CN105242211A - 一种全钒液流电池故障快速检测定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全钒液流电池故障快速检测定位方法，包括如下步骤：制定全钒液流电池充放电参数的特征标准曲线；通过自有监控***采集参数数据；根据采集的参数数据偏离所述特征标准曲线的情况，判断全钒液流电池是否出现故障以及故障位置和类型。本发明以全钒液流电池自有监控***采集的参数数据为基础，通过与特征标准曲线进行比较，经分析即可快速得出全钒液流电池故障位置及类型，具有简单、方便、容易操作控制等优点。
Description
技术领域
本发明涉及储能电池技术领域，具体涉及一种全钒液流电池故障快速检测定位方法。
背景技术
全钒液流电池与普通蓄电池具有明显的区别，普通蓄电池的活性物质被包容在固态电极之内，而全钒液流电池的正、负极活性物质主要存在于电解液中，其使用的含有正、负极活性物的电解液分别装在两个储液罐中。全钒液流电池以钒离子溶液为正、负极活性物质，正极是V(IV)/V(V)电对，负极则是V(III)/V(II)电对，其采用的溶剂为稀硫酸，正极电解液是V(V)和V(IV)的硫酸溶液，负极电解液是V(III)/V(II)硫酸溶液。理想情况下，电池充满电后，正极溶液全部为V(V)硫酸离子溶液，负极溶液全部为V(II)硫酸溶液，开路电位越为1.6V。全钒液流电池工作时，通过送液泵循环流过全钒液流电池，全钒液流电池内的正、负极电解液由离子交换膜隔开。
目前，电池故障检测方法主要针对蓄电池、车载动力电池、燃料电池、钠硫电池等普通电池，还没有专门针对全钒液流电池故障检测的方法。中国专利申请号03133008.8公开的燃料电池***故障检测方法和装置，是把多个燃料电池测量值与多个范围界限的相应界限进行比较以产生多个范围标记；微分燃料电池测量值以产生多个燃料电池变化率；燃料电池变化率与多个变化率界限的相应界限进行比较以产生多个变化率标记；和把范围标记和变化率标记进行分类以产生故障检测判定。中国专利申请号201010000234.8公开的蓄电池故障监控维护的方法和装置，是检测蓄电池单体的容量、充放电及温度参数；根据参数，判断出现故障的单体蓄电池的故障类型；根据故障结果，进行告警并处理。中国专利申请号201010202486.9公开的动力电池故障检测方法及检测***，是通过电压检测电路，分别检测单独电池的电压值，再通过窗口比较电路，分别对所测电压值比较，判断是否落在第一阈值范围内，当任意一节单独电池的电压值不在第一阈值范围内，则控制执行元件切断充放电电路或报警；当电压值在第一阈值范围内时，将该电压值转换成电压数字信号输入暂存模块，MCU二次比较单元，从暂存模块中挑出电压值中的最大电压值和最小电压值进行第二次比较，判断两者的差值是否在第二阈值范围内，当差值不在第二阈值范围内，控制执行元件切断充放电电路或报警。
上述的现有技术都是以电压变化率、容量变化率、温度变化率等为参数，通过单一参数变化情况判断普通电池故障，然而，全钒液流电池与普通电池不同，其反应场所和活性物质是分开的，仅凭单一参数变化，无法快速检测全钒液流电池故障类型。
发明内容
本发明的目的是提供一种全钒液流电池故障快速检测定位方法，以全钒液流电池自有监控***采集的参数数据为基础，通过与特征标准曲线进行比较，经分析即可快速得出全钒液流电池故障位置及类型。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种全钒液流电池故障快速检测定位方法，包括如下步骤：制定全钒液流电池充放电参数的特征标准曲线；通过自有监控***采集参数数据；根据采集的参数数据偏离所述特征标准曲线的情况，判断全钒液流电池是否出现故障以及故障位置和类型。
根据以上方案，所述特征标准曲线包括电压曲线、电流曲线、内阻曲线、容量曲线、效率曲线、压力曲线、温度曲线以及流量曲线等。
根据以上方案，所述特征标准曲线以充放电中正极或负极氧化还原电位值为横坐标。
根据以上方案，所述故障类型包括外漏、内漏、结晶、堵塞、失衡、老化。
根据以上方案，所述采集的参数数据与所述特征标准曲线偏离值小于5％时，认定全钒液流电池没有出现故障；当偏离值大于或等于5％时，即断定全钒液流电池出现了故障，进而判断故障位置和类型。
根据以上方案，所述故障类型的具体判断方法为：若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，而其他参数正常，则为失衡；若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，同时流速下降，则为堵塞；若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，同时内阻增大，则为老化；若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，同时内阻增大，且流速下降，温度升高或降低，则为结晶；若容量下降，电池外部有液体，则为外漏；若充电过程中出现采集电压下降，或放电过程中采集电压下降，则为内漏。
本发明的有益效果是：
1)本发明的检测方法简单、方便、容易操作控制；
2)本发明提供的检测方法不需要在原有全钒液流电池中添加新设备，只需在原有监控***中新加分析软件，大大节约了成本；
3)本发明的检测方法，可快速定位全钒液流电池故障位置及类型，为全钒液流电池故障预警提供技术支持。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案进行说明。
本发明提供一种全钒液流电池故障快速检测定位方法，包括如下步骤：
1)制定全钒液流电池充放电参数的特征标准曲线；
通过全钒液流电池监控***调取全钒液流电池运行过程参数值，整理记录全钒液流电池运行过程参数相关数据得到“数据库”，该数据库包括但不限于：电压、电流、内阻、容量、效率、压力、温度、流量、正极氧化还原电位及负极氧化还原电位。
分析处理全钒液流电池运行“数据库”，得出全钒液流电池充放电每个参数的两条特征标准曲线：每个参数的两条特征标准曲线中一条曲线是以充放电中正极氧化还原电位值为横坐标，对应参数值为纵坐标；一条曲线是以充放电中负极氧化还原电位值为横坐标，对应参数值为纵坐标。
所述特征标准曲线包括但不限于：电压曲线、电流曲线、内阻曲线、容量曲线、效率曲线、压力曲线、温度曲线以及流量曲线。
2)通过自有监控***采集参数数据；
按合适的时间间隔(如每5分钟采集一次)采集记录全钒液流电池的运行数据，同时记录采集数据的相应时间、正极氧化还原电位及负极氧化还原电位。采集的参数数据包括但不限于：电压、电流、内阻、容量、效率、压力、温度、流量、正极氧化还原电位及负极氧化还原电位。
通过采集的参数数据，绘制出全钒液流电池充放电每个参数的两条曲线：一条曲线是以充放电中正极氧化还原电位值为横坐标，对应参数值为纵坐标；一条曲线是以充放电中负极氧化还原电位值为横坐标，对应参数值为纵坐标。
3)根据采集的参数数据偏离所述特征标准曲线的情况，判断全钒液流电池是否出现故障以及故障位置和类型。
事先在电脑中安装故障判断软件，根据全钒液流电池不同参数的工作曲线，进行数据自动分析，输出不同的判定结果信息，也可直接进行人工分析。
如果充电过程中出现采集电压值大于电压标准参数曲线值5％以上，或放电过程中采集电压值下降至电压标准参数曲线值95％以下，且采集容量值下降至容量标准参数曲线值95％以下，说明全钒液流电池出现故障，若其他参数正常，则为失衡故障；
如果充电过程中出现采集电压值大于电压标准参数曲线值5％以上，或放电过程中采集电压值下降至电压标准参数曲线值95％以下，且采集容量值下降至容量标准参数曲线值95％以下，且采集流速值下降至流速标准参数曲线值95％以下，则为堵塞故障；
如果充电过程中出现采集电压值大于电压标准参数曲线值5％以上，或放电过程中采集电压值下降至电压标准参数曲线值95％以下，且采集容量值下降至容量标准参数曲线值95％以下，且采集内阻值大于内阻标准参数曲线值5％以上，则为老化故障；
如果充电过程中出现采集电压值大于电压标准参数曲线值5％以上，或放电过程中采集电压值下降至电压标准参数曲线值95％以下，且采集容量值下降至容量标准参数曲线值95％以下，采集内阻值大于内阻标准参数曲线值5％以上，采集流速值下降至流速标准参数曲线值95％以下，且采集温度值下降至温度标准参数曲线值95％以下或者采集温度值上升至温度标准参数曲线值5％以上，则为结晶故障；
如果出现采集容量值下降至容量标准参数曲线值95％以下，且电池外部有液体，则为外漏；
如果充电过程中出现采集电压值小于电压标准参数曲线值95％以下，或放电过程中采集电压值下降至电压标准参数曲线值95％以下，则为内漏故障。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (6)
1.一种全钒液流电池故障快速检测定位方法，其特征在于，包括如下步骤：制定全钒液流电池充放电参数的特征标准曲线；通过自有监控***采集参数数据；根据采集的参数数据偏离所述特征标准曲线的情况，判断全钒液流电池是否出现故障以及故障位置和类型。
2.根据权利要求1所述的全钒液流电池故障快速检测定位方法，其特征在于，所述特征标准曲线包括电压曲线、电流曲线、内阻曲线、容量曲线、效率曲线、压力曲线、温度曲线以及流量曲线。
3.根据权利要求1所述的全钒液流电池故障快速检测定位方法，其特征在于，所述特征标准曲线以充放电中正极或负极氧化还原电位值为横坐标。
4.根据权利要求1所述的全钒液流电池故障快速检测定位方法，其特征在于，所述故障类型包括外漏、内漏、结晶、堵塞、失衡、老化。
5.根据权利要求1所述的全钒液流电池故障快速检测定位方法，其特征在于，所述采集的参数数据与所述特征标准曲线偏离值小于5％时，认定全钒液流电池没有出现故障；当偏离值大于或等于5％时，即断定全钒液流电池出现了故障，进而判断故障位置和类型。
6.根据权利要求1所述的全钒液流电池故障快速检测定位方法，其特征在于，所述故障类型的具体判断方法为：若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，而其他参数正常，则为失衡；若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，同时流速下降，则为堵塞；若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，同时内阻增大，则为老化；若充电过程中出现采集电压增大，或放电过程中采集电压下降，且容量下降，同时内阻增大，且流速下降，温度升高或降低，则为结晶；若容量下降，电池外部有液体，则为外漏；若充电过程中出现采集电压下降，或放电过程中采集电压下降，则为内漏。
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