CN203502568U - 一种电池性能一致性测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池性能一致性测试系统，所述系统包括：监控终端及检测柜；检测柜包括：电池组串检测装置、井网变流器通讯模块、井网变流器、电池管理系统通讯模块、电池管理系统以及电池组串；其中，电池组串，分别连接电池管理系统、井网变流器及电池组串检测装置；电池组串检测装置通过CAN总线连接监控终端，用于获取电池组串的工作状态参数；井网变流器通过CAN总线连接井网变流器通讯模块，用于对电池组串进行充放电；电池管理系统通过CAN总线连接电池管理系统通讯模块，用于获取电池组串中的单体电池的工作状态数据；监控终端，通过CAN总线连接井网变流器通讯模块、电池管理系统通讯模块和电池组串检测装置，监控终端用于根据电池组串的工作状态参数以及单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
Description
技术领域
本实用新型是关于电池性能的测试，尤指一种电池性能一致性测试系统。
背景技术
目前锂离子电池正逐步应用于新能源发电系统，意在平滑风力发电和太阳能发电对电网造成的冲击。然而电池容量会随着电池使用次数的增加而下降，而性能也会随之变差。性能的下降直接减弱了平抑新能源发电的作用。因此，在现场应用条件下，准确的获得锂离子电池组的性能则尤为必要。而目前由于用于储能系统的电池组串数量多，体积大，无法像电动汽车或电动工具电池一样将电池拆卸出来用专业设备进行容量等参数的测试，因此储能电池的现场测试手段和测试方法则成为评估储能电池性能变化的关键技术。
目前储能电池的性能测试主要是进行容量测试，容量测试基本源于电池厂家提供的测试数据，由于测试过程受限于储能现场工作条件和运行机制，因此其主要方案是结合电池出厂时的特性参数，利用电池充放电过程中的数据采集对电池容量进行估算，来获得电池性能的变化情况。但这种测试方法测试的数据单一，并不能完全体现锂电池性能。
实用新型内容
本实用新型针对电池的多种性能参数进行测量，利用了电池管理系统、电池组串检测装置及井网变流器，通过充放电过程中的电池温度，电压变化以及充放电深度进行比对，通过一致性测试结果评估电池性能。
为实现以上目的，本实用新型公开了一种电池性能一致性测试系统，所述系统包括：监控终端及检测柜；所述检测柜包括：电池组串检测装置、井网变流器通讯模块、井网变流器、电池管理系统通讯模块、电池管理系统以及电池组串；其中，所述电池组串，分别连接所述电池管理系统、井网变流器及电池组串检测装置；所述电池组串检测装置通过CAN总线连接所述监控终端，用于获取所述电池组串的工作状态参数；所述井网变流器通过CAN总线连接井网变流器通讯模块，用于对电池组串进行充放电；所述电池管理系统通过CAN总线连接电池管理系统通讯模块，用于获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据；所述监控终端，通过CAN总线连接所述井网变流器通讯模块、电池管理系统通讯模块和电池组串检测装置，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
进一步的，所述电池组串检测装置包括：电池检测仪，用于获取所述电池组串的工作状态参数。
进一步的，所述电池管理系统包括：采集板、电压获取接口、电流获取接口以及温度获取接口；其中，采集板为一16位单片机，连接电池管理系统通讯模块、电压获取接口，电流获取接口以及温度获取接口，用于采集所述电池组串中的单体电池的电压、电流、温度。
通过本实用新型的电池性能一致性测试系统，实现了对储能电池组串的电池动态电压一致性测试、电池电压曲线一致性测试、电池动态温度一致性测试及电池充放电深度一致性测试等多方面性能测试，测试数据丰富，采集准确性高，实施灵活方便，可以使得用户准确便捷的评估储能电池的性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：
图1为本实用新型实施例的电池性能一致性测试系统结构示意图。
图2为利用本实用新型实施例的电池性能一致性测试系统的方法流程图。
图3为本实用新型实施例的电池充电时电压曲线一致性不合格示意图。
图4为本实用新型实施例的电池放电时电压曲线一致性不合格示意图。
图5为本实用新型具体实施例的电池充电时电压曲线一致性测试的曲线图。
图6为本实用新型具体实施例的电池放电时电压曲线一致性测试的曲线图。
图7为本实用新型具体实施例的充放电过程中电池温度柱状图。
图8为本实用新型具体实施例的电池组串充电实验中的充电深度散点分布图。
图9为本实用新型具体实施例的电池组串放电实验中的放电深度散点分布图。
具体实施方式
以下配合图式及本实用新型的较佳实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。
图1为本实用新型实施例的电池性能一致性测试系统结构示意图。如图1所示，所述系统包括：监控终端1及检测柜100；检测柜100包括：电池组串检测装置2、井网变流器通讯模块3、井网变流器4、电池管理系统通讯模块5、电池管理系统6以及电池组串7；其中，
电池组串7，分别连接电池组串检测装置2、井网变流器4及电池管理系统6；
电池组串检测装置2通过CAN总线连接监控终端1，用于获取电池组串7的工作状态参数；
井网变流器4通过CAN总线连接井网变流器通讯模块3，用于对电池组串7进行充放电；
电池管理系统6通过CAN总线连接电池管理系统通讯模块5，用于获取电池组串7中的单体电池的工作状态数据；
监控终端1，通过CAN总线连接电池组串检测装置2、井网变流器通讯模块3和电池管理系统通讯模块5，用于根据电池组串7的工作状态参数以及单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
在本实施例中，井网变流器通讯模块3与井网变流器4进行通讯，控制井网变流器4对电池组串7充放电，并读取电池组串功率信息以及相关保护信息，将上述信息发送至监控终端1。
在本实施例中，电池组串检测装置2可以包括电池检测仪，用于获取电池组串7的工作状态参数。
在本实施例中，电池管理系统6可以包括：采集板、电压获取接口、电流获取接口、温度获取接口；其中，
采集板可以是16位单片机，连接电池管理系统通讯模块、电压获取接口，电流获取接口以及温度获取接口，用于采集所述电池组串中的单体电池的电压、电流、温度。
在本实施例中，电池管理系统通讯模块5与电池管理系统6进行通讯，读取单体电池的电压、电流、温度等信号，并发送至监控终端1。
在本实施例中，电池管理系统6获取的单体电池工作状态数据包括：充电过程中的最高单体电池电压UCmax1、次高单体电池电压UCmax2、最低单体电池电压UCmin1、次低单体电池电压UCmin2，放电过程中的最高单体电池电压UDmax1、次高单体电池电压UDmax2、最低单体电池电压UDmin1、次低单体电池电压UDmin2、充放电过程中最高单体电池温度Tmax1、次高单体电池温度Tmax2、最低单体电池温度Tmin、每个单体电池的充电容量Ci、单体电池的放电容量Ci′。
在本实施例中，电池组串检测装置2获取的电池组串的工作状态参数包括：充电过程中电池组串电压UC、放电过程中电池组串电压UD。
利用上述装置，可以进行电池动态电压一致性测试、电池电压曲线一致性测试、电池动态温度一致性测试及电池充放电深度一致性测试，具体方法如下所述。
图2为利用本实用新型实施例的电池性能一致性测试系统的方法流程图。如图2所示，所述方法包括：
步骤S101，利用井网变流器4对电池组串7进行充放电；
步骤S102，利用电池组串检测装置2获取电池组串7的工作状态参数；
步骤S103，利用电池管理系统6获取电池组串7中的单体电池的工作状态数据；
步骤S104，监控终端1根据电池组串7的工作状态参数以及单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
在本实施例中，电池管理系统6获取的单体电池工作状态数据包括：充电过程中的最高单体电池电压UCmax1、次高单体电池电压UCmax2、最低单体电池电压UCmin1、次低单体电池电压UCmin2，放电过程中的最高单体电池电压UDmax1、次高单体电池电压UDmax2、最低单体电池电压UDmin1、次低单体电池电压UDmin2。
根据以上参数中的充电过程中的最高单体电池电压UCmax1、次高单体电池电压UCmax2、最低单体电池电压UCmin1、次低单体电池电压UCmin2通过计算可以得到电池动态电压一致性结果；其中，
当UCmax1-UCmax2≤50mV，且UCmin2-UCmin1≤50mV，且UCmax1-UCmin1≤500mV，电池动态电压一致性合格；
当UCmax1-UCmax2＞50mV，或UCmin2-UCmin1＞50mV，或UCmax1-UCmin1＞500mV，电池动态电压一致性不合格。
根据上述数据中的放电过程中的最高单体电池电压UDmax1、次高单体电池电压UDmax2、最低单体电池电压UDmin1、次低单体电池电压UDmin2通过计算得到电池动态电压一致性结果；其中，
当UDmax1-UDmax2≤50mV，且UDxin2-UDmin1≤50mV，且UDmax1-UDmin1≤500mV，电池动态电压一致性合格；
当UDmax1-UDmax2＞50mV，或UDmin2-UDmin1＞50mV，或UDmax1-UDmin1＞500mV，电池动态电压一致性不合格。
在本实施例中，电池组串检测装置2获取的电池组串的工作状态参数包括：充电过程中电池组串电压UC、放电过程中电池组串电压UD；结合上述实施例的数据，对由i只电池串联组成的储能电池组串进行电池电压曲线一致性测试；其中，
根据i×UCmax1、i×UCmax2、UC，绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池充电时电压曲线一致性测试结果；图3为本实用新型实施例的电池充电时电压曲线一致性不合格示意图，如图3所示，在充电末期的时候，i×UCmax1出现了大幅抬升的拐点，则电池充电时电压曲线一致性不合格。
根据i×UDmin1、i×UDmin2、UD，绘制对应的变化曲线，比较三条曲线的形状，得到电池放电时电压曲线一致性测试结果；图4为本实用新型实施例的电池放电时电压曲线一致性不合格示意图，如图4所示，在放电末期的时候，i×UDmin1出现了大幅下降的拐点，则电池放电时电压曲线一致性不合格。
在本实施例中，电池管理系统6获取的单体电池工作状态数据包括：充放电过程中最高单体电池温度Tmax1、次高单体电池温度Tmax2及最低单体电池温度Tmin。通过上述参数可以进行电池动态温度一致性测试；其中，
当Tmax1-Tmax2＜3℃，且Tmax1-Tmin≤6℃时，电池动态温度一致性合格；
当Tmax1-Tmax2≥3℃，或Tmax1-Tmin＞6℃时，电池动态温度一致性不合格。
在本实施例中，电池管理系统6获取的单体电池工作状态数据包括：每个单体电池的充电容量Ci、单体电池的放电容量Ci′；通过上述参数可以测得电池充电深度极差系数KC和电池放电深度极差系数KD；具体方法如下：
电池充电深度极差系数KC：在充电开始时，获取每一单体电池的开路电压，并通过开路电压-容量（OVC）曲线比较，得到充电开始电池容量Csi；然后在充电结束静置2小时后，获取每一单体电池的开路电压，并通过开路电压-容量（OVC）曲线比较，得到充电结束电池容量Cei；每个单体电池的充电容量Ci利用Ci＝Cei-Csi可得。再利用
可以得到某一只电池的充电深度DOCi；其中，Cmax为电池的理论最大容量，是电池在最理想状态下工作的容量，是一固定值；因电池的种类不同，理论最大容量也不相同，有的可能比电池额定容量略大10%。最后利用
可以计算出电池充电深度极差系数KC；其中，DOCmax为DOCi中的最大充电深度，DOCmin为最小充电深度；
为充电深度平均值。
当KC≤5%时，电池DOC一致性合格；
当KC＞5%时，电池DOC一致性不合格；
电池放电深度极差系数KD：在放电开始时，获取每一单体电池的开路电压，并通过开路电压-容量（OVC）曲线比较，得到放电开始电池容量Csi′；然后在放电结束静置2小时后，获取每一单体电池的开路电压，并通过开路电压-容量（OVC）曲线比较，得到放电结束电池容量Cei′；每个单体电池的放电容量Ci′利用Ci′＝Csi′-Cei′可得。再利用
可以得到某一只电池的放电深度DODi。最后利用
可以计算出电池放电深度极差系数KD；其中，DODmax为DODi中的最大放电深度，DODmin为最小放电深度；
为放电深度平均值。
当KD≤5%时，电池DOD一致性合格；
当KD＞5%时，电池DOD一致性不合格。
以下用一具体实施方式利用本实用新型的电池性能一致性测试系统进行一致性测试。本具体实施例是对某厂家的储能锂电池进行性能测试，表1为某厂家的储能锂电池组串的参数。
表1电池组串的参数
对上述电池组串进行充放电，获取充电过程中的电池组串的工作状态参数及单体电池的工作状态数据。图5为电池充电时电压曲线一致性测试的曲线图，如图5所示，本次测试中42#电池为最高电压电池，128#电池为次高电压电池，从图中可以看出252×U42、252×U128与电池组串电压UC的波形基本一致，电池充电时电压曲线一致性合格。
图6为电池放电时电压曲线一致性测试的曲线图，如图6所示，本次试验中56#电池为最低电压电池，29#电池为次低电压电池，从图中可以看出252×U56、252×U29与电池组串电压UD的波形基本一致，电池放电时电压曲线一致性合格。
图7为本实用新型具体实施例的充放电过程中电池温度柱状图。如图7所示，在实验过程中电池最高温度与电池最低温度差为4℃，最高温度与次高温度差为1℃，电池温度一致性合格。
图8为电池组串充电实验中的充电深度散点分布图，通过图8所示，DOC散点分布比较集中，经过计算可以得到电池充电深度极差系数KC为3.8%，电池DOC一致性合格。图9为电池组串放电实验中的放电深度散点分布图，通过图9所示，DOD散点分布也比较集中，经过计算可以得到电池放电深度极差为4.4%，电池DOD一致性合格。
通过本实用新型的电池性能一致性测试系统，实现了对储能电池组串的电池动态电压一致性测试、电池电压曲线一致性测试、电池动态温度一致性测试及电池充放电深度一致性测试等多方面性能测试，测试数据丰富，采集准确性高，实施灵活方便，可以使得用户准确便捷的评估储能电池的性能。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述系统包括：监控终端及检测柜；所述检测柜包括：电池组串检测装置、井网变流器通讯模块、井网变流器、电池管理系统通讯模块、电池管理系统以及电池组串；其中，
所述电池组串，分别连接所述电池管理系统、井网变流器及电池组串检测装置；
所述电池组串检测装置通过CAN总线连接所述监控终端，用于获取所述电池组串的工作状态参数；
所述井网变流器通过CAN总线连接井网变流器通讯模块，用于对电池组串进行充放电；
所述电池管理系统通过CAN总线连接电池管理系统通讯模块，用于获取所述电池组串中的单体电池的工作状态数据；
所述监控终端，通过CAN总线连接所述井网变流器通讯模块、电池管理系统通讯模块和电池组串检测装置，所述监控终端用于根据所述电池组串的工作状态参数以及所述单体电池的工作状态数据生成电池性能一致性测试结果。
2.根据权利要求1所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述电池组串检测装置包括：电池检测仪，用于获取所述电池组串的工作状态参数。
3.根据权利要求1所述的电池性能一致性测试系统，其特征在于，所述电池管理系统包括：采集板、电压获取接口、电流获取接口以及温度获取接口；其中，
采集板为一16位单片机，连接电池管理系统通讯模块、电压获取接口，电流获取接口以及温度获取接口，用于采集所述电池组串中的单体电池的电压、电流、温度。
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