电池维护方法与流程

本发明涉及电池维护领域，尤其是涉及一种电池维护方法。

背景技术：

随着电池储能系统的不断集成以及规模的不断扩大，对电池储能系统的维护方式或者方法显得越来越重要。一般随着电池储能系统的不断运行，经过一定的充放电循环次数后，每个电池堆的电池，会出现不同程度的差异化，比如容量出现不同程度的衰减、极化程度不一、内阻大小不一等问题，这就需要对储能系统进行不断的维护保养；如何让电池管理系统进行自动高效的维护，是亟待解决的问题；如果让整个分布式箱式储能系统都停止运行，进行一次电池维护保养操作，则影响非常大，严重影响客户收益以及削弱储能维持电网稳定性的作用等。

目前，采用的电池维护方案大多数是人工介入的方式，通过手动将单个电池堆系统退出整个储能系统，然后逐一进行相应的维护操作，如果是小型储能系统，人工介入维护的成本可能较低；如果是大型分布式箱式储能系统，电池箱系统较多，电池堆系统可能达到上百个甚至上千个，当多个电池堆有多种维护模式需求的时候，人工维护成本不仅急剧上升，效率也将变得较为低下，出错概率也非常大。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池维护方法，能够对电池的小电流去极化以及电池放电内阻计算进行维护。

第一方面，本发明的一个实施例提供了一种电池维护方法：小电流去极化维护步骤和电池放电内阻计算步骤：

s10：第一级服务器授权第二级服务器或客户端进行小电流维护；

s20：所述第二级服务器接收到授权之后改变小电流模式状态，第一级服务器改变指示信号状态；

所述电池放电内阻计算步骤包括：

s30：第二级服务器判断电池周期循环次数是否达到设定的启动放电内阻计算步骤的阈值；

s40：当s30中电池周期循环次数达到所述阈值时，启动第二级服务器或客户端进行电池放电内阻计算步骤；

s50：第二级服务器检测电池堆所有单体平均电压；

s60：第二级服务器判断单体平均电压是否在设定范围内；

s70：当s60中所述单体平均电压在设定范围内时，第二级服务器处理可充可放功率以获取至少三个阶段放电电流工作数据；

s80：根据所述阶段放电电流工作数据得出电池放电内阻计算结果，所述计算结果与所述电池放电内阻设定阈值比较，当计算结果超过所述设定阈值时更换单体电池；

所述第一级服务器为ems或bms，所述第二级服务器为bms。

所述小电流去极化步骤和电池放电内阻计算步骤，所述小电流去极化方法用于减小电池浓差极化，增强电池性能；所述电池放电内阻计算步骤用于计算电池在放电过程中的内阻，以便根据情况对电池性能较差的电池进行及时更换。

本发明实施例的一种电池维护方法至少具有如下有益效果：能够通过电池维护方法，对小电流去极化和电池放电内阻计算进行维护，解决了人工维护工作量大、成本高、准确率低的问题，达到了电池维护工作量小、成本低、准确性高的有益效果。

根据本发明的另一些实施例的一种电池维护方法，所述小电流去极化步骤中s10具体包括:

s11：第二级服务器判断小电流维护功能是否处于使能状态；

s12：当s11中所述小电流维护功能处于使能状态时，第二级服务器判断待机或者运行时长是否超过小电流维护周期；

s13：当s12中所述待机或者运行时长超过小电流维护周期时，第二级服务器开始向第一级服务器提出小电流维护申请；

s14：第一级服务器判断提出申请的第二级服务器是否满足授权条件；

s15：当s14中所述第二级服务器满足授权条件时，第一级服务器授权对应申请的第二级服务器进行小电流维护；

所述s12、s13、s14判断为否时，不再执行任意一项所述步骤。

进一步地，所述s20具体包括：

s21：第二级服务器接收到授权后，将小电流模式状态置位，并将可充可放功率降低到系统配置的维护功率值发送给第一级服务器；

s22：第一级服务器接收到第二级服务器发送的置位状态指令后，改变指示信号状态，同时根据第二级服务器设定的可充可放功率值运行小电流维护状态；

s23：第二级服务器检测电池堆是否满足一个完整的小电流充满放空过程；

s24：当s23中满足一个完整的小电流充满放空过程时，第二级服务器将小电流维护标志清零，并将可充可放功率值恢复正常；

s25：第一级服务器改变电池堆的维护状态。

附图说明

图1是本发明实施例一种电池维护方法的一具体实施例流程示意图；

图2是图1中步骤s10的一具体实施例流程示意图；

图3是图1中步骤s20的一具体实施例流程示意图；

图4是本发明实施例一种电池维护方法的另一具体实施例流程示意图；

图5(a)-(b)是本发明实施例一种电池维护方法的一具体实施例维护效果图。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

下面结合具体维护工作状况对本发明进行阐述，以下实施例以第一级服务器为ems，第二级服务器为bms1，bms2-bmsn作为客户端进行阐述本发明的具体实现,其中第二级服务器bms1是在bms1～bmsn中被程序配置为第二级服务器的bms，剩余bms作为客户端，作为第二级服务器的bms和作为客户端的多个bms功能一样，都具有独立执行维护操作的功能，不过作为第二级服务器的bms，有统筹、计算、选定一个或多个作为客户端bms向第一级服务器申请维护指令的功能。

实施例1：参照图1，示出了本发明实施例中电池维护方法的流程示意图。其具体包括步骤：所述小电流去极化步骤具体包括:

s10：第一级服务器授权第二级服务器或客户端进行小电流维护；

s20：上述第二级服务器接收到授权之后改变小电流模式状态，第一级服务器改变指示信号状态；

为了便于对实施例的理解和描述，本发明所有实施例中的第一级服务器都选用ems，第二级服务器都选用bms。

上述小电流去极化方法用于减小电池浓差极化，增强电池性能；

如图2所示，上述步骤s10具体包括：

s11：第二级服务器判断小电流维护功能是否处于使能状态；

具体的，bms小电流功能使能之后才会进行后续步骤，如未使能则结束维护流程，这里的使能开关可以按照实际情况配置，即可以设置1为使能，0为未使能。

s12：当s11中所述小电流维护功能处于使能状态时，第二级服务器判断待机或者运行时长是否超过小电流维护周期；

具体的，待机时长或运行时长可按照实际情况进行配置，本实施例中设置待机时长为t1，运行时长为t2，当长期不运行时，超过待机阀值时间即设置的最长时长，再次启动运行前，需要先进行小电流维护后，才可继续运行；当持续运行时长超过设定运行阀值时间即设置的最长运行时长，同样需要进入小电流维护，才可再次进行运行。

s13：当s12中的待机或者运行时长超过小电流维护周期时，第二级服务器开始向第一级服务器提出小电流维护申请；

s14：第一级服务器判断提出申请的第二级服务器是否满足授权条件

s15：当s14中第二级服务器满足授权条件时，第一级服务器授权对应申请的第二级服务器或客户端进行小电流维护。

所述s12、s13、s14判断为否时，不再执行任意一项所述步骤。

如图3所示，上述步骤s20具体包括：

s21：第二级服务器接收到授权后，将小电流模式状态置位，并将可充可放功率降低到系统配置的维护功率值发送给第一级服务器；

s22：第一级服务器接收到第二级服务器发送的置位状态指令后，改变指示信号状态，同时根据第二级服务器设定的可充可放功率值运行小电流维护状态；

具体的，ems收到bms置位状态指令后，将电池堆指示状态由绿色运行模式切换成黄色维护模式，提示用户电池进入小电流维护状态。ems根据bms提供的可充可放功率运行小电流维护状态。

s23：第二级服务器检测电池堆是否满足一个完整的小电流充满放空过程；

具体的，bms通过单体电池的最大最小电压检测是否充满放空，即bms检测到单体电池的最大电压为充满的设定电压时即为充满，单体电池的的最小电压为设定的放空最小电压时即为放空。

s24：当s23中满足一个完整的小电流充满放空过程时，第二级服务器将小电流维护标志清零，并将可充可放功率值恢复正常；

s25：第一级服务器改变电池堆的维护状态。

具体的，ems将对应电池堆的维护状态切换为正常运行状态。

通过本实施例的维护方法进行的小电流去极化维护步骤能够克服人工维护工作量大、成本高、准确率低的问题，同时能够使小电流充放电后，减小电池浓差极化，增强电池性能，有利于一个电池堆里的所有电池保持较好的一致性。

实施例2：本实施例根据实际工作状况进行描述，具体的，假设电池堆所有单体均值vol达到阀值vavg时，开始进行电流录波，电池堆所有单体均值电压误差在x％以内，即平均电压在(vavg-x％*vavg)v～(vavg+x％*vavg)v之间，下面分三种状态进行：

状态1：进入电池内阻计算维护模式的bms，将可放功率适当降低至自行设定的可放功率值，可充功率为储能变流器额定满功率，当ems调度放电功率时，进入内阻计算模式的电池电流i1维持在0～0.1ib范围之内，其中ib为电池的额定电流，可按照实际情况定义，维持时间为t1，即t12–t11＝t1；

其中，bms可以是第二级服务器也可以是客户端，取决于符合授权条件的是配置为客户端的bms还是配置为第二级服务器的bms。

可以理解的，其中储能变流器与bms的数量比例是1:1的模式。

状态2：进入电池内阻计算维护模式的bms，将可放、可充功率降低为0，使得此电池堆进入待机模式，即开始静置，静置维持t2时长，即t2＝t21-t12；

具体的，把具体时间分为三个阶段，第一阶段开始时间为t11，结束时间为t12，第二阶段开始时间为t12，结束时间为t21，第三阶段开始时间为t21,结束时间为t22；其中第一阶段为电流i1维持时间t1，具体时间段为t1＝t12-t11，第二阶段为静置维持时间t2，具体的t2＝t21-t12，第三阶段为电流i2维持时间t3，具体的t3＝t22-t21。

状态3：bms将可放功率适当降低至自行设定的可放功率值，可充功率恢复为储能变流器额定满功率，当ems调度放电功率时，进入电池内阻计算模式的电池电流i2维持在0.3～0.7ib范围之内，其中ib为额定电流，可根据具体情况设定，维持时间为t3，t22–t21＝t3；

第1阶段结束时间t12，与第3阶段之间的开始时间t21，需要满足(t21-t12)＜＝t2，大于t2则从第1阶段重新开始；

具体的，计算状态1单体电池平均电流i1、状态2单体电池平均电流i2、状态1单体电池平均电压u1，状态2单体电池平均电压u2。

具体的，电池内阻计算公式为：r＝|(u1-u2)/(i2-i1)|，r取绝对值，单位为毫欧，保留两位小数。

计算出电池堆单体电池的放电内阻之后，如果每节单体电池的内阻与系统的内阻告警阀值r1比较，如果大于r1，则bms产生告警信号并对事件进行记录，储能系统进入维护状态。

进入内阻计算维护模式的bms将可充、可放功率恢复到正常值。

具体流程参照图4，上述电池放电内阻计算方法包括：

s30：第二级服务器判断电池周期循环次数是否达到设定的启动放电内阻计算步骤的阈值；

s40：当s30中电池周期循环次数达到上述阈值时，启动第二级服务器进行电池放电内阻计算步骤；

s50：第二级服务器检测电池堆所有单体平均电压；

具体的，此处的所有单体平均电压为上述状况中的vol；

s60：第二级服务器判断单体平均电压是否在设定范围内；

具体的，电池堆所有单体均值电压误差x％以内，即平均电压在(vavg-x％*vavg)v～(vavg+x％*vavg)v之间

s70：当s60中单体平均电压在设定范围内时，第二级服务器处理可充可放功率以获取至少三个阶段放电电流工作数据；

具体的，bms处理可充可放功率以获取第一、二、三阶段放电电流的工作情况，结合第一、二、三阶段的数据计算每个单体电池的放电内阻。

s80：根据上述阶段放电电流工作数据得出电池放电内阻计算结果，计算结果与电池放电内阻设定阈值比较，当计算结果超过设定阈值时更换单体电池。

具体的，如果每个单体电池的内阻与系统的内阻告警阀值r1比较，如果大于r1，则bms产生告警信号并做事件记录，进入电池维护状态，如果小于告警阈值则不做处理，维护周期过后系统正常运行。

通过本实施例同样能够克服人工维护工作量大、成本高、准确率低的问题，同时能够及时掌握电池堆所有单体电池的生命周期状态，对单体电池在性能随着内阻变大而变差的情况下进行及时更换，此实施例可以结合实施例1中的电池极化步骤，在极化步骤处理之后电池放电内阻值仍然大于内阻告警阀值r1时，则同样进入电池维护状态。

如图5(a)所示，为使用上述实施例中的电池维护方法进行的小电流去极化的效果图，图中横坐标表示soc百分比，左侧纵坐标为极化电压，右侧纵坐标表示电压值，可以看出不同阶段的电池电压，对应的极化电压有差异；图5(b)所示为电池维护方法的基础上得到的电池放电内阻值和电池剩余电量soc之间的关系，其中纵轴为电池放电内阻值dcir，横轴为电池剩余电量soc值，discharge表示放电，通过本实施例得到的维护工作过程对电池的极化电压和电池放电内阻进行监测，可以得出在维护前、后的效果对比图，能够清晰直观的堆电池性能进行分析。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。