[發(fā)明專利]基于直流內(nèi)阻ir壓降的儲(chǔ)能電站電池簇不一致性在線評(píng)估方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111175261.3
• 申請(qǐng)日: 2021-10-09
• 公開（公告）號(hào): CN113759252A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 夏向陽;岳家輝;陳凌彬;夏天
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/367
• 分類號(hào): G01R31/367;G01R31/378;G01R31/389;G01R31/392
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本發(fā)明公開了一種基于直流內(nèi)阻ir壓降的儲(chǔ)能電站電池簇不一致性在線評(píng)估方法，其中方法包括：基于可用容量與直流內(nèi)阻兩項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，對(duì)電池PACK箱進(jìn)行篩選，選取表征單體；實(shí)時(shí)獲得電池簇與表征單體ir壓降幅值ΔU_dc、Δu_dc，基于線性擬合關(guān)系f(ΔU_dc,n·Δu_dc)求導(dǎo)得其變化速率f′(ΔU_dc,n·Δu_dc)，n為電池PACK箱個(gè)數(shù)，若隨著循環(huán)的進(jìn)行，f′(ΔU_dc,n·Δu_dc)呈現(xiàn)減小趨勢，則反映出電池簇不一致性加劇。所述方法實(shí)現(xiàn)成本較低，易于實(shí)際應(yīng)用，有效對(duì)電池簇不一致性進(jìn)行在線評(píng)估。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及到電力儲(chǔ)能用鋰離子電池簇健康狀態(tài)檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著新型電力系統(tǒng)的不斷建設(shè)，可再生能源逐步代替化石能源，儲(chǔ)能環(huán)節(jié)愈來愈扮演起關(guān)鍵角色，鋰離子電池儲(chǔ)能在國內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目中占有重要地位，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行將是未來新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重點(diǎn)與難點(diǎn)。且電池管理系統(tǒng)(Battery Management System，BMS)受制于硬件水平，運(yùn)算能力有限。因此有關(guān)儲(chǔ)能電池運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估手段不斷更新的同時(shí)，需考慮實(shí)際應(yīng)用問題。

現(xiàn)今鋰離子電池儲(chǔ)能電站采用基于電池模組單元箱相(簡稱為：電池PACK箱)為基本單位來構(gòu)建電池簇。但由于電池PACK箱初始性能參數(shù)及外部工作環(huán)境存在一定差異，工作過程中對(duì)于不一致性問題的監(jiān)測是極為重要的。若對(duì)于箱體中每個(gè)單體電池SOH進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，可操作性不高。因此，探究在恒流充放電過程中因電池老化的不一致性而引發(fā)電池簇參數(shù)與電池PACK箱參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系的浮動(dòng)規(guī)律，基于相關(guān)結(jié)果對(duì)電池簇不一致性進(jìn)行在線評(píng)估，這對(duì)于儲(chǔ)能電站安全穩(wěn)定運(yùn)行及其電池PACK箱的退役具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了保障儲(chǔ)能電站電池簇安全運(yùn)行狀態(tài)，減少不均衡事故發(fā)生的可能性，推動(dòng)儲(chǔ)能電池梯次利用的可實(shí)現(xiàn)性，本發(fā)明提供基于直流內(nèi)阻ir壓降的電池簇不一致性在線評(píng)估方法，有效利用儲(chǔ)能電池管理系統(tǒng)(BMS)的參數(shù)來提高儲(chǔ)能電站的安全性。同時(shí)，所述方法對(duì)于被評(píng)估對(duì)象幾乎不產(chǎn)生擾動(dòng)，易于實(shí)際應(yīng)用。

第一方面，可用容量與內(nèi)阻的不確定性差異是電池組不一致性的主要來源。因此，在電池簇成組投運(yùn)之前，基于可用容量與直流內(nèi)阻兩項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，對(duì)電池PACK箱進(jìn)行篩選，選取表征單體，篩選條件為：

表征單體的可用容量q和直流內(nèi)阻r_dc最為接近電池簇中所有電池PACK箱可用容量的平均值和直流內(nèi)阻的平均值，以該表征單體為參考對(duì)象，為電池簇工作過程中的不一致性提供參考。

第二方面，提供了一種基于直流內(nèi)阻ir壓降的儲(chǔ)能電站電池簇不一致性評(píng)估方法，包括：

儲(chǔ)能電站充放電電流保持不變，獲取電池簇與表征單體因直流內(nèi)阻造成的ir壓降ΔU_dc、Δu_dc并進(jìn)行實(shí)時(shí)擬合，得到線性變化關(guān)系f(ΔU_dc,n·Δu_dc)，n為電池PACK箱個(gè)數(shù)。

基于線性擬合變化關(guān)系f(ΔU_dc,n·Δu_dc)求導(dǎo)得其變化速率f′(ΔU_dc,n·Δu_dc)。

在采樣步長不變的情況下，對(duì)變化速率f′(ΔU_dc,n·Δu_dc)進(jìn)行在線記錄，若f′(ΔU_dc,n·Δu_dc)呈現(xiàn)減小趨勢，則反映出電池簇不一致性加劇，電池PACK箱存在老化程度不均的情況。

進(jìn)一步地，在判定電池簇中電池PACK箱不一致性，還包括：