专利名称：储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄电池组的内阻检测方法，可应用于电池储能系统需要对蓄电池组内阻进行检测的场合，属于电池储能领域。
背景技术：
当前，电池储能是解决新能源接入、电网削峰填谷、微网和电动汽车应用的关键共性技术。蓄电池的性能储能系统可靠工作的关键。用内阻检测法判定蓄电池性能，是目前公认的最佳方案之一。内阻检测方便了工作人员及早 地做好蓄电池的维护、更换工作，保证设备安全、可靠地运行。因此对蓄电池内阻的监测具有重要的实际意义。通过监测电池的内阻可以间接地反映电池的容量状况。电池的容量越大，内阻就越小，因此可以通过对蓄电池内阻的测量，实现对电池的容量进行在线评估。但由于蓄电池的内阻很小，满容量时内阻约为几个毫欧，甚至零点几个毫欧，因此内阻法在实现时有较大的技术难度。目前，对蓄电池内阻的检测是一个比较复杂的过程，目前常见方法主要有密度法、开路电压法、直流放电法和交流信号注入法。密度法主要通过测量蓄电池电解液的密度来估算蓄电池的内阻，常用于开口式铅酸电池的内阻测量，显然不适合当前储能系统常用的密封铅酸蓄电池和锂离子电池的内阻检测。开路电压法是通过测量蓄电池的端电压来估计蓄电池内阻，精度很差，甚至得出错误结论。因为即使一个容量已变得很小的蓄电池，在浮充状态下其端电压仍可能表现得很正常。直流放电法和交流信号注入法是目前较常见的方法。直流放电法是IEC896. 2 一 1995标准中提出的方法，通过对蓄电池进行2次大小不同的大电流放电，测量蓄电池上的电压降，通过欧姆定律计算出电池内阻。由于必须在静态或脱机的状态下，才能实现直流放电法的测量，即无法实现蓄电池的在线测量，这样就不可避免带来设备运行安全性的隐患。由于是大电流放电对蓄电池的损害，如果为监测蓄电池而频繁的进行测量，对蓄电池的损害将会积累，从而影响蓄电池的容量以及寿命。因此，一般测量周期为一个月以上，有时甚至达到一年。交流信号注入法是通过给蓄电池施加一个交流低频小电流信号，测出蓄电池两端的低频电压和流过的低频电流以及两者的相位差，从而计算出电池的内阻。交流信号注入法由于无须放电，不用处于静态或脱机即可进行，可以实现安全在线监测管理，避免了对设备运行安全性的影响。但由于蓄电池两端并联电容及发布电容的存在，对施加的低频电流信号起了分流作用，流过蓄电池的低频电流减小，使单体电池内阻的监测分辨率大大降低。需要专门的交流信号注入设备也是该方法的固有缺点之一
发明内容
本发明的针对现有技术方案存在的不足，提出一种新的蓄电池内阻在线检测方法，该方法实现简单，可以在储能系统中不增加成本地实现蓄电池内阻的在线监测。为实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的本发明所述的储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，首先进行多频率电流充放电控制，然后采集电压电流信号，再经过数据处理，实现蓄电池组内阻的在线检测，其中所述方法以变流器工作时自身产生的不同频率的电压谐波、电流谐波作为检测信号。进一步的所述多频率电流充放电控制，是指可以直接利用通用的储能系统变流器即可实现多频率的充放电控制。所述采集电压电流信号，具体为在储能系统正常运行的稳态期间，对蓄电池组两端的电压、电流进行测量，取三个频率成分的电压电流作为需要检测的量，设其频率为f\、f2和f3，f\、f2、f3均为&的整数倍。实际中，为采集的方便和保证测量精度，宜选取三个幅值较大的频率成分。实际采样频率在被检测电压电流频率的10-100倍。电压电流采样前应进行抗混叠低通滤波处理，测量电路宜采取高速同步采样。实际采样时间长度在被检测电压电流周期的10-20倍。得到蓄电池组端电压的时间序列[u(l)，u(2)，u(3)，……，u(M)]和电流的时间序列[i(l)，i(2)，i(3)，……，i(M)]。所述数据处理，具体为对采样得到蓄电池组端电压的时间序列和电流的时间序列[i ⑴，i (2)，i (3)，......，i (M)]进行傅
里叶分析，得到关注的第一个频率fl的电压电流大小及其相位差U1，II，I,第二个频
率f2的电压电流大小及其相位差U2，12，￠2,第三个频率f3的电压电流大小及其相位差
U3, 13，￠3 ;据此，联立方程组
权利要求
1.一种储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，其特征在于，首先进行多频率电流充放电控制，然后采集电压电流信号，再经过数据处理，实现蓄电池组内阻的在线检测，其中所述方法以变流器工作时自身产生的不同频率的电压谐波、电流谐波作为检测信号。
2.如权利要求I所述的储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，其特征在于所述采集电压电流信号，具体为在储能系统正常运行的稳态期间，对蓄电池组两端的电压、电流进行测量，取三个频率成分的电压电流作为需要检测的量，得到蓄电池组端电压的时间序列[u(l)，u (2)，u (3)，……，u(M)]和电流的时间序列[i(l)，i(2)，i(3)，……，i(M)]。
3.如权利要求2所述的储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，其特征在于所述电压电流选取三个幅值较大的频率成分。
4.如权利要求1-3任一项所述的储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，其特征在于所述采集电压电流信号，其中采样频率在被检测电压电流频率的10-100倍，电压电流采样前应进行抗所述混叠低通滤波处理，測量电路采取同步采样。
5.如权利要求1-3任一项所述的储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，其特征在于采样时间长度在被检测电压电流周期的10-20倍。
6.如权利要求2所述的储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，其特征在于所述数据处理，具体为对采样得到的蓄电池组端电压的时间序列[u(l)，u(2)，u(3)，……，u(M)]和电流的时间序列[i(l)，i(2)，i(3)，……，i(M)]进行傅里叶分析，得到关注的第一个频率fl的电压电流大小及其相位差U1，II，I,第二个频率f2的电压电流大小及其相位差U2, 12，￠2,第三个频率f3的电压电流大小及其相位差U3，13, ￠3 ； 据此，联立方程组 r ^2.^—1/《I -+----^~^- /, [COS(於)+ ./sin(A)] = "I R2 +——-—— I (I ^ R2 --AM 4-——.ド” I2 [cos(も)+./ sin(^:)] = Ii1 R2+- I m2*c) (I I き.ハRI 十-^―12~- /；, [COS(表)+ / sin(表)]=U3 R2 +- Iゾ2ザ3 .Cj 上述方程组为三元一次方程组，求解得到Rl，R2和C的值，即实现了蓄电池组内阻的在线检测。
全文摘要
本发明公开一种储能系统蓄电池组内阻的在线检测方法，首先进行多频率电流充放电控制，然后采集电压电流信号，再经过数据处理，实现蓄电池组内阻的在线检测，其中所述方法以变流器工作时自身产生的不同频率的电压谐波、电流谐波作为检测信号。本发明中对蓄电池组的充放电控制不需要额外的装置，对蓄电池组的容量和性能没有任何额外的影响；不同于其他的测量方法只对蓄电池组在静态下进行测量，本发明中测量结果反应的是蓄电池组在运行中反应出的内阻的综合情况，因此结果的可信性较高。
文档编号G01R27/08GK102768304SQ20121025140
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者凌志斌 申请人:上海交通大学