[发明专利]基于极化阻抗压升的电池簇不一致性在线监测方法研究

说明书

本发明公开了一种基于极化阻抗压升的储能电站电池簇不一致性在线评估方法，其中方法包括：基于可用容量与直流内阻两项参数指标，对电池pack箱进行筛选，选取表征单体；实时获取电池簇与表征单体因极化阻抗造成的压升ΔU_p、Δu_p，得到线性拟合关系f(n·Δu_p,ΔU_p)，并对其求导得到变化速率k(n·Δu_p,ΔU_p)，n为电池pack箱个数。若随着循环的进行，k(n·Δu_p,ΔU_p)呈现增大趋势，则反映出电池簇不一致性加剧。所述方法实现成本较低，易于实际应用，有效对电池簇不一致性进行在线评估。

技术领域

本发明涉及电化学储能领域，尤其涉及到电力储能用锂离子电池簇健康状态检测领域。

背景技术

时至今日，储能是新型电力系统发展的主要赛道，随着“可再生能源+储能”发展模式的大范围推广，储能电池安全问题的日益受到各界关注。但电池管理系统(BatteryManagement System，BMS)受制于硬件水平，运算能力有限，有关储能电池运行状态评估手段在不断更新的同时，应考虑实际应用问题。

现今锂离子电池储能电站采用基于电池模组单元箱相(简称为：电池pack箱)为基本单位来构建电池簇，但由于电池簇内的运行环境对于各电池pack箱不尽相同，导致pack箱不一致性在运行过程中逐渐放大，进而降低了电池簇的使用效率，若不加以监测与管理，会对储能电站运行寿命易造成不可逆的损害，即电池簇安全性与内部电池pack箱运行状态直接相关。

因此，以恒流充放电为基础，在实现保障储能电站电池簇安全运行状态的条件下，为降低数据采集量，探究在恒流充放电过程中因电池老化的不一致性而引发电池簇与电池pack箱极化阻抗压升的浮动规律，基于相关结论对电池簇不一致性进行在线评估，有效利用储能电池管理系统(EMS)所测得的实时数据。

发明内容

储能电池系统采用的是模块化总包设计，以电池簇为主体，与热管理系、消防、照明、视频监控、电池管理系统BMS之间配合运行，且储能电站多采用基于电池模组单元箱相(简称为：电池pack箱)为基本单位来构建电池簇。

若通过对电池pack箱的内部特性进行实时监测以确定电池簇的不一致性，不仅需要在线参数辨识，而且数据采集量与计算量过大，BMS难以实现所述要求；部分文献提出对簇内每台电池pack箱外特性进行实时监测以判断不一致性，但数据采集量同样很大。

因此，本文提出基于电池簇与表征单体电池pack箱放电容量变化、直流电阻压降变化与极化阻抗压升变化的不一致性在线评估方法。在保障储能电站电池簇安全运行状态，减少老化程度不均而引发事故可能性的同时，降低信息采集量与不良数据，更易实际应用。

第一方面，可用容量与内阻的不确定性差异是电池组不一致性的主要来源。因此，在电池簇成组投运之前，基于可用容量与直流内阻两项参数指标，对电池pack箱进行筛选，选取表征单体，筛选条件为：

该表征单体的可用容量q和直流内阻r_dc最为接近电池簇中所有电池pack箱可用容量的平均值和直流内阻的平均值，以该表征单体为参考对象，为电池簇工作过程中的不一致性提供参考。

第二方面，提供了一种基于极化阻抗压升的储能电站电池簇不一致性在线评估方法，包括：

实时获取电池簇与表征单体因极化阻抗造成的压升ΔU_p、Δu_p进行线性拟合，得到线性关系f₃(n·Δu_p,ΔU_p)，n为电池pack箱个数，

基于线性拟合关系求导得其变化速率k₃(n·Δu_p,ΔU_p)。