一种铁铬液流电池性能检测方法及系统

本发明涉及液流电池，特别涉及一种铁铬液流电池性能检测方法及系统。

背景技术：

1、液流电池是一种新型蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域广、循环使用寿命长的特点，是一种新能源产品。氧化还原液流电池是一种正在积极研制开发的新型大容量电化学储能装置，它不同于通常使用固体材料电极或气体电极的电池，其活性物质是流动的电解质溶液，它最显著特点是规模化蓄电，最早的液流储能电池概念于1974年由thaller首次提出，它是利用cr3+/cr2+电对中cr2+的还原性和fe3+/fe2+电对中fe3+的氧化性，在由质子交换膜隔离开的酸性cr3+电解液与酸性fe2+电解液里进行电化学氧化还原反应。该液流电池以fe2+/fe3+电对作为充放电过程中正极电化学反应电对，以cr3+/cr2+电对作为充放电过程中负极电化学反应电对时，充放电过程中恒流泵推动电解液分别在正负极半电池和与其对应的电解液储罐之间形成的闭合回路中循环流动；

2、例如授权公告号为cn108226802b的中国专利公开了一种电池性能测试方法及装置，包括：驱动测试仪对电池模组的外部测试装置进行线路导通测试，判断外部测试装置的线路是否正常导通；若是，则对外部测试装置进行线路短路测试，判断外部测试装置的线路是否没有出现短路；若是，则通过外部测试装置对电池模组进行ocv/ir测试或者功能测试。本发明实施例通过先驱动测试仪对电池模组的外部测试装置进行线路导通测试和线路短路测试，以确保外部测试装置的线路正常导通且没有短路，避免之后对电池模组进行ocv/ir测试或者功能测试时出现空测、误测或者因外部测试装置的短路而引起的电池模组着火或者爆炸等安全事故，提高电池测试时的安全性能；

3、例如授权公告号为cn105223509b的中国专利公开了一种铅酸电池性能检测方法，包括如下步骤：向所述铅酸电池加载设定的实验温度，在设定电压范围内，对所述铅酸电池进行循环充放电实验和电池拆解实验；在铅酸电池的试验过程中，每循环10-50圈之后，取下一只单体铅酸电池，获取所述单体铅酸电池的容量数据，并相应更改循环参数条件继续测试；若是，则判定所述铅酸电池性能检测通过，否则，判定所述铅酸电池性能检测不通过；其仅需在实验过程中获取铅酸电池的容量数据，对上述容量数据加以分析，便可以达到检测铅酸电池性能的目的，耗时较少，可以提高铅酸电池性能检测的效率；

4、铁铬液流电池的性能受到充电效率、电池内阻、电池容量等多种因素的限制，然而现有技术缺乏对铁铬液流电池性能进行全面有效检测的系统与方法，性能检测的方法评价的指标单一，评价内容较少，无法兼顾多个因素对于铁铬液流电池性能的影响，无法综合评价铁铬液流电池的性能，评价电池性能的重要指标之一电池的剩余寿命，无法进行准确的预测，无法掌握电池的剩余使用次数；

5、本发明是为了解决这一问题，提出一种铁铬液流电池性能检测方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种铁铬液流电池性能检测方法及系统，能够有效解决背景技术中的问题：缺乏对铁铬液流电池性能进行全面有效检测的系统与方法，性能检测的方法评价的指标单一，评价内容较少，无法兼顾多个因素对于铁铬液流电池性能的影响，无法综合评价铁铬液流电池的性能，评价电池性能的重要指标之一电池的剩余寿命，无法进行准确的预测，无法掌握电池的剩余使用次数。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种铁铬液流电池的性能检测系统，包括数据采集端口、数据分析端口和性能反馈端口，所述数据采集端口用于采集铁铬液流电池使用过程中的数据信息，包括电池使用信息采集模块和信息存储模块，所述电池使用信息采集模块用于采集铁铬液流电池使用过程中的数据信息，包括放电电流i1，充电电流i2，放电至截止电压的时间t1，充电时间t2，外电路电阻r，回路电流i，回路电压u，铁铬液流电池能够使用的总时间t和第n次电池的使用时间tn，所述信息存储模块用于储存采集到的铁铬液流电池的数据信息。

4、所述数据分析端口用于计算铁铬液流电池充电效率、铁铬液流电池内阻、铁铬液流电池剩余容量和剩余使用次数，并通过充电效率η、电路中外电路电阻与回路总电阻的比值电池剩余容量与电池总容量的比值和电池剩余使用次数与总使用次数的比值计算出铁铬液流电池性能系数。

5、所述数据分析端口包括数据采集模块、充电效率计算模块、内阻计算模块、剩余容量计算模块、剩余使用次数计算模块、性能系数计算模块和数据传输模块，所述数据采集模块用于采集数据采集端口的数据，所述充电效率计算模块用于将数据代入充电效率计算公式计算铁铬液流电池的充电效率，所述内阻计算模块用于将数据代入内阻计算公式计算铁铬液流电池的内阻，所述剩余容量计算模块用于将数据代入剩余容量计算公式计算铁铬液流电池的剩余容量，所述剩余使用次数计算模块用于将数据代入剩余使用次数计算公式计算铁铬液流电池的剩余使用次数，所述性能系数计算模块用于将数据代入性能系数计算公式计算铁铬液流电池的性能系数，所述数据传输模块用于各个模块之间的数据传输。

6、所述充电效率计算公式为：其中i1为放电电流，i2为充电电流，t1为放电至截止电压的时间，t2为充电时间。

7、所述内阻计算公式为：其中r为外电路电阻，i为回路电流，u为回路电压，r总为回路总电阻。

8、所述剩余容量计算公式为：其中c余为铁铬液流电池的剩余容量，i为回路电流，t为铬液流电池能够使用的总时间，tn为第n次电池的使用时间。

9、本发明的进一步改进在于，所述剩余使用次数计算公式为：其中为c余为铁铬液流电池的剩余容量，cn为铁铬液流电池第n次使用的容量，i为回路电流，t为铁铬液流电池能够使用的总时间，tn为第n次电池的使用时间。

10、本发明的进一步改进在于，所述性能系数计算公式为：设定0.4为x的阈值，0.8为η和的对比值，0.3为和的对比值，其中η为充电效率，i1为放电电流，i2为充电电流，t1为放电至截止电压的时间，t2为充电时间，r为外电路电阻，r总为回路总电阻，为电路中外电路电阻与回路总电阻的比值，i为回路电流，u为回路电压，in为第n次使用过程中的平均电流，tn为第n次电池的使用时间，c余为铁铬液流电池的剩余容量，c总为铁铬液流电池的总容量，为电池剩余容量与电池总容量的比值，t为铁铬液流电池能够使用的总时间，t为铁铬液流电池剩余使用次数，t总为铁铬液流电池总使用次数，为电池剩余使用次数与总使用次数的比值，α1为充电效率的占比系数，α2为外电路电阻的占比系数，α3为电池剩余容量的占比系数，α4为电池剩余使用次数的占比系数，α1+α2+α3+α4＝1。

11、本发明的进一步改进在于，所述性能反馈端口包括数据采集模块、数据对比模块、数据反馈模块和数据传输模块，所述数据采集模块用于采集数据分析端口的数据，所述数据对比模块用于将计算出的性能系数与阈值进行对比并根据性能系数对铁铬液流电池进行分类，将性能系数大于等于阈值，且η大于等于η对比值、且大于等于对比值、且大于等于对比值且大于等于对比值全部的情况的铁铬液流电池定为一级铁铬液流电池；将性能系数大于等于阈值，同时存在η小于η对比值、小于对比值、小于对比值、小于对比值中任一、二、三项的铁铬液流电池定为二级铁铬液流电池；将性能系数小于阈值的铁铬液流电池定为三级铁铬液流电池，所述数据反馈模块用于将二级铁铬液流电池η小于η对比值、小于对比值、小于对比值、小于对比值的项和三级铁铬液流电池的放电电流、充电电流、回路电压、充电效率、电池内阻、剩余容量和剩余使用次数报告给管理员，所述数据传输模块用于各个模块之间的数据传输。

12、一种铁铬液流电池的性能检测方法，所述性能检测方法的具体步骤为：步骤一：电池使用信息采集模块采集电池使用过程中的数据，信息存储模块存储所采集到的电池放电电流i1，充电电流i2，放电至截止电压的时间t1，充电时间t2，外电路电阻r，回路电流i，回路电压u，铁铬液流电池能够使用的总时间t和第n次电池的使用时间tn；步骤二：将电池使用过程中的数据代入各项公式中，计算铁铬液流电池充电效率、铁铬液流电池内阻、铁铬液流电池剩余容量和剩余使用次数，并根据铁铬液流电池充电效率、铁铬液流电池内阻、铁铬液流电池剩余容量和剩余使用次数计算出铁铬液流电池的性能系数；步骤三：进行数据对比，将性能系数大于等于阈值，且η大于等于η对比值、且大于等于对比值、且大于等于对比值且大于等于对比值全部的情况的铁铬液流电池定为一级铁铬液流电池；将性能系数大于等于阈值，同时存在η小于η对比值、小于对比值、小于对比值、小于对比值中任一、二、三项的铁铬液流电池定为二级铁铬液流电池；将性能系数小于阈值的铁铬液流电池定为三级铁铬液流电池；步骤四：将二级铁铬液流电池η小于η对比值、小于对比值、小于对比值、小于对比值的项和三级铁铬液流电池的放电电流、充电电流、回路电压、充电效率、电池内阻、剩余容量和剩余使用次数报告给管理员。

13、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

14、1.综合考虑充电效率、电池内阻、剩余容量和剩余使用次数四个方面，全面评价铁铬液流电池的性能，对铁铬液流电池进行分级，对不同级别的铁铬液流电池进行相应的反馈。

15、2.通过铁铬液流电池的容量，预测铁铬液流电池的剩余使用次数，从而掌握电池的剩余寿命这一重要指标。