儲能設備健康狀態的檢測方法
【專利摘要】一種儲能設備健康狀態的檢測方，包括如下步驟：以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫以及恒流條件下，檢測獲得充放電次數對儲能設備健康狀態的影響參數；在恒流條件下，通過多個不同的充電溫度，檢測獲得充電溫度均值對儲能設備健康狀態的影響參數；在恒溫條件下，通過多個不同波動充放電電流，檢測獲得充放電電流的各個半波動電流端點值和電流均值對儲能設備健康狀態的影響參數；擬合所述充放電次數、充電溫度均值、充放電電流半波動端點值和均值，及其對應的影響參數，得到充放電次數、充電溫度均值、充放電電流半波動端點值和均值對儲能設備健康狀態的影響函數。上述方法綜合考慮溫度和電流的影響從而可以得到更準確的健康狀態。
【專利說明】儲能設備健康狀態的檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種儲能設備的檢測方法，特別是涉及一種儲能設備健康狀態的檢測 方法。
【背景技術】
[0002] 目前對于儲能設備(儲能電池和動力電池等）的研究和測試越來越深入，在化學特 性主要包括其荷電狀態（S0C)和健康狀態（S0H)的研究。對于儲能設備的健康狀態的目前 是用其容量參數或者充放電次數作為其評價指標，采用如下測試參數及測試環境：
[0003] 方法一 ：--//(%) = 100%
[0004] 其中，SOH(%)為健康狀態，CnOT為當前的電池容量，單位Ah ;(；為該電池組的標稱 容量。
[0005] 該值越接近1，說明儲能設備的健康狀態越好。
[0006] 測試環境：室內充放電設備。
[0_ 方法二：= (1 X100% No
[0008] 其中，η為當前的已充放電次數；％為廠商提供的最大可充放電次數。該值越接近 1，說明儲能設備的健康狀態越好。
[0009] 測試環境：僅僅需要記錄對設備的充放電次數直接通過公式計算。
[0010] 然而，除了充放電次數，用電環境溫度及各種充放電放電流變化，對儲能設備的健 康狀態也有較大影響，方法一雖然最能體現實際健康狀態，然而要獲得當前的電池容量，必 須將電池完全放電，再完全充電，這個過程在儲能設備使用中是不能進行的，只適用于實驗 室。方法二只是通過靜態參數測得健康狀態，測試結果與實際情況存在較大差異。
【發明內容】
[0011] 基于此，有必要提供一種能實時獲得且較為準確的儲能設備健康狀態的檢測方 法。
[0012] 一種儲能設備健康狀態的檢測方法，包括如下步驟：
[0013] 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫以及恒流條件下，通過多次充放 電，檢測獲得充放電次數對儲能設備健康狀態的影響參數；
[0014] 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒流條件下，通過多個不同的充電溫 度，檢測獲得充電溫度均值對儲能設備健康狀態的影響參數；
[0015] 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫條件下，通過多個不同波動充放 電電流，檢測獲得充放電電流的各個半波動電流端點值和電流均值對儲能設備健康狀態的 影響參數；
[0016] 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，擬合所述充放電次數、充電溫度均值、充 放電電流半波動端點值和均值，及其對應的影響參數，得到充放電次數、充電溫度均值、充 放電電流半波動端點值和均值對儲能設備健康狀態的影響函數。
[0017] 其中一個實施例中，所述不同的充放電電流指的峰值不同的，且每次采用的電流 各個波動相同。
[0018] 其中一個實施例中，所述半波動為變化的電流變化曲線中，波峰到波谷或波谷到 波峰為一個半波動。
[0019] 其中一個實施例中，所述端點值為半波動的起點。
[0020] 其中一個實施例中，所述端點值為半波動的終點。
[0021] 后續儲能設備在使用過程中，可實時記錄充放電次數、充電溫度均值、充放電電流 半波動端點值和均值，便可實時地獲得更準確的健康狀態。因為上述方法獲得的健康狀態 綜合考慮了充放電次數、溫度以及電流的變化帶來的影響，而且無需對儲能設備進行完全 的充放電，從而可以實時地且快捷地獲得較為準確的健康狀態。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明一較佳實施例的儲能設備健康狀態的檢測方法步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0023] 如圖1所示，其為本發明一較佳實施例的儲能設備健康狀態的檢測方法的步驟流 程圖，包括如下步驟：
[0024] 步驟S101，以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫以及恒流條件下，通過 多次充放電，檢測獲得充放電次數對儲能設備健康狀態的影響參數。
[0025] 即在環境溫度不變，充放電電流恒定的條件下，檢測充放電次數對健康狀態的影 響。
[0026] 步驟S102,以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒流條件下，通過多個不同 的充電溫度，檢測獲得充電溫度均值對儲能設備健康狀態的影響參數。
[0027] 即在充放電電流恒定的條件下，采用多個不同的充放電溫度進行充放電，進而測 得充電溫度均值對健康狀態的影響。
[0028] 步驟S103,以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫條件下，通過多個不同 波動充放電電流，檢測獲得充放電電流的各個半波動電流端點值和電流均值對儲能設備健 康狀態的影響參數。
[0029] 所述不同的充放電電流指的是，在其他條件相同的情況下，分別用不同峰值或均 值的波動電流進行充放電，但每次采用的電流各個波動相同。所述半波動為變化的電流變 化曲線中，波峰到波谷或波谷到波峰為一個半波動。所述端點值為半波動的起點或者終點， 因為半波動為連續的，前一個半波動的終點便是下一個波動的起點。所以一個半波動中只 需采樣其中一個端點，便可以獲得所有端點用到所有端點。
[0030] 步驟S104,以當前容量和標稱容量的比值作為基準，擬合充放電次數、充電溫度均 值、充放電電流半波動端點值和均值，及其對應的影響參數，得到充放電次數、充電溫度均 值、充放電電流半波動端點值和均值對儲能設備健康狀態的影響函數。
[0031] 即綜合考慮放電次數、充電溫度均值、充放電電流半波動端點值和均值對儲能設 備健康狀態的影響，以當前容量和標稱容量的比值作為基準，得到儲能設備健康狀態與放 電次數、充電溫度均值、充放電電流半波動端點值和均值四個參數的函數關系。
[0032] 上述步驟S101?S103為三中不同參數的分別測試，所以其可任意調換順序。
[0033] 后續儲能設備在使用過程中，可實時記錄充放電次數、充電溫度均值、充放電電流 半波動端點值和均值，便可實時地獲得更準確的健康狀態。因為上述方法獲得的健康狀態 綜合考慮了充放電次數、溫度以及電流的變化帶來的影響，而且無需對儲能設備進行完全 的充放電，從而可以實時地且快捷地獲得較為準確的健康狀態。
[0034] 上述方法的具體實施如下：
[0035] 1、充放電次數。在恒流恒溫情況下，隨著充放電次數的增加，健康狀態隨之變化可 以通過函數擬合為S0H=N(n)。
[0036] 2、在每一次充放電過程中，不同的充放電電流會影響該次充放電對于健康狀態的 影響，因為在一次充放電過程中，可能有許多的電流波動，分別進行統計每個小波動的影 響。假設電流在一次充放電過程中的變化函數為I(t)，對于其進行求導可得該變化函數的 極值點（I'（t)=0得點t，i=l，2, . . . N)。定義從ti到ti+Ι為一次半波動。每一次的半波 動對于健康狀態的影響可以由其端點值及對于時間的均值表示。因為半波動為連續的，所 以我們這里規定僅僅用半波動的終端點電流值來表征。均值與端點值兩者應為相加線性關 系。
[0037] 3、放電溫度。隨著放電溫度的變化，在每次實驗中健康狀態變化會不同，電池健 康狀態也是每次放電平均溫度的函數，可以通過其他變量相同而溫度不同來擬合曲線為 SOH = T(T) 〇
[0038] 根據以上闡述，設f(I(ti))為第i次波動電流的末端點對于健康狀態的影響函 數，為第i次半波動的均值對于健康狀態的影響函數。兩者之間有個權 li li-l ' 1 重問題，所以需要加權重來修正。因為在相同的f (I (ti))與以7?^?,' /(〇tV〇情況下，不同 li li-\ l~l 的充放電次數、充放電溫度會影響健康狀態的變化，所以權重應該是N(n)和.Λ丫)/y = 的函數為合理。最終得到在第Κ次充放電過程中的S0H變化過程如下公式：
[0039] SOHf_x - SOHf / SOH^ = Κ^Κ), ))) + Κ2(Ν(Κ) I(t)dt)) h ----Ι * tt ?,
[0040] 其中為第K次充放電過程中第i次半波動的健康狀態， 4(況([)，Γ(ΤΓ^￡ /(0叫與&(Λ? /(/:k//))為第 i 次的權重函數。 h ~ h-\ h ~ h-i l~l
[0041] 通過將上公式變換得第K次充放電中第N個半波動時的SOH與第K次充放電中開 始時的S0H比，如下公式：
[0042] SOHfr/SOH^flll-iK^MK), T(-rZjrjl mdt))*f(l(if ))) + ^(.￥(^) I{t)dt))} f=l 1 r li-\ li li-l 1 i 1 i-]
[0043] 最后就可以得到第M次充放電中第N個半波動時的SOH與第次充放電第0個半波 動的S0H的比如下公式：
[0044] SOTiM Η01ΤΜ Μ~ι Νχ 1 .r； 1 \ tii Γ(-if；/wr/(/(r/)))+A；Wi·? Γ(-
[0045] 其中NK為第K次充放電數中的總波動數。
[0046] 以上各個函數可以通過實驗所擬合。
[0047] 以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并 不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保 護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1. 一種儲能設備健康狀態的檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫以及恒流條件下，通過多次充放電，檢 測獲得充放電次數對儲能設備健康狀態的影響參數； 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒流條件下，通過多個不同的充電溫度，檢 測獲得充電溫度均值對儲能設備健康狀態的影響參數； 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，在恒溫條件下，通過多個不同波動充放電電 流，檢測獲得充放電電流的各個半波動電流端點值和電流均值對儲能設備健康狀態的影響 參數； 以當前容量和標稱容量的比值作為基準，擬合所述充放電次數、充電溫度均值、充放電 電流半波動端點值和均值，及其對應的影響參數，得到充放電次數、充電溫度均值、充放電 電流半波動端點值和均值對儲能設備健康狀態的影響函數。
2. 根據權利要求1所述的儲能設備健康狀態的檢測方法，其特征在于，所述不同的充 放電電流指的峰值不同的，且每次采用的電流各個波動相同。
3. 根據權利要求1所述的儲能設備健康狀態的檢測方法，其特征在于，所述半波動為 變化的電流變化曲線中，波峰到波谷或波谷到波峰為一個半波動。
4. 根據權利要求1所述的儲能設備健康狀態的檢測方法，其特征在于，所述端點值為 半波動的起點。
5. 根據權利要求1所述的儲能設備健康狀態的檢測方法，其特征在于，所述端點值為 半波動的終點。
【文檔編號】G01R31/36GK104122502SQ201310145586
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月24日 優先權日:2013年4月24日
【發明者】王大龍, 吳正斌, 朱紅磊, 王建 申請人:中國科學院深圳先進技術研究院