蓄電池荷電狀態(tài)的在線估測技術研究

以蓄電池內部阻抗的在線準確測量為主線，課題組自行研制了一套集散式蓄電池運行參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)。在不同應用場所，針對多種不同系列、不同型號的鉛酸蓄電池，在其不同荷電狀態(tài)下采集了大量的端電壓、充/放電電流、特定頻率范圍的內部阻抗等樣本數(shù)據(jù)。 課題從研究蓄電池的內部阻抗特性入手，采用描述的等效電路模型對采集到的樣本數(shù)據(jù)進行處理，分別對蓄電池等效電路模型參數(shù)以及集總參數(shù)與蓄電池SOC之間的相關性進行數(shù)學分析，得到以下結論： (1) 從電化學理論上講，蓄電池在靜態(tài)條件下的端電壓能夠正確反映其荷電狀態(tài)，并且該參數(shù)通常用于估測過程中對蓄電池SOC的修正。但是，在生產(chǎn)實際中，當蓄電池出現(xiàn)諸如極板嚴重腐蝕、電解液干涸等極端情況時，該參數(shù)不能夠正確表征蓄電池SOC。 (2) 蓄電池的等效電路模型參數(shù)中，除歐姆內阻以外的其它參數(shù)隨蓄電池荷電狀態(tài)變化未呈現(xiàn)單調變化的函數(shù)關系，因此，蓄電池等效電路模型中的均不能單獨表征其荷電狀態(tài)。 (3) 蓄電池等效電路模型中的隨其荷電狀態(tài)的減小而逐漸增大，因此，可以用來表征蓄電池SOC。但是，(a)當蓄電池SOC值較大時（大于60%），該表征關系的靈敏度較低；(b)由于大容量蓄電池的歐姆內阻及其隨荷電狀態(tài)的變化幅度較小（在微歐量級），從而制約了該方法的檢測精度與分辨率。因此，基于表征關系的估測方法比較適合于蓄電池容量預警的應用。 (4) 并非任意頻率下的蓄電池內部阻抗均能反映其荷電狀態(tài)，針對具體型號的蓄電池，通常只有待定頻率點下或者特定頻率區(qū)間內的內部阻抗可以用來表征其荷電狀態(tài)，此時其等效阻抗幅值或者等效阻抗實部隨蓄電池SOC的變化趨勢與的變化趨勢相似，因而可以用來表征蓄電池SOC。 (5) 在蓄電池的Nyquist復阻抗圖中，其EIS曲線與實軸的交點隨SOC減小單調、加速右移，該交點對應的復阻抗頻率隨蓄電池SOC的減小呈現(xiàn)單調遞增的變化規(guī)律，并且其趨勢與的變化趨勢相似，因而可以用來表征蓄電池SOC。 課題組分別選定以及來表征蓄電池SOC，建立了相應的蓄電池SOC在線估測數(shù)學模型，在實驗室條件下實現(xiàn)了估測誤差小于5％的實驗結果，并初步搭建了實際的工程應用測試系統(tǒng)，應用效果需待后續(xù)的生產(chǎn)現(xiàn)場實驗。 在項目執(zhí)行期間，課題組申請國家發(fā)明專利2項，發(fā)表學術論文1篇，另有1篇論文已被錄用，達到項目申報時的預期目標。 2100433B

據(jù)權威機構統(tǒng)計，數(shù)據(jù)中心發(fā)生系統(tǒng)故障，造成數(shù)據(jù)丟失的事故，27.7%是由于電源失效造成的，高居第一位，遠遠超過災害、軟硬件故障、網(wǎng)絡失效以及人為錯誤等其它原因，而這些電源失效事故中，95%是由蓄電池問題導致的。.如何有效地監(jiān)測蓄電池的運行狀態(tài)，始終是業(yè)界極其關注的問題。人們對于蓄電池監(jiān)護問題關注的焦點集中在：如何在線、準確地得到蓄電池的荷電狀態(tài)（剩余電量）信息。長期以來，這個問題沒有得到有效的解決。.項目擬采用基于電化學阻抗譜測量的無損檢測技術方案，以建立蓄電池荷電狀態(tài)的表征模型和在線估測模型為研究主線，以實現(xiàn)對蓄電池荷電狀態(tài)的在線估測為研究目標。項目研究工作的成功實施，使得在線、準確預報蓄電池組中落后與早期失效電池成為可能，從而有效解決業(yè)界所憂慮的問題。

控制蓄電池運行時必須考慮其荷電狀態(tài)。

超級電容荷電狀態(tài)super capacitor state of charge(SOC)：基于實際測量的電容能量，表示成對電容最大標稱電壓平方的百分比。

機電飛輪的荷電狀態(tài)electromechanical flywheel state of charge(SOC)：基于實際測量的機電飛輪的能量狀態(tài)，表示成對飛輪每分鐘額定轉速平方的百分比。

蓄電池在線檢測儀系統(tǒng)概述：

蓄電池在線維護儀又稱：蓄電池活化儀、蓄電池修復儀、蓄電池除硫器

英文簡稱：Battery online maintenance instrument