CN112051508A - 一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种二次利用蓄电池性能测试技术领域,具体涉及一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,通过记录蓄电池充满电后,放电或充电至对应电压值时所需时间为tfi,j或tci,j,放电或充电至对应电压值所释放或所充的能量为Efi,j或Eci,j,得出放电或充电至对应电压值所需时间的变异系数为Ctf,j或Ctc,j,放电或充电至对应电压所释放或所充能量的变异系数为CEf,j或CEc,j,还有充电电流转折点时间的变异系数Ctz,将其与用于判断蓄电池一致性精度的X、Y、Z比较,得出放电阶段或充电阶段蓄电池的一致性是否符合要求,放电阶段与充电阶段同时满足一致性要求时即蓄电池组满足一致性要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次利用蓄电池性能测试技术领域,具体涉及一 种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法。
背景技术
在电力系统中,有2个场景需要大量采用铅酸蓄电池作为后备能 源,一个是电力变电站采用110V、220V铅酸蓄电池组作为电力调度、 控制的后备电源,另一个是电力通信的48V通信电源柜。而阀控式铅 酸蓄电池又是变电站应用最广的一种,因为这种电池具备安全的阀门 装置,阀门设计原则要求蓄电池内部压力超过30kPa时(30kPa压 力的概念比较抽象,可以理解为一杯茶水对桌面的压力),阀门就必 须打开,也就是说铅酸阀控蓄电池永远不具备爆炸条件,所以这种类 型的蓄电池具有高安全性。而至今锂电池的安全性的问题却始终未有 效解决,如果一个造价几千万甚至几个亿的变电站采用锂电池作为后 备电源,如果锂电池爆炸而毁掉变电站,这是得不偿失的。除了安全 性高外,铅酸蓄电池还具备成本低、生产工艺成熟的优点,所以在未 来相当长的时间内,铅酸蓄电池仍将作为电力系统的最重要的后备电 源。因此将铅酸蓄电池进行二次利用,减少电池的报废量,这对环境保护具有重要意义。
2016年10月中国电力企业联合会已发布了铅酸蓄电池二次利用 团体标准T/CEC131.2-2016铅酸蓄电池二次利用,标准包含了铅酸 蓄电池二次利用总则、评价分级及成组技术规范、电池修复技术规范、 电池维护技术规范、电池贮存与运输技术规范,该标准为铅酸蓄电池 二次利用提供工作标准及规范,更有效促进铅酸蓄电池二次利用的工 作开展。铅酸电池二次利用的使用需对其进行成组。电池成组使用过 程中,要求满足良好的一致性。现有的技术均是对电压、内阻、容量 等参数来考量电池是否满足一致性的要求,但在使用的过程中发现电 池循环若干次就出现了较大的差异性。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种二次利用铅酸蓄电池性能 一致性评价方法,包含放电一致性和充电一致性,具有评价精度高、 可操作性强,有效提高电池成组使用寿命的优势。
本发明采用以下技术方案:一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性 评价方法,包括以下步骤:
步骤一、将若干只拟二次利用的旧铅酸蓄电池,在同一环境下完 全充满电,静置1h后,在相同的环境下进行放电,放电至1.8V,记 录放电容量,并标记为初始容量,计算出各蓄电池初始容量的平均值, 将各蓄电池的初始容量与其平均值相比较,把偏差范围在±5%以内的 蓄电池作为一组;
同时分别记录每只电池放电至电压为2.15V、2.10V、2.05V、2.00V、 1.95V、1.90V所用时间和放电能量,把电压依次标记为1、2...j....5、6,放电所用时间记录为tfi,j,放电能量为Efi,j,i为电池标号,j 为电压对应值;
放电结束后静置1h,在相同的环境下进行充电,分别记录每只 电池充电至电压为2.10V、2.15V、2.20V、2.25V、2.30V、2.35V所 用时间和充入能量,把电压依次标记为1、2...j...5、6,充电所用时 间记录为tci,j,充电能量为Eci,j,记录充电至电流转折点的时间为 tzi;
步骤三、蓄电池放电至对应电压所用时间的变异系数为Ctf,j, 放电至对应电压所释放能量的变异系数为CEf,j,当Ctf,j≤X、CEf,j≤X,且ΣCtf,j、ΣCEf,j都≤Y时,蓄电池在放电阶段满足一致 性要求,X和Y依据蓄电池二次利用时对一致性的精度要求而取值, 其中,X和Y的取值越小,一致性的精度要求越高,且Y<6X;
步骤五、当Ctc,j≤X、CEc,j≤X、Ctz≤Z,且ΣCtc,j≤Y、ΣCEc,i≤Y 时,蓄电池在充电阶段满足一致性的要求,其中,X<Z<Y;
步骤六、当蓄电池同时在放电阶段和充电阶段满足一致性要求时, 即整个蓄电池组满足一致性要求。
进一步的,所述步骤一中,tfi,j为蓄电池放电至对应电压的时 刻值,Efi,j为蓄电池放电至对应电压的能量释放总值,tci,j为蓄电 池充电至对应电压的时刻值,Eci,j为蓄电池充电至对应电压的所充 能量总值。
进一步的,所述步骤三中,在放电阶段,当整个蓄电池组不满足 一致性要求时,挑出变异系数最大值,将变异系数最大值所测的原始 数据找出最大和最小值,求出与平均值差值的绝对值,将绝对值较大 者所位于的电池剔除,再将其余的电池再按上述方法检验其是否满足 一致性的要求,如不满足一致性的要求,再按上述检验可疑蓄电池的 方法剔除一只电池,直至所有蓄电池满足一致性要求。
进一步的,所述步骤五中,在充电阶段,当整个蓄电池组不满足 一致性要求时,挑出变异系数最大值,将变异系数最大值所测的原始 数据找出最大和最小值,求出与平均值差值的绝对值,将绝对值较大 者所位于的电池剔除,再将其余的电池再按上述方法检验其是否满足 一致性的要求,如不满足一致性的要求,再按上述检验可疑蓄电池的 方法剔除一只电池,直至所有蓄电池满足一致性要求。
进一步的,测试电池所处温度为25±1℃。
进一步的,蓄电池的充电方式为恒流限压,充电电流为0.1C, 蓄电池的放电方式为恒流放电,放电电流为0.1C。
本发明至少具有以下有益效果之一:
本发明提供的二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,可提高 铅酸蓄电池二次利用成组时的一致性,并且可以对其一致性的精度调 整,使得蓄电池组利用寿命更高,经济效益更大。
附图说明
图1为本发明优选实施例中所描述的评价方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1,本发明的优选实施例,一种二次利用铅酸蓄电池性能 一致性评价方法,包括以下步骤:
步骤一、将若干只拟二次利用的旧铅酸蓄电池,在同一环境下完 全充满电,静置1h后,在相同的环境下进行放电,测试电池所处温 度为25±1℃,放电至1.8V,记录放电容量,并标记为初始容量,计 算出各蓄电池初始容量的平均值,将各蓄电池的初始容量与其平均值 相比较,把偏差范围在±5%以内的蓄电池作为一组;
同时分别记录每只电池放电至电压为2.15V、2.10V、2.05V、2.00V、 1.95V、1.90V所用时间和放电能量,把电压依次标记为1、2...j....5、 6,放电所用时间记录为tfi,j,放电能量为Efi,j,其中f为放电状态, i为电池标号,j为电压对应值;
放电结束后静置1h,在相同的环境下进行充电,分别记录每只 电池充电至电压为2.10V、2.15V、2.20V、2.25V、2.30V、2.35V所 用时间和充入能量,把电压依次标记为1、2...j...5、6,充电所用时 间记录为tci,j,充电能量为Eci,j,记录充电至电流转折点的时间为 tzi,其中c为充电状态,z为充电电流转折点的标号;电流转折点 是指蓄电池在充电过程中,充电至90%左右,电流会逐渐变小,直至 充满,其原理已为本领域技术人员所熟知,故在此不另作详述。
步骤三、蓄电池放电至对应电压所用时间的变异系数为Ctf,j, 放电至对应电压所释放能量的变异系数为CEf,j,当Ctf,j≤X、 CEf,j≤X,且ΣCtf,j、ΣCEf,j都≤Y时,蓄电池在放电阶段满足一致 性要求,X和Y依据蓄电池二次利用时对一致性的精度要求而取值, 其中,X和Y的取值越小,一致性的精度要求越高,且Y<6X;
步骤五、当Ctc,j≤X、CEc,j≤X、Ctz≤Z,且ΣCtc,j≤Y、ΣCEc,i≤Y 时,蓄电池在充电阶段满足一致性的要求,其中,X<Z<Y;
步骤六、当蓄电池同时在放电阶段和充电阶段满足一致性要求时, 即整个蓄电池组满足一致性要求。
本发明提供的二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,可提高 铅酸蓄电池二次利用成组时的一致性,并且可以对其一致性的精度调 整,使得蓄电池组利用寿命更高,经济效益更大。
蓄电池充放电的能量值可以通过充放电仪自动监测,如果没有自 动监测的充放电仪,可以通过监测到的电压、电流与时间进行积分, 继而求出能量。
步骤一中,tfi,j为蓄电池放电至对应电压的时刻值,Efi,j为蓄 电池放电至对应电压的能量释放总值,tci,j为蓄电池充电至对应电 压的时刻值,Eci,j为蓄电池充电至对应电压的所充能量总值。
步骤三中,在放电阶段,当整个蓄电池组不满足一致性要求时, 挑出变异系数最大值,将变异系数最大值所测的原始数据找出最大和 最小值,求出与平均值差值的绝对值,将绝对值较大者所位于的电池 剔除,再将其余的电池再按上述方法检验其是否满足一致性的要求, 如不满足一致性的要求,再按上述检验可疑蓄电池的方法剔除一只电 池,直至所有蓄电池满足一致性要求。
步骤五中,在充电阶段,当整个蓄电池组不满足一致性要求时, 挑出变异系数最大值,将变异系数最大值所测的原始数据找出最大和 最小值,求出与平均值差值的绝对值,将绝对值较大者所位于的电池 剔除,再将其余的电池再按上述方法检验其是否满足一致性的要求, 如不满足一致性的要求,再按上述检验可疑蓄电池的方法剔除一只电 池,直至所有蓄电池满足一致性要求。
蓄电池的充电方式为恒流限压,充电电流为0.1C,蓄电池的放 电方式为恒流放电,放电电流为0.1C。
实施例2
下面以具体实施例说明本发明评价方法,在25℃下,测试A、B、 C、D、E五只电池的初始容量,如下表:
5只电池的初始容量平均值为199.698Ah,其±5%的范围的初始 容量数值为189.7131-209.6829,因此,初步将A、B、C、D四只电 池作为一组;
通过大量实验我们得知,当X≤1时,Y小于等于5时,Z小于等 于3时,蓄电池组即有精度较好的一致性,蓄电池组的使用寿命较高, 本实施例中,取X=1,Y=5,Z=3,作为一致性判断的标准;
A、B、C、D四只电池放电至2.15V所用时间分别为0h、0h、0h、 0h,所放出能量分别为:0.00000kwh、0.00000kwh、0.00000kwh、 0.00000kwh;
A、B、C、D四只电池放电至2.10V所用时间分别为0h、0h、0h、 0h,所放出能量分别为:0.00000kwh、0.00000kwh、0.00000kwh、 0.00000kwh;
A、B、C、D四只电池放电至2.05V所用时间分别为0.00556h、 0.00557h、0.00551h、0.00556h,所放出能量分别为:0.22949kwh、 0.22951kwh、0.22899kwh、0.23001kwh;
A、B、C、D四只电池放电至2.00V所用时间分别为3.83472h、 3.83854h、3.84012h、3.82999h,所放出能量分别为:155.45082kwh、 155.44999kwh、155.45103kwh、155.45011kwh;
A、B、C、D四只电池放电至1.95V所用时间分别为6.50000h、 6.50417h、6.50345h、6.50512h,所放出能量分别为:261.00664kwh、 261.00559kwh、261.00499kwh、261.00523kwh;
A、B、C、D四只电池放电至1.90V所用时间分别为8.36944h、 8.36844h、8.37012h、8.37053h,所放出能量分别为:332.90331kwh、 332.90229kwh、332.90199kwh、332.90298kwh。
当放电电压为2.15V时,四只电池所用时间平均值为:0,标准 差为:0,变异系数为0;所放出能量平均值为:0,标准差为:0, 变异系数为0;
当放电电压为2.10V时,四只电池所用时间平均值为:0,标准 差为:0,变异系数为0;所放出能量平均值为:0,标准差为:0, 变异系数为0;
当放电电压为2.05V时,四只电池所用时间平均值为:0.00555h, 标准差为:0.00002,变异系数为0.0042256;所放出能量平均值为: 0.2295,标准差为:0.00036,变异系数为0.00157165;
当放电电压为2.00V时,四只电池所用时间平均值为: 3.8358425h,标准差为:0.00391,变异系数为0.001018773;所放 出能量平均值为:155.4504875,标准差为:0.00045,变异系数为 0.000003;
A、B、C、D四只电池放电至1.95V所用时间分别为6.50000h、 6.50417h、6.50345h、6.50512h,所放出能量分别为:261.00664kwh、 261.00559kwh、261.00499kwh、261.00523kwh;
当放电电压为1.95V时,四只电池所用时间平均值为:6.503185h, 标准差为:0.00193,变异系数为0.000297;所放出能量平均值为: 261.0056125,标准差为:0.00063,变异系数为0.000002;
A、B、C、D四只电池放电至1.90V所用时间分别为8.36944h、 8.36844h、8.37012h、8.37053h,所放出能量分别为:332.90331kwh、 332.90229kwh、332.90199kwh、332.90298kwh;
当放电电压为1.90V时,四只电池所用时间平均值为:8.3696325h,标准差为:0.00079,变异系数为0.000094;所放出 能量平均值为:332.9026425,标准差为:0.00053,变异系数为 0.000002;
满足Ctf,1≤1,Ctf,2≤1,Ctf,3≤1,Ctf,4≤1,Ctf,5≤1,Ctf,6≤1且 Ctf,1+Ctf,2+Ctf,3+Ctf,4+Ctf,5+Ctf,6≤5;
CEf,1≤1,CEf,2≤1,CEf,3≤1,CEf,4≤1,CEf,5≤1,CEf,6≤1,且 CEf,1+CEf,2+CEf,3+CEf,4+CEf,5+CEf,6≤5;
根据计算结果可以得出,CEf,j及Ctf,j远小于1,ΣCtf,j、ΣCEf,j远小于5,说明放电阶段蓄电池满足一致性要求,且该蓄电池组的一 致性较高。
A、B、C、D四只电池充电至2.10V所用时间分别为0.6569h、 0.6568h、0.6570h、0.6571h,所充入能量分别为:27.5898kwh、 27.5900kwh、27.5888kwh、27.5895kwh。
当充电电压为2.10V时,四只电池所用时间平均值为:0.65695h, 标准差为:0.00011,变异系数为0.000170;所充入能量平均值为: 27.589525,标准差为:0.00045,变异系数为0.000016。
A、B、C、D四只电池充电至2.15V所用时间分别为1.3847h、 1.3863h、1.3900h、1.3832h,所充入能量分别为:59.5421kwh、 59.5521kwh、59.5643kwh、59.5583kwh。
当充电电压为2.15V时,四只电池所用时间平均值为:1.38605h, 标准差为:0.00253,变异系数为0.001826;所充入能量平均值为: 59.5542,标准差为:0.00821,变异系数为0.000138。
A、B、C、D四只电池充电至2.20V所用时间分别为2.2305h、 2.2319h、2.2343h、2.2321h,所充入能量分别为:98.142kwh、 98.136kwh、98.132kwh、98.128kwh。
当充电电压为2.20V时,四只电池所用时间平均值为:2.2322h, 标准差为:0.00136,变异系数为0.000609;所充入能量平均值为: 98.1345,标准差为:0.00517,变异系数为0.000053。
A、B、C、D四只电池充电至2.25V所用时间分别为3.0292h、 3.0300h、3.0299h、3.0296h,所充入能量分别为:136.314kwh、 136.300kwh、136.289kwh、136.296kwh。
当充电电压为2.25V时,四只电池所用时间平均值为:3.029675h, 标准差为:0.00031,变异系数为0.000103;所充入能量平均值为: 136.29975,标准差为:0.00912,变异系数为0.000067。
A、B、C、D四只电池充电至2.30V所用时间分别为3.5764h、 3.5754h、3.5769h、3.5759h,所充入能量分别为:164.5144kwh、 164.5133kwh、164.5121kwh、164.5109kwh。
当充电电压为2.30V时,四只电池所用时间平均值为:3.57615h, 标准差为:0.00056,变异系数为0.000156;所充入能量平均值为: 164.512675,标准差为:0.00131,变异系数为0.000008。
A、B、C、D四只电池充电至2.35V所用时间分别为3.9236h、 3.9239h、3.9240h、3.9238h,所充入能量分别为:184.4092kwh、 184.4031kwh、184.4014kwh、184.4002kwh。
当充电电压为2.35V时,四只电池所用时间平均值为:3.923825h, 标准差为:0.00015,变异系数为0.000038;所充入能量平均值为: 184.403475,标准差为:0.00346,变异系数为0.000019。
A、B、C、D四只电池充电电流转折点的时间分别为4.1514h、 4.1521h、4.1531h、4.1529h。
电流转折点平均时间为:4.152375h,标准差为:0.00068,变 异系数为0.000163。
满足CtC,1≤1、Ctc,2≤1、Ctc,3≤1、Ctc,4≤1、Ctc,5≤1、Ctc,6≤1,且 CtC,1+CtC,2+CtC,3+CtC,4+CtC,5+CtC,6≤5;
CEC,1≤1、CEc,2≤1、CEc,3≤1、CEc,4≤1、CEc,5≤1、CEc,6≤1,且 CEC,1+CEC,2+CEC,3+CEC,4+CEC,5+CEC,6≤5;
Ctz≤3;
根据计算结果可以得出,Ctc,j及CEc,j远小于1,ΣCtc,j及 ΣCEc,i远小于5,Ctz远小于3,说明充电阶段蓄电池满足一致性要 求,并且该蓄电池组的一致性还较高。
B、C、D四只电池放电阶段和充电阶段均满足一致性要求,整个 蓄电池组满足一致性要求。
在不出现冲突的前提下,本领域技术人员可以将上述附加 技术特征自由组合以及叠加使用。
以上所述仅为本发明的优先实施方式,只要以基本相同手段实现 本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将若干只拟二次利用的旧铅酸蓄电池,在同一环境下完全充满电,静置1h后,在相同的环境下进行放电,放电至1.8V,记录放电容量,并标记为初始容量,计算出各蓄电池初始容量的平均值,将各蓄电池的初始容量与其平均值相比较,把偏差范围在±5%以内的蓄电池作为一组;
同时分别记录每只电池放电至电压为2.15V、2.10V、2.05V、2.00V、1.95V、1.90V所用时间和放电能量,把电压依次标记为1、2…j…5、6,放电所用时间记录为tfi,j,放电能量为Efi,j,其中i为电池标号,j为电压对应值;
放电结束后静置1h,在相同的环境下进行充电,分别记录每只电池充电至电压为2.10V、2.15V、2.20V、2.25V、2.30V、2.35V所用时间和充入能量,把电压依次标记为1、2…j…5、6,充电所用时间记录为tci,j,充电能量为Eci,j,记录充电至电流转折点的时间为tzi;
步骤三、蓄电池放电至对应电压所用时间的变异系数为Ctf,j,放电至对应电压所释放能量的变异系数为CEf,j,当Ctf,j≤X、CEf,j≤X,且ΣCtf,j、ΣCEf,j都≤Y时,蓄电池在放电阶段满足一致性要求,X和Y依据蓄电池二次利用时对一致性的精度要求而取值,其中,X和Y的取值越小,一致性的精度要求越高,且Y<6X;
步骤五、当Ctc,j≤X、CEc,j≤X、Ctz≤Z,且ΣCtc,j≤Y、ΣCEc,i≤Y时,蓄电池在充电阶段满足一致性的要求,其中,X<Z<Y;
步骤六、当蓄电池同时在放电阶段和充电阶段满足一致性要求时,即整个蓄电池组满足一致性要求。
2.根据权利要求1所述的一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,其特征在于,所述步骤一中,tfi,j为蓄电池放电至对应电压的时刻值,Efi,j为蓄电池放电至对应电压的能量释放总值,tci,j为蓄电池充电至对应电压的时刻值,Eci,j为蓄电池充电至对应电压的所充能量总值。
3.根据权利要求1所述的一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,其特征在于,所述步骤三中,在放电阶段,当整个蓄电池组不满足一致性要求时,挑出变异系数最大值,将变异系数最大值所测的原始数据找出最大和最小值,求出与平均值差值的绝对值,将绝对值较大者所位于的电池剔除,再将其余的电池再按上述方法检验其是否满足一致性的要求,如不满足一致性的要求,再按上述检验可疑蓄电池的方法剔除一只电池,直至所有蓄电池满足一致性要求。
4.根据权利要求1所述的一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,其特征在于,所述步骤五中,在充电阶段,当整个蓄电池组不满足一致性要求时,挑出变异系数最大值,将变异系数最大值所测的原始数据找出最大和最小值,求出与平均值差值的绝对值,将绝对值较大者所位于的电池剔除,再将其余的电池再按上述方法检验其是否满足一致性的要求,如不满足一致性的要求,再按上述检验可疑蓄电池的方法剔除一只电池,直至所有蓄电池满足一致性要求。
5.根据权利要求1所述的一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,其特征在于,测试电池所处温度为25±1℃。
6.根据权利要求1所述的一种二次利用铅酸蓄电池性能一致性评价方法,其特征在于,蓄电池的充电方式为恒流限压,充电电流为0.1C,蓄电池的放电方式为恒流放电,放电电流为0.1C。
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