本發(fā)明涉及充電樁領(lǐng)域，尤其涉及一種充電樁用儲(chǔ)能電池的測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向。電動(dòng)汽車作為新一代的交通工具，在節(jié)能減排、減少人類對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴方面具備傳統(tǒng)汽車不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
由于現(xiàn)有電網(wǎng)框架容量的限制，建設(shè)一個(gè)電動(dòng)汽車充電站，涉及到電網(wǎng)的增容、城市規(guī)劃的調(diào)整等等一系列的重大問題，國(guó)家電網(wǎng)大改造不是小事，耗資巨大，從討論、立項(xiàng)到成網(wǎng)，非一朝一夕能實(shí)現(xiàn)。目前，在現(xiàn)有電網(wǎng)不增容的情況下，現(xiàn)有的充電機(jī)難以實(shí)現(xiàn)給電動(dòng)汽車大功率快速充電的功能。由于充電機(jī)在電網(wǎng)與電動(dòng)汽車充電機(jī)之間缺少緩沖裝置，當(dāng)充電機(jī)給電動(dòng)汽車大功率快速充電時(shí)，充電設(shè)備會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成的短時(shí)的干擾和沖擊。在充電樁中引入儲(chǔ)能電池，可以有效抑制短時(shí)的干擾和沖擊。在大功率充電時(shí)，或者大負(fù)載充電時(shí)，可以通過儲(chǔ)能電池放電，來減輕電網(wǎng)的瞬時(shí)負(fù)載，在充電樁輕載充電或者時(shí)，可以由電網(wǎng)向所述儲(chǔ)能電池充電。
在這種工況下，儲(chǔ)能電池的狀況，對(duì)于充電樁的安全性和可靠性非常重要。因此有必要提供一種充電樁儲(chǔ)能電池的測(cè)試方法，以確認(rèn)儲(chǔ)能電池的性能處于安全可靠地安全區(qū)間。
儲(chǔ)能電池性能測(cè)試至少應(yīng)包括以下方面：電池放電測(cè)試和電池老化程度測(cè)試。核對(duì)性放電是測(cè)試儲(chǔ)能電池運(yùn)行狀況、判斷儲(chǔ)能電池容量的常用手段，該方法可以有效地發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能電池存在的問題。但標(biāo)準(zhǔn)的核對(duì)性放電歷時(shí)時(shí)間比較長(zhǎng)，在檢修運(yùn)維人員較少且維護(hù)站點(diǎn)較多的情況下，相對(duì)工作量巨大。電池功率衰減的表征通常表現(xiàn)在電池電阻的增加。行業(yè)上沒有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，但是，一般電阻增加與同樣溫度和充電量情況下的充放電功率成反比。行業(yè)上一般通過壽命開始BOL(Begin-of-Life)時(shí)的電阻和現(xiàn)在的電阻的比較，來決定功率損耗衰減的程度，這為電池老化程度測(cè)試提供可能性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種充電樁用儲(chǔ)能電池的測(cè)試方法，通過該方法，能夠快速準(zhǔn)確的測(cè)試出儲(chǔ)能電池當(dāng)前性能以及電池健康情況，從而有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，為充電樁的可靠安全運(yùn)行提供了保障。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種充電樁用儲(chǔ)能電池的測(cè)試方法，該方法包括如下步驟：
S1.對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試，確定儲(chǔ)能電池當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)；
S2.對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行功率衰減程度測(cè)試，確定當(dāng)前儲(chǔ)能電池的衰減程度；
S3.綜合分析上述測(cè)試結(jié)果，得出儲(chǔ)能電池性能和健康情況，并確定其是否適合繼續(xù)使用。
優(yōu)選的，在所述步驟S1中包括如下步驟：
S11.確定對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試的放電參數(shù)；
S12.按照放電參數(shù)對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試；
S13.獲取儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線；
S14.查找與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線并根據(jù)匹配的模板曲線確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)。
優(yōu)選的，在所述步驟S2中，具體包括如下步驟：
S21.判斷當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池是否處于有效范圍內(nèi)，若是則檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電阻值Rj，若否則返回繼續(xù)判斷；
S22.根據(jù)S21得到的電阻值Rj，計(jì)算并存儲(chǔ)當(dāng)前儲(chǔ)能電池的電阻因子βj；
S23.判斷存儲(chǔ)的電阻因子是否達(dá)到估計(jì)量N，若是則進(jìn)入下一步驟，若否則返回步驟S21；
S24.計(jì)算存儲(chǔ)的所有電阻因子βj的最小均方差，得到最小均方電阻因子β；
S25.根據(jù)得到的最小均方電阻因子β計(jì)算衰減程度評(píng)估值ε；
S26.根據(jù)衰減程度評(píng)估值ε判斷儲(chǔ)能電池的衰減程度。
優(yōu)選的，在所述步驟S21中，所述檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電阻值Rj具體為：
記錄當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電壓值uj、電流值ij和溫度τj；
根據(jù)得到的電壓值uj、電流值ij和溫度τj，利用參數(shù)估計(jì)方法遞歸得到當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電阻值Rj。
優(yōu)選的，所述參數(shù)估計(jì)方法包括卡爾曼濾波法和最小二乘法。
所述當(dāng)前儲(chǔ)能電池的電阻因子βj具體為：
其中，τj為當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的溫度，R0為儲(chǔ)能電池壽命開始時(shí)的電阻值；
所述最小均方電阻因子β具體為：
所述估計(jì)量N的取值范圍為200～1000；
述衰減程度評(píng)估值ε具體為：
其中，β0為儲(chǔ)能電池壽命開始時(shí)的電阻因子值。
優(yōu)選的，所述S26具體包括：
判斷衰減評(píng)估值ε是否大于壽命終止值，若是則表明儲(chǔ)能電池已經(jīng)結(jié)束壽命，若否則進(jìn)入下一步；
判斷衰減評(píng)估值ε是否大于有限功率運(yùn)行標(biāo)定值，若是則表明儲(chǔ)能電池處于有限功率運(yùn)行狀態(tài)，若否則進(jìn)入下一步；
判斷衰減評(píng)估值ε是否大于衰減報(bào)警值，若是則表明儲(chǔ)能電池已發(fā)生功率衰減，若否則表明儲(chǔ)能電池還未發(fā)生功率衰減。
優(yōu)選的，在所述步驟S11中，確定對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試的放電參數(shù)包括：確定儲(chǔ)能電池的額定容量；根據(jù)額定容量確定儲(chǔ)能電池的放電電流；確定對(duì)儲(chǔ)能電池放電的最大放電時(shí)長(zhǎng)。
優(yōu)選的，在所述步驟S13中，獲取儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線包括：按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔采集儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的實(shí)時(shí)電壓和實(shí)時(shí)電流；根據(jù)實(shí)時(shí)電壓更新儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的實(shí)時(shí)電壓曲線；根據(jù)實(shí)時(shí)電流更新儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的實(shí)時(shí)電流曲線。
優(yōu)選的，在所述步驟S14中，查找與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線包括：確定放電曲線對(duì)應(yīng)的放電參數(shù)類型；在預(yù)設(shè)曲線模板庫中查找與放電參數(shù)類型對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)模板曲線；分別將查找到的一個(gè)或多個(gè)模板曲線與放電曲線進(jìn)行對(duì)比以確定放電曲線與查找到的每個(gè)模板曲線的重合率；根據(jù)重合率確定與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線。
優(yōu)選的，根據(jù)匹配的模板曲線確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)包括：確定匹配的模板曲線對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，其中，在預(yù)設(shè)曲線模板庫中存儲(chǔ)的每個(gè)模板曲線均對(duì)應(yīng)唯一的運(yùn)行狀態(tài)；確定儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線與匹配的模板曲線之間的偏離率；根據(jù)偏離率和匹配的模板曲線對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)通過確定對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試的放電參數(shù)；按照放電參數(shù)對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試；獲取儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線；查找與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線并根據(jù)匹配的模板曲線確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試時(shí)用時(shí)較長(zhǎng)的技術(shù)問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了縮短對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試的時(shí)間的技術(shù)效果；(2)本發(fā)明的方法提出以電阻因子β來作為衰減程度的判別標(biāo)準(zhǔn)，由于電阻因子β本身是一個(gè)與溫度無關(guān)的參數(shù)，因此本方法可以有效地降低電壓電流和溫度的測(cè)量誤差的影響。
附圖說明
圖1示出了本發(fā)明的一種充電樁用儲(chǔ)能電池的測(cè)試方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了一種充電樁用儲(chǔ)能電池的測(cè)試方法，該方法具體包括如下步驟：
S1.對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試，確定儲(chǔ)能電池當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
S2.對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行功率衰減程度測(cè)試，確定當(dāng)前儲(chǔ)能電池的衰減程度。
S3.綜合分析上述測(cè)試結(jié)果，得出儲(chǔ)能電池性能和健康情況，并確定其是否適合繼續(xù)使用。
優(yōu)選的，在所述步驟S1中包括如下步驟：
S11.確定對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試的放電參數(shù)。
優(yōu)選的，在所述步驟S11中，確定對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試的放電參數(shù)包括：確定儲(chǔ)能電池的額定容量；根據(jù)額定容量確定儲(chǔ)能電池的放電電流；確定對(duì)儲(chǔ)能電池放電的最大放電時(shí)長(zhǎng)。
S12.按照放電參數(shù)對(duì)儲(chǔ)能電池進(jìn)行放電測(cè)試。
S13.獲取儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線。
優(yōu)選的，在所述步驟S13中，獲取儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線包括：按照預(yù)設(shè)時(shí)間間隔采集儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的實(shí)時(shí)電壓和實(shí)時(shí)電流；根據(jù)實(shí)時(shí)電壓更新儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的實(shí)時(shí)電壓曲線；根據(jù)實(shí)時(shí)電流更新儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的實(shí)時(shí)電流曲線。
S14.查找與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線并根據(jù)匹配的模板曲線確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)。
優(yōu)選的，在所述步驟S14中，查找與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線包括：確定放電曲線對(duì)應(yīng)的放電參數(shù)類型；在預(yù)設(shè)曲線模板庫中查找與放電參數(shù)類型對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)模板曲線；分別將查找到的一個(gè)或多個(gè)模板曲線與放電曲線進(jìn)行對(duì)比以確定放電曲線與查找到的每個(gè)模板曲線的重合率；根據(jù)重合率確定與儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線匹配的模板曲線。
優(yōu)選的，根據(jù)匹配的模板曲線確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)包括：確定匹配的模板曲線對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，其中，在預(yù)設(shè)曲線模板庫中存儲(chǔ)的每個(gè)模板曲線均對(duì)應(yīng)唯一的運(yùn)行狀態(tài)；確定儲(chǔ)能電池在放電測(cè)試過程中的放電曲線與匹配的模板曲線之間的偏離率；根據(jù)偏離率和匹配的模板曲線對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)確定儲(chǔ)能電池的運(yùn)行狀態(tài)。
優(yōu)選的，在所述步驟S2中，具體包括如下步驟：
S21.判斷當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池是否處于有效范圍內(nèi)，若是則檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電阻值Rj，若否則返回繼續(xù)判斷；
S22.根據(jù)S21得到的電阻值Rj，計(jì)算并存儲(chǔ)當(dāng)前儲(chǔ)能電池的電阻因子βj；
S23.判斷存儲(chǔ)的電阻因子是否達(dá)到估計(jì)量N，若是則進(jìn)入下一步驟，若否則返回步驟S21；
S24.計(jì)算存儲(chǔ)的所有電阻因子βj的最小均方差，得到最小均方電阻因子β；
S25.根據(jù)得到的最小均方電阻因子β計(jì)算衰減程度評(píng)估值ε；
S26.根據(jù)衰減程度評(píng)估值ε判斷儲(chǔ)能電池的衰減程度。
優(yōu)選的，在所述步驟S21中，所述檢測(cè)當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電阻值Rj具體為：
記錄當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電壓值uj、電流值ij和溫度τj；
根據(jù)得到的電壓值uj、電流值ij和溫度τj，利用參數(shù)估計(jì)方法遞歸得到當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的電阻值Rj。
優(yōu)選的，所述參數(shù)估計(jì)方法包括卡爾曼濾波法和最小二乘法。
所述當(dāng)前儲(chǔ)能電池的電阻因子βj具體為：
其中，τj為當(dāng)前時(shí)刻儲(chǔ)能電池的溫度，R0為儲(chǔ)能電池壽命開始時(shí)的電阻值；
所述最小均方電阻因子β具體為：
所述估計(jì)量N的取值范圍為200～1000；
述衰減程度評(píng)估值ε具體為：
其中，β0為儲(chǔ)能電池壽命開始時(shí)的電阻因子值。
優(yōu)選的，所述S26具體包括：
判斷衰減評(píng)估值ε是否大于壽命終止值，若是則表明儲(chǔ)能電池已經(jīng)結(jié)束壽命，若否則進(jìn)入下一步；
判斷衰減評(píng)估值ε是否大于有限功率運(yùn)行標(biāo)定值，若是則表明儲(chǔ)能電池處于有限功率運(yùn)行狀態(tài)，若否則進(jìn)入下一步；
判斷衰減評(píng)估值ε是否大于衰減報(bào)警值，若是則表明儲(chǔ)能電池已發(fā)生功率衰減，若否則表明儲(chǔ)能電池還未發(fā)生功率衰減。
電阻因子β并不是明顯地從電池相關(guān)參數(shù)的測(cè)量就可以得到的。盡管如此，從電池電流，電壓，和溫度的測(cè)量，以及預(yù)先確定的電池模型，我們可以相應(yīng)的在線學(xué)習(xí)到電池模型的參數(shù)。這些參數(shù)可能不是太精確，也可能由于電池輸入?yún)?shù)對(duì)電池的激勵(lì)程度，在某個(gè)時(shí)刻的學(xué)習(xí)值不一定很可靠。但是，如果可以得到一系列關(guān)于電阻的學(xué)習(xí)值，那么，在長(zhǎng)時(shí)間的電池運(yùn)行中，可以成批次的學(xué)習(xí)到電阻的系列值。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。