CN105738814A - 一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法 - Google Patents

一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法 Download PDF

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王绥军
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Abstract

本发明涉及一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,所述方法通过电池在不同充放电深度下的循环试验,建立电池在不同充放电深度下,其容量衰减程度与其累计处理能量之间的关系,并将其关联关系应用于储能***监控***中,可实现锂离子电池容量衰减程度的在线评估。

Description

一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法
技术领域:
本发明涉及一种一种评估电池容量衰减程度的方法,更具体涉及一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法。
背景技术:
目前,对锂离子电池的容量衰减程度评估都是通过离线的方式进行的,即将电池或电池组从储能***中取出,然后与高精度电池检测仪连接,在室温(25℃)下以标准充放电方式对电池或电池组进行充放电,得到电池的容量,并与其初始容量做比对,计算出锂离子电池的容量衰减率。这种方法虽然能很准确的评估锂离子电池的容量衰减程度,但由于要将电池或电池组从储能***中取出,并将影响到储能***的正常运行。同时,由于储能***中是由大量的锂离子电池单体或电池组构成,要对这么多的单体或电池组进行离线的容量衰减程度评估,也必然要耗费大量的人力和物力,也就等于额外增加了电池储能***的运行成本。
锂离子电池用于储能***,主要是为了处理可再生能源发电所产生的不稳定电能,电池每充放电一次,就处理一定量的能量,且随着电池累积处理能量的增加,电池的容量逐渐衰减。在储能***中,锂离子电池每一次充放电的能量是一个很容易采集并储存的参量,如果能建立电池累计处理能量和电池容量衰减度的关系,则可以实现储能***中锂离子电池容量衰减程度的在线评估。
发明内容:
本发明的目的是提供一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,所述方法通过建立电池累计处理能量和容量衰减率之间的关系,来评估电池的容量衰减程度。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,包括以下步骤:
(1)确定电池容量衰减程度、电池容量工作区间和累计处理能量之间的关系;
(2)电池容量衰减程度的在线评估。
本发明提供的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,所述步骤(1)包括以下步骤:
(1-1)标定电池的容量;
(1-2)测试电池不同放电深度循环。
本发明提供的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,所述步骤(1-1)的标定过程为:选取30支以上同型号的电池,在25℃的环境中,将电池与高精度充放电检测仪连接,以1/3放电倍率对电池进行充放电测试,电池的充放电上下限电压采用电池制造商推荐的电压范围,循环3次,记录每支电池的放电容量。
本发明提供的另一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,所述高精度充放电检测仪包括充放电模块、电压和温度采集装置以及充放电控制***。
本发明提供的再一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,所述不追(1-2)的测试过程为:在25℃的环境中,将电池与所述高精度充放电检测仪连接,以电池不同放电深度和1/3放电倍率对电池进行循环测试;所述放电深度分别选择80%、60%、40%、20%和10%,每个放电深度测试的电池样品不少于5支。
本发明提供的又一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,当以80%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为10-90%,电池样品充放电不以电压进行截止,而以充放电容量进行截止,电池样品每次的充放电容量为标定时的80%。
本发明提供的又一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,当以60%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为20-80%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的60%。
本发明提供的又一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,当以40%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为30-70%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的40%。
本发明提供的又一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,当以20%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为40-60%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的20%。
本发明提供的又一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,当以10%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为45-55%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的10%。
本发明提供的又一优选的一种所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,记录所述电池样品每次充放电的能量,并进行累计,所述电池样品每200次循环进行一次容量标定;建立电池的容量衰减率与其累计处理能量之间的关系。
本发明提供的又一优选的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,当电池工作在10%~90%SOC区间范围内时,通过累计处理能量与容量衰减率之间的关系确定在线运行的锂离子电池的容量衰减率,从而在线评估锂离子电池容量衰减程度。
和最接近的现有技术比,本发明提供技术方案具有以下优异效果
1、本发明的方法通过建立电池累计处理能量和容量衰减率之间的关系,来评估电池的容量衰减程度;
2、本发明的方法操作简便,易行,节省人力物力;
3、本发明的方法.通过累计电池的运行过程中的处理能量,实现了电池容量衰减的线评估,不会影响到储能***的正常运行;
4、本发明的方法提高了储能***的应用率,减低了其运行成本;
5、本发明的方法准确的评估锂离子电池的容量衰减程度。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
实施例1:
如图1所示,本例的发明提供的在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其步骤为:
1电池容量衰减程度、电池容量工作区间和累计处理能量之间的关系研究
锂离子电池在储能***中应用时,其放电深度(DOD)不会达到100%,并且在不同的储能工况下,电池的充放电深度也不一样。对电池进行不同放电深度下的充放电循环,计算电池的累计处理能量和容量衰减率,并建立两者之间的关系。具体方案如下:
(1)电池的容量标定:选取30支以上同型号的电池,在25℃的环境中,将电池与高精度充放电检测仪连接,以1/3C倍率对电池进行充放电测试,电池的充放电上下限电压采用电池制造商推荐的电压范围,循环3次,记录每支电池的放电容量。
(2)电池不同放电深度循环测试:在25℃的环境中,将电池与高精度充放电检测仪连接,测试电池不同放电深度下的循环性能,以1/3C倍率对电池进行循环测试。放电深度分别选择80%、60%、40%、20%、10%,每个放电深度测试的电池样品不少于5支。80%放电深度测试时,电池的SOC工作区间为10-90%,电池充放电不以电压进行截止,而以充放电容量进行截止,电池每次的充放电容量为标定时的80%;60%放电深度测试时,电池的SOC工作区间为20-80%,电池每次的充放电容量为标定时的60%;40%放电深度测试时,电池的SOC工作区间为30-70%,电池每次的充放电容量为标定时的40%;20%放电深度测试时,电池的SOC工作区间为40-60%,电池每次的充放电容量为标定时的20%;10%放电深度测试时,电池的SOC工作区间为45-55%,电池每次的充放电容量为标定时的10%。记录电池每次充放电的能量,并进行累计,电池每200次循环进行一次容量标定,容量标定方法同(1)。建立电池的容量衰减率与其累计处理能量之间的关系。
2.电池容量衰减程度的在线评估
通过实验1研究发现,当电池工作在10%~90%SOC区间范围内时,容量衰减率与放电深度(DOD)关联不大,而仅与累计处理能量相关。电池在实际应用过程中,特别是储能应用时,通常设定的运行SOC范围在10%~90%SOC区间内,再加上对于在线运行的储能电池***来说,累计处理能量是非常容易计量的参数,因此,可以利用累计处理能量与容量衰减率之间的关系来确定在线运行的锂离子电池的容量衰减率,从而在线评估锂离子电池容量衰减程度。
通过储能***监控***,将电池的处理能量进行累计,然后根据累计处理能量与电池容量衰减率之间的关联关系,就可以在线判断电池的容量衰减程度。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)确定电池容量衰减程度、电池容量工作区间和累计处理能量之间的关系;
(2)电池容量衰减程度的在线评估。
2.如权利要求1所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:所述步骤(1)包括以下步骤:
(1-1)标定电池的容量;
(1-2)测试电池不同放电深度循环。
3.如权利要求2所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:所述步骤(1-1)的标定过程为:选取30支以上同型号的电池,在25℃的环境中,将电池与高精度充放电检测仪连接,以1/3放电倍率对电池进行充放电测试,电池的充放电上下限电压采用电池制造商推荐的电压范围,循环3次,记录每支电池的放电容量。
4.如权利要求3所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:所述高精度充放电检测仪包括充放电模块、电压和温度采集装置以及充放电控制***。
5.如权利要求2所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:所述不追(1-2)的测试过程为:在25℃的环境中,将电池与所述高精度充放电检测仪连接,以电池不同放电深度和1/3放电倍率对电池进行循环测试;所述放电深度分别选择80%、60%、40%、20%和10%,每个放电深度测试的电池样品不少于5支。
6.如权利要求5所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:当以80%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为10-90%,电池样品充放电不以电压进行截止,而以充放电容量进行截止,电池样品每次的充放电容量为标定时的80%。
7.如权利要求5所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:当以60%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为20-80%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的60%。
8.如权利要求5所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:当以40%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为30-70%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的40%。
9.如权利要求5所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:当以20%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为40-60%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的20%。
10.如权利要求5所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:当以10%放电深度测试时,所述电池样品的电池剩余容量工作区间为45-55%,所述电池样品每次的充放电容量为标定时的10%。
11.如权利要求5-10任意一项所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:记录所述电池样品每次充放电的能量,并进行累计,所述电池样品每200次循环进行一次容量标定;建立电池的容量衰减率与其累计处理能量之间的关系。
12.如权利要求1所述的一种在线评估锂离子电池容量衰减程度的方法,其特征在于:当电池工作在10%~90%SOC区间范围内时,通过累计处理能量与容量衰减率之间的关系确定在线运行的锂离子电池的容量衰减率,从而在线评估锂离子电池容量衰减程度。
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