[发明专利]一种液流电池荷电状态在线监测系统及方法

说明书

本申请公开了一种液流电池荷电状态在线监测系统及方法，涉及电池保护技术领域，包括向正负极储液罐内发射具有预设频率的激光信号，采集出射的散射光信号，并分束得到第一光信号和第二光信号，对第一光信号滤波后得到不包含预设频率的第三光信号，由第三光信号和第二光信号光电转换得到第一电信号和第二电信号。由第一电信号处理得到温度修正系数，由第二电信号处理得到正负极单电池的荷电状态，并结合两者得到液流电池的荷电状态后在线输出。本申请直接针对反应物分析以确定荷电状态，并引入温度修正系数，提高监测精确度、监测效率和可持续性，通过在线输出实现荷电状态的在线监测。

技术领域

本申请涉及电池保护技术领域，具体涉及一种液流电池荷电状态在线监测系统及方法。

背景技术

随着新能源的不断建设，大规模电池储能技术也在蓬勃发展。液流电池是目前可再生能源发电中占有较大份额且最有前途的大型储能技术之一。电池荷电状态（State ofCharge，SOC）是电池剩余容量与其满充容量的比值，其准确预测直接关乎电池充放电安全，影响电池的循环寿命。因此需要对液流电池的荷电状态进行持续在线监控，以避免过充电或过放电带来的损伤，保证液流电池的安全稳定运行，推进大规模电池储能的工程应用。

目前主流的电池荷电状态监测方法有开路电压法、安时积分法和神经网络法等，但上述方法均存在极大问题。开路电压法需采集电池组两端开路电压查表获得此刻电池荷电状态，无法进行在线监测。安时积分法极度依赖于荷电状态初始值的设定，以及电流采集的精度受环境温度影响很大，容易累积误差。神经网络法需要大量已知数据进行驱动，计算速度较慢，还无法投入工程应用。

另外，目前主流的电池荷电状态监测方法，要么无法直接监测影响荷电状态的电解液浓度和电解液温度等因素，需要依赖外部参数，导致精度较低。要么需要大量已知数据，导致效率较低。要么需要直接与有腐蚀性的电解液直接接触，导致可持续性较低。

因此，现有电池荷电状态监测方法的精度、效率、可持续性均无法满足用户需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种液流电池荷电状态在线监测系统，直接针对电解液中反应物进行分析以确定荷电状态，并引入温度修正系数，提高监测精确度、监测效率和可持续性，并实现荷电状态的在线输出。

为达到以上目的，采取的技术方案是：

本申请第一方面提供一种液流电池荷电状态在线监测系统，包括：

光源模块，其用于向所述液流电池的正负极储液罐内发射具有预设频率的激光信号，该激光信号经正负极储液罐内的正负极电解液散射后，以散射光信号的形式从正负极储液罐出射；

光采集模块，其用于采集所述散射光信号，并对其进行分束得到第一光信号和第二光信号，还用于在对第一光信号进行滤波得到不包含所述预设频率的第三光信号后，对第三光信号和第二光信号分别进行光电转换得到第一电信号和第二电信号；

光分析模块，其连接光采集模块，用于采集所述第一电信号和所述第二电信号，并根据第一电信号处理得到当前温度和相应的温度修正系数，根据第二电信号处理得到正负极单电池的荷电状态，还用于根据温度修正系数对正负极单电池的荷电状态进行修正得到液流电池的荷电状态；

通讯模块，其连接光分析模块，用于采集液流电池的荷电状态，并将其发送至液流电池的控制器。

一些实施例中，所述光采集模块集成于光采集装置内部，光采集装置朝向光信号出口区域的光接收面透明，且该光接受面与光信号出口区域的形状匹配，以包裹光信号出口区域。

一些实施例中，所述光采集模块包括：

透镜单元，其用于接收散射光信号，并对其进行会聚后输出；