【技术实现步骤摘要】
本公开涉及电池，尤其涉及一种用于分析液流电池容量衰减的测试装置及方法。
技术介绍
1、电池的荷电状态(state of charge,soc)的定义：
2、电池荷电状态(soc)的定义为电池剩余容量与电池标称容量的比值，也就是电池剩余电量。而soc的取值范围为0～100％，分别代表电池放电完全和电池完全充满的状态，但是实际上电池的剩余容量在充电的过程中是达不到100％的，在放电过程中也到不了0。当前，soc相对主流的定义是从能量守恒的角度定义的，表述为：在规定的放电倍率条件下，电池的剩余容量和其总可用容量的比值，具体计算表达式为：
3、
4、上式(1’)中，qt为电池的剩余容量；q0为电池的额定容量。考虑到电池在充放电过程中会受到各种因素的影响，如环境温度、实验电流大小和循环次数等，这使得式(1’)不能准确地对电池的soc进行估计。因此在式(1’)的基础上，提出一个相对更加精确的计算式，即：
5、
6、上式(2’)中，qi为i时刻电池已经放掉的电池电量(外电路测得数据)；ξ为电池效率参数，可以通过实验数据获取。电池soc估计一直以来都是电池管理系统的重点和难点，延长液流电池使用寿命以及充分发挥放电效率，前提是需要高精度的液流电池soc估计。诸如温度、前一时刻充放电状态都会影响电池soc的估计，除此之外，还有极化效应和电池寿命也会对电池soc的估计产生影响，这些影响给电池模型带来了很大的非线性问题，也是soc估计的一大困难。
7、电池的健康状态(state o
8、电池系统的安全性和可靠性是电池储能系统应用，特别是大规模电池储能应用最为关注的问题。电池健康状态(state of health,soh)指标的准确表征有利于掌握电池系统可利用容量，提高电池系统的可调度特性和电池系统运行的经济性。电池系统soh是判断电池故障、老化及当前可用容量的一个重要指标。业内普遍比较认可的soh定义为蓄电池当前最大可用容量占标称容量之间的百分比。业内普遍认可的soh定义为:
9、
10、上式式(3’)中，qaged为投入使用后电池实际的可用容量，其值随时间或充放电循环次数的增加会不断减小；qrate为电池出厂时的额定容量或标称容量。电池soh用于表征电池实际可利用容量相比于电池初始可利用容量的能力，以百分比的形式存在。soh的变化体现出电池系统可利用容量的变化。目前，国内外对soh的定义并不统一，主要体现在容量、内阻、循环次数和峰值功率等等几个方面。
11、如何准确、可靠获得电池荷电状态(soc)、电池健康状态(soh)以及影响电池性能的重要参数，是电池在设定负载下工作时间长短以及充放电条件的依据，也是研究延长电池寿命、优化电池结构的关键。目前，以电池整体性能而言，最经典的表征方法是充放电实验，虽然其结果可靠，但耗时，不便于在线监测，且难以给出电池过程的机理。其他的通用方法包括测量电池的电压和内阻、模糊算法以及目前研究的热点—神经网络法等。虽然上述方法能从不同角度提供电池荷电状态和电池健康状态的信息，但也存在一些无法弥补的缺陷。从电池荷电状态的定义来说，只有电池放电电流对时间的积分才是电池真实的荷电状态；电池电压和内阻与电池荷电状态和电池健康状态的定义无关，彼此之间也不存在线性(直接)关系，用其来衡量缺乏科学依据；目前研究较多的是考虑到电池内外影响荷电状态和健康状态的多种因素及其相互关系的复杂性，提出的综合性考虑解决方案——例如，模糊算法和神经网络法。这两种方法都需要采集电池使用前和使用过程中的大量参数，利用计算机进行复杂运算，训练或调试模型中的多种参数，使模型的最终预测结果合理，由此提高了预测电池荷电状态和电池健康状态的准确度。
12、有许多微观分析方法能从不同的角度提供电池材料的组成和结构等特征。其缺点在于：大型分析仪器价格高难以普及；微观检测方法样品的制备过程复杂、费时、具有破坏性，不便于现场实时监测；单个微观分析方法通常只能表征电池的某方面性能，无法对电池的各个性能给予综合评价。
技术实现思路
1、本公开提供了一种用于分析液流电池容量衰减的测试装置及方法，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。
2、本公开第一方面提供了一种用于分析液流电池容量衰减的测试装置，
3、所述测试装置用于对目标液流电池中电堆或组成电堆的各液流电池单元的容量衰减情况进行测试，所述液流电池包括n个电堆，每个电堆包括m个液流电池单元；
4、所述测试装置包括液流电池管理系统、测试系统、电源系统、开关系统和液流电池循环系统；所述液流电池管理系统分别与所述测试系统、所述电源系统、所述开关系统、所述液流电池循环系统和所述液流电池电堆的液流电池单元连接；
5、所述开关系统与所述测试系统连接，用于控制所述测试系统是否与各个液流电池单元进行连接；
6、所述电源系统的正极、负极分别通过导线与所述目标电堆的正极集流板、负极集流板电连接；
7、所述电源系统用于在所述液流电池管理系统的控制下对所述目标电堆进行预设次数的充放电试验，在充放电过程中，所述电源系统提供液流电池电堆充电过程中的直流分量和放电过程中的负载；
8、所述测试系统包括处理器/运算控制器、n个测试通道、n个电流测量模块、n个电位控制器、数据采集器和信号发生器，所述处理器/运算控制器与所述液流电池管理系统连接，所述测试通道与所述电堆一一对应，所述n个测试通道用于对所述n个电堆测试，每个所述测试通道均与m个液流电池单元的测试子通道连接，每个所述液流电池单元的正、负极侧分别与两个测试子通道连接，以使每个所述测试通道用于对每个电堆中m个液流电池单元的2m个半电池进行测试；
9、所述电流测量模块用于测量n*2m个液流电池单元半电池的电流信号，所述数据采集器用于采集所述n个电流测量模块的数据，
10、所述处理器/运算控制器分别与所述信号发生器和所述数据采集器连接，所述电位控制器与所述信号发生器连接，所述n个电位控制器与所述信号发生器连接；所述处理器/运算控制器获得所述液流电池管理系统的测试指令和测试项目以及参数，并对所述信号发生器发出指令，获得用于控制所述电位控制器的电位，所述信号发生器的输入信号为电位信号，经所述液流电池单元后，生成电流反馈信号，经所述数据采集器，反馈给所述处理器/运算控制器；
11、n个测试通道中，每个所述测试通道分别与一个所述电位控制器连接，以使每个所述电位控制器控制一个所述测试通道；
12、在各充放电试验过程中，所述测试系统在所述液流电池管理系统的控制下，通过所述液流电池管理系统控制所述开关系统中的各开关单元的通断和切换，从而切换所测试的目标液流电池单元，以使所述开关系统能从m个液流电池单元中选出至少部分的所述液流电池单元的半电池进行测试；
13、所述测试系统获取所述目标电堆中每个所述液流电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述开关系统包括第一开关阵列、第二开关阵列和第三开关阵列；
3.根据权利要求1所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统包括负极侧储液罐、正极侧储液罐、第一电控阀门、第二电控阀门以及相应的循环管路；
4.根据权利要求3所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统还包括第一循环泵、负极侧过滤器、第一压力变送器、第二压力变送器以及第一流量传感器；
5.根据权利要求3所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统还包括第二循环泵、正极侧过滤器、第三压力变送器、第四压力变送器以及第二流量传感器；
6.根据权利要求3所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统还包括至少一个电堆放置托盘和至少两个储液罐托盘；
7.根据权利要求1所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征
8.一种用于分析液流电池容量衰减的方法，使用权利要求1至7任一项所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池在充放电过程中电荷转移的变化情况的测试方法包括：
10.根据权利要求9所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池在充放电过程中电荷转移的变化情况的测试方法包括：
11.根据权利要求8所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池在充放电过程中容量和效率变化情况的测试方法包括：
12.根据权利要求11所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池在充放电过程中容量和效率变化情况的测试方法包括：
13.根据权利要求12所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池在充放电过程中容量和效率变化情况的测试方法包括：
14.根据权利要求8所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池充放电过程中正、负极侧不均衡性变化的测试方法包括：
15.根据权利要求10至14任一项所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池系统的定期维护包括液流电池系统电堆组级、电堆级或电堆内电池单元级。
16.根据权利要求10至14任一项所述的用于分析液流电池容量衰减的方法，其特征在于，液流电池系统的维护方法包括化学修复工艺或采用物理恢复工艺，并将液流电池的充放电工况调整到最优区间。
...【技术特征摘要】
1.一种用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述开关系统包括第一开关阵列、第二开关阵列和第三开关阵列；
3.根据权利要求1所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统包括负极侧储液罐、正极侧储液罐、第一电控阀门、第二电控阀门以及相应的循环管路；
4.根据权利要求3所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统还包括第一循环泵、负极侧过滤器、第一压力变送器、第二压力变送器以及第一流量传感器；
5.根据权利要求3所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统还包括第二循环泵、正极侧过滤器、第三压力变送器、第四压力变送器以及第二流量传感器；
6.根据权利要求3所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述液流电池循环系统还包括至少一个电堆放置托盘和至少两个储液罐托盘；
7.根据权利要求1所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，所述电位信号为阶跃信号或基于阶跃信号的时间积分。
8.一种用于分析液流电池容量衰减的方法，使用权利要求1至7任一项所述的用于分析液流电池容量衰减的测试装置，其特征在于，包括：
...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜念慈，
申请(专利权)人：纬景储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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