时钠、硫通过电化学反应形成多硫化钠将化学能转化为电能释放出来。单体钠硫电池理论容量可达到700Ah/Kg以上，具有100%能量转换效率，大电流密度放电，寿命长，无自放电及原料丰富等优点。钠硫电池的一个主要用途是作为电力储藏。由于通过像这样的钠硫电池的电池反应得到的起始电力大约为2V，单电池无法满足实际使用的电压。因此，需要将若干单体钠硫电池按照设计容量与功率进行串并联组合，装入设计的保温箱形成模块，进一步通过电池管理系统将模块集成为千瓦级或兆瓦级储能电站，然后并网提供实际应用。在钠硫电池的制备中，使用钠硫电池充放电设备对成品电池进行充放电测试，筛选出合格的成品电池是其中的一个重要步骤。电池的检测的主要作用就是借助于充放电的过程，激活电池正、负极的活性物质，从而使电池达到充放电的最佳状态。传统的电池检测都是对单体电池逐一检测，由于钠硫电池是在较高温度下运行的，故对电池逐一检测会带来耗时长，成本高、效率低的一系列缺点。故有必要开发一种批量电池的检测方法来降低电池的检测成本，提高电池的检测效率。电池与电池之间，电池与检测系统之间回路的连接设计是研究的重点。但同时又会带来其他问题，钠硫电池以钠离子导电性好的beta-氧化铝陶瓷作电解质，金属钠作负极材料，非金属硫作正极材料，故其所需的运行温度较高。在这种温度下运行，首先由于单体电池的性能有所差异，在充放电的过程中不可能在同一时间充放电完毕；其次在充放电过程中若某一节电池发生故障会直接影响到其他电池的检测进度，故有必要开发一种安全的检测装置，使某一电池充放电完毕或发生故障时将其从回路中及时断开，而不影响到其他电池的检测过程。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种降低钠硫电池检测成本，提高检测效率的检测方法和系统。具体地，根据本发明的一个方面，提供了一种电池批量检测方法，包括将多个单体电池连接入一检测回路，以筛选出符合检测条件的单体电池；将预定数量的一组符合检测条件的单体电池连接入一充放电回路，以进行充放电检测；当所述一组符合检测条件的单体电池中的一个或多个单体电池充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池从所述充放电回路中断开并取出；以及对其余单体电池继续进行充放电检测。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测方法中，所述检测条件为预设工作温度下所述单体电池的电压在所述检测回路中是否达到一预设电压值。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测方法中，在所述检测回路和所述充放电回路中，所述单体电池全部串联。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测方法中，所述单体电池均为钠硫电池。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测方法中，所述充放电检测的标准为单体电池的充放电容量、截止电压、电压变化幅度或者这三者的任意组合。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测方法中，在所述充放电检测的步骤中，如果一单体电池的电压超过一保护设定值，则自动暂停该充放电检测并发出报警。根据本发明的另一方面，提供了一种电池批量检测系统，包括多个单体电池；充放电设备，串联连接多个单体电池；电池管理设备，与所述多个单体电池中的每一个并联以检测每一单体电池的电压；以及上位机；连接并控制所述充放电设备和所述电池管理设备，该上位机接收来自所述电池管理设备的电压采集信号，其中，当所述充放电设备对所述多个单体电池中的一个或多个单体电池的充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池断开并取出，然后对其余单体电池继续进行充放电检测。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测系统中，还包括加热装置，所述多个单体电池采用紧固法全部串联地置于所述加热装置内。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测系统中，所述多个单体电池之间通过继电器的吸合来控制接通和断开。根据一个较佳实施例，在上述的电池批量检测系统中，在充放电过程中，若一单体电池的电压超过一保护设定值或者一单体电池的电压变化幅度超过一预设值，则所述上位机暂停所述充放电设备并发出报警。如上所述，本发明主要采取回路设计将待测电池与电池检测系统相连接，筛选出符合检测条件的电池，将单体电池全部串联连接，按设定的选择条件对筛选出的电池同时进行充放电性能检测。当部分电池充放电完毕后能够及时将其从回路中断开后对其他电池继续充电，不影响其他电池的连续充放电检测，避免了个别电池发生故障而影响到其他电池的检测过程，保证了电池检测的连续性。这大大降低了电池的检测成本，显著提高了电池的检测效率。应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的， 并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分， 附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中图1示意性地示出了根据本发明的各实施例的电池批量检测方法的基本步骤的流程图。图2示意性地示出了根据本发明的电池批量检测系统的基本结构的示意图。
具体实施方式
根据本发明的最基本的原理，本发明提供的批量检测方法和装置主要包括以下内容首先是通过电池检测系统筛选出符合检测条件的电池；再将筛选出的电池与电池、电池与充放电设备进行连接，设定电池的充放电容量后对批量检测的电池同时进行充放电检测；当有电池充放电完毕时及时将其从回路中断开，防止电池由于过充放电导致内部结构的破坏，继而影响到其他电池的性能。这保证了电池检测的连续性，显著降低了电池的检测成本，提高了电池的检测效率。
现在将详细参考附图描述本发明的实施例。本发明的电池批量检测方法特别适用于钠硫电池，且其基本步骤如图1所示。具体地，本发明的电池批量检测方法100主要包括以下步骤步骤101 将多个单体电池连接入一检测回路，以筛选出符合检测条件的单体电池；步骤102 将预定数量的一组符合检测条件的单体电池连接入一充放电回路，以进行充放电检测；步骤103 当一组符合检测条件的单体电池中的一个或多个单体电池充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池从充放电回路中断开并取出；以及步骤104 对其余单体电池继续进行充放电检测。在步骤101中，检测条件可以是预设工作温度下单体电池的电压在检测回路中是否达到一预设电压值。较佳地，在本发明的方法中，在检测回路和充放电回路中，单体电池全部采用串联的连接方式。此外，在步骤103中，充放电检测的标准为单体电池的充放电容量、截止电压、电压变化幅度或者这三者的任意组合。例如，在设定电池的充放电容量后对该一组电池同时进行充放电检测，当个别或者若干单体电池充放电完毕后电池检测系统自动停止。这样，通过设计的开关控制及时将其从回路中断开后对其他电池继续充放电可以保证了电池检测的连续性，降低了电池的检测成本，提高了电池的检测效率。另一方面，在步骤103中，如果一单体电池的电压超过一保护设定值，则自动暂停该充放电检测并发出报警。图2示意性地示出了根据本发明的电池批量检测系统的基本结构的示意图。如图 2所示，本发明的电池批量检测系统200主要包括多个单体电池201、充放电设备202、电池管理设备203、上位机204以及加热装置205。特别是，充放电设备202串联连接多个单体电池201。电池管理设备203与多个单体电池201中的每一个并联以检测每一单体电池的电压。例如，单体电池201分别引出两根通过绝缘与耐火处理的耐高温电流导线和电压检测导线。电流导线与充放电设备202的电流线端子台连接。电压检测导线的一端接至电流线端子台的相应位置，另一端则接至电池管理设备203。上位机204连接并控制充放电设备202和电池管理设备203，例如通过RS485总线。其中，该上位机204将接收来自电池管理设备203的电压采集信号，例如电压采集精度优选达到lmv，并对该电压采集信号进行数据分析和处理。该电池批量检测系统200中，电池温度监控方式优选采用单根K型热电偶监控四节电池，取代了三根热电偶监控一节电池的传统监控方式，这大大减少了热电偶使用数量及电池管理系统的体积，降低了电池检测成本。较佳地，本发明中的电池温度采集精度为0. 1°C。根据以下图1所示的方法，电池达到最佳工作温度时，根据上位机中显示的单体电池电压，筛选出符合检测条件的电池。特别是，根据本发明的原理，电池的检测是从首次放电开始的，充放电过程是通过电池充放电设备202来实现的。充放电时，根据单体电池电压变化幅度，可判断出电池的充放电性能好坏。经过数次充放电循环后，根据电池充放电容量的大小及截止电压可将电池分成不同等级，筛选出符合使用要求的合格电池。当充放电设备202对多个单体电池201 中的一个或多个单体电池的充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池断开并取出，然后对其余单体电池继续进行充放电检测。在图2所示的实施例中，还进一步包括一加热装置205。优选地，多个单体电池201 之间通过继电器的吸合来控制接通和断开，且多个单体电池201采用紧固法全部串联地置于加热装置205内。较佳地，该加热装置205可以由保温箱和加热元件(未图示)构成。当然，本领域的技术人员可以理解，上述的某些部件并非是实现本发明的思想的必要步骤。例如，本发明即使在缺少上述加热装置205的前提下任能实现其技术效果。因此，本说明书中结合图1和图2所示的实施例并非是限制性的而是说明性的。电池充放电设备202带有单体电池保护功能。在充放电过程中，若一单体电池的电压超过一保护设定值或者一单体电池的电压变化幅度超过一预设值(例如20mV)，则该电压信号及时反馈给上位机204，该上位机204暂停充放电设备202并发出声光报警，并显示故障电池在模块内部的位置，通过设计的回路开关将该电池从回路中断开后检测系统恢复继续运行。实施例1依照本发明的一个实施例，制作一外部尺寸为1070X 1010X980mm的具有高安全防护设计的储能钠硫电池模块，模块内部装有设计数量的高容量钠硫电池，单体电池的正负极耳都通过绝缘与耐火处理的电流导线接至流线端子台的相应位置，单体电池采取6个一组的方式彼此串联，每组之间通过继电器的吸合来控制回路的闭合。当电池达到工作温度(300-350°C )且模块温场在士 10°C时，根据上位机的监控界面中显示的单体电池电压数值，筛选出符合检测条件的电池数量。比如，如果其中某一节单体电池的电压仅为0. 613V, 即不符合检测要求，则在启动检测系统前将该电池从回路中切除。接着，在充放电设备的控制软件中设定好相关的参数，吸合继电器，回路接通，放电开始。例如，当放电容量达到 280Ah时，回路中有一节单体电池的电压达到单体电池放电电压设定保护值，则上位机的监控系统发出声光报警，充放电设备自动暂停，切断回路。经电流线切换，该电池从回路中切除，回路中的其他电池放电继续进行。实施例2依照本发明的另一实施例，制作一外部尺寸为1570X 1010X 1180mm的具有高安全防护设计的储能钠硫电池模块。模块内部放有设计数量的大容量钠硫单体电池，单体电池采用全部串联连接。每组之间通过继电器的吸合来控制回路的闭合。电池经过3次充放电循环之后，充放电容量和截止电压发生一定变化。进入第4次充电，充电容量达到330Ah 时，若回路中有2节电池电压达到单体电池充电电压设定保护值，则上位机的监控系统发出声光报警，充放电设备自动暂停，回路切断。经电流线切换，该电池从回路中切除，回路中的其他电池放电继续进行，直到充电结束。 本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。
权利要求
1.一种电池批量检测方法，其特征在于，包括将多个单体电池连接入一检测回路，以筛选出符合检测条件的单体电池；将预定数量的一组符合检测条件的单体电池连接入一充放电回路，以进行充放电检测；当所述一组符合检测条件的单体电池中的一个或多个单体电池充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池从所述充放电回路中断开并取出；以及对其余单体电池继续进行充放电检测。
2.如权利要求1所述的电池批量检测方法，其特征在于，所述检测条件为预设工作温度下所述单体电池的电压在所述检测回路中是否达到一预设电压值。
3.如权利要求1所述的电池批量检测方法，其特征在于，在所述检测回路和所述充放电回路中，所述单体电池全部串联。
4.如权利要求1所述的电池批量检测方法，其特征在于，所述单体电池均为钠硫电池。
5.如权利要求1所述的电池批量检测方法，其特征在于，所述充放电检测的标准为单体电池的充放电容量、截止电压、电压变化幅度或者这三者的任意组合。
6.如权利要求5所述的电池批量检测方法，其特征在于，在所述充放电检测的步骤中， 如果一单体电池的电压超过一保护设定值，则自动暂停该充放电检测并发出报警。
7.一种电池批量检测系统，其特征在于，包括 多个单体电池；充放电设备，串联连接多个单体电池；电池管理设备，与所述多个单体电池中的每一个并联以检测每一单体电池的电压；以及上位机；连接并控制所述充放电设备和所述电池管理设备，该上位机接收来自所述电池管理设备的电压采集信号，其中，当所述充放电设备对所述多个单体电池中的一个或多个单体电池的充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池断开并取出，然后对其余单体电池继续进行充放电检测。
8.如权利要求7所述的电池批量检测系统，其特征在于，还包括加热装置，所述多个单体电池采用紧固法全部串联地置于所述加热装置内。
9.如权利要求8所述的电池批量检测系统，其特征在于，所述多个单体电池之间通过继电器的吸合来控制接通和断开。
10.如权利要求7所述的电池批量检测系统，其特征在于，在充放电过程中，若一单体电池的电压超过一保护设定值或者一单体电池的电压变化幅度超过一预设值，则所述上位机暂停所述充放电设备并发出报警。
全文摘要
本发明提供了一种电池批量检测方法，包括将多个单体电池连接入一检测回路，以筛选出符合检测条件的单体电池；将预定数量的一组符合检测条件的单体电池连接入一充放电回路，以进行充放电检测；当所述一组符合检测条件的单体电池中的一个或多个单体电池充放电检测完毕时，将该一个或多个单体电池从所述充放电回路中断开并取出；以及对其余单体电池继续进行充放电检测。此外，本发明还提供了一种电池批量检测系统。本发明可以大大降低电池的检测成本，显著提高了电池的检测效率。
文档编号G01R31/36GK102288921SQ20111025966
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月5日 优先权日2011年9月5日
发明者何维国, 刘宇, 张宇, 杨建华, 温兆银, 邹晓易 申请人:上海市电力公司, 中国科学院上海硅酸盐研究所