一种钠硫电池内阻检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种钠硫电池内阻检测方法，包括下列步骤：在剩余电量为0～100％的范围内，选取若干个剩余电量点，在280℃～360℃的温度范围，取若干个电池温度点；完成与各个剩余电量点对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程的拟合；再通过钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程计算钠硫电池的电池内阻的理论值，计算其与测量值之间的差值后，对钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程进行修正，得到钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程。其技术效果是：根据电池内阻评价钠硫电池电性能和判断钠硫电池健康状态过程中对温度差异进行补偿，提高了评价钠硫电池电性能和判断钠硫电池健康状态的准确性。
【专利说明】
一种钠硫电池内阻检测方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种钠硫电池内阻检测方法。
【背景技术】
[0002 ]电池内阻是评价钠硫电池电性能的一个重要指标，可以通过电池内阻对钠硫电池 进行电性能评价，此外还能通过电池内阻来判断钠硫电池的健康状态。电池内阻与钠硫电 池的电池温度相关，由于钠硫电池仅能够在电池温度为280°C~360°C时内工作，在如此宽 的温度范围内，即使电池内阻检测时保证除了电池温度以外的其他条件全部一致，但是280 °C时检测得到的电池内阻与360°C时检测得到的电池内阻也存在巨大差异。
[0003 ]通过电池内阻对钠硫电池进行电性能评价时，一般要求所有被测钠硫电池的温度 相同，例如330°C，但是保温设备很难保证所有钠硫电池的温度都相同，因此需要对温度差 异造成的电池内阻的误差进行补偿，这样才可能通过电池内阻对钠硫电池进行电性能评 价。此外，钠硫电池成组后放置于专用保温箱中服役运行，保温箱内部的温度场可能会存在 一定温差，通过电池内阻来判断钠硫电池的健康状态时必须对温度差异导致的电池内阻差 异进行补偿，否则极有可能对钠硫电池的健康状态进行错误的判断。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种钠硫电池内阻检测方法， 其能根据钠硫电池的电池内阻评价钠硫电池电性能和判断钠硫电池健康状态过程中对温 度差异进行补偿，提高了评价钠硫电池电性能和判断钠硫电池健康状态的准确性。
[0005] 实现上述目的的一种技术方案是:一种钠硫电池内阻检测方法，包括下列步骤：
[0006] 取点步骤:在剩余电量为0~100%的范围内，选取若干个剩余电量点，在280°C~ 360°C的温度范围，取若干个电池温度点；
[0007] 充放电及电池内阻检测步骤:通过充放电调节钠硫电池的剩余电量，至取点步骤 中所设定的任意一个剩余电量点，检测钠硫电池在每个电池温度点下的电池内阻；
[0008] 曲线拟合步骤:拟合与该剩余电量点对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度 变化的曲线方程：
[0010 ] 其中X为电池温度，y为电池内阻，Ai，ti和y〇均为常数；
[0011] 然后重复充放电及电池内阻检测步骤，和曲线拟合步骤，直至完成与各个剩余电 量点对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程的拟合；
[0012] 电池内阻测量值获取步骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选定一个剩余电 量点为钠硫电池的剩余电量，并在取点步骤中所设定的电池温度点中，选定一个电池温度 点为钠硫电池的电池温度，并在该剩余电量和电池温度下，测得钠硫电池的电池内阻的测 量值Ri;
[0013] 电池内阻理论值获取步骤:根据钠硫电池内阻测量值获取步骤所选定的剩余电量 和电池温度，调用对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程，计算得到 在钠硫电池测量值获取步骤所选定的剩余电量和电池温度下，钠硫电池的电池内阻的理论 值R〇;
[0014] 补偿值计算步骤:计算钠硫电池的电池内阻的测量值Ri和钠硫电池的电池内阻的 理论值Ro之间的差值AR，其中AR=R〇-R 1;
[0015] 标准曲线方程获取步骤:对钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程 进行修正，得到钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程，即：
[0017] 进一步的，钠硫电池测量值获取步骤所选定的剩余电量和电池温度下，电池内阻 小于特定值的钠硫电池为合格，电池内阻大于该特定值的钠硫电池为不合格。
[0018] 进一步的，通过电池内阻判断服役中钠硫电池的健康状态包括如下步骤：
[0019] 服役中电池的电池内阻测量值获取步骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选 定一个剩余电量点为服役中钠硫电池的剩余电量，并在取点步骤中所设定的电池温度点 中，选定一个电池温度点为服役中钠硫电池的电池温度，并在该剩余电量和电池温度下，检 测服役中钠硫电池的电池内阻的测量值r 2;
[0020] 服役中电池的电池内阻理论值获取步骤:根据服役中电池的电池内阻测量值获取 步骤中所选定的剩余电量和电池温度，调用对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变 化的标准曲线方程，计算服役中钠硫电池的电池内阻的理论值R3;
[0021] 劣化程度计算步骤:服役中钠硫电池的电池内阻的劣化程度p的计算公式为：
[0023] 再进一步的，服役中电池的电池内阻测量值获取步骤所选定的剩余电量和电池温 度下，服役中钠硫电池的电池内阻的劣化程度P大于定值，则判定该钠硫电池必须退出运 行。
[0024] 进一步的，电池内阻是通过直流内阻检测法或交流内阻检测法检测的。
[0025] 采用了本发明的一种钠硫电池内阻检测方法的技术方案，包括下列步骤:取点步 骤:在剩余电量为0~100%的范围内，选取若干个剩余电量点，在280°C~360°C的温度范 围，取若干个电池温度点；充放电及电池内阻检测步骤:通过充放电调节钠硫电池的剩余电 量，至取点步骤中所设定的任意一个剩余电量点，检测钠硫电池在每个电池温度点下的电 池内阻；曲线拟合步骤:拟合与该剩余电量点对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度 变化的曲线方程
；其中X为电池温度，y为电池内阻，Ai，ti和yo均为常 数;然后重复充放电及电池内阻检测步骤，和曲线拟合步骤，直至完成与各个剩余电量点对 应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程的拟合;电池内阻测量值获取步 骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选定一个剩余电量点为钠硫电池的剩余电量，并在 取点步骤中所设定的电池温度点中，选定一个电池温度点为钠硫电池的电池温度，并在该剩 余电量和电池温度下，测得钠硫电池的电池内阻的测量值 Rl;电池内阻理论值获取步骤:根据 钠硫电池内阻测量值获取步骤所选定的剩余电量和电池温度，调用对应的钠硫电池的电池内 阻相对于电池温度变化的曲线方程，计算得到在钠硫电池测量值获取步骤所选定的剩余电量 和电池温度下，钠硫电池的电池内阻的理论值Ro;补偿值计算步骤:计算钠硫电池的电池内阻 的测量值Ri和钠硫电池的电池内阻的理论值R〇之间的差值A R，其中Δ R=Ro-fo;标准曲线方 程获取步骤:对钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程进行修正，得到钠硫电 池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程，即：
β其技术 效果是:根据钠硫电池的电池内阻评价钠硫电池电性能和判断钠硫电池健康状态过程中对 温度差异进行补偿，提高了评价钠硫电池电性能和判断钠硫电池健康状态的准确性。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明的一种钠硫电池内阻检测方法在各个剩余电量点时对钠硫电池的电 池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程。
【具体实施方式】
[0027] 请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通 过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
[0028] 请参阅图1，本发明的一种钠硫电池内阻检测方法是这样实现的：
[0029] 电池内阻检测方法包括直流内阻检测法和交流内阻检测法。
[0030] 直流内阻检测法指让一个电流值恒定的强直流电流在短时间内强制通过钠硫电 池，并测量钠硫电池正极极耳和负极极耳间的电压变化，并根据欧姆公式计算出钠硫电池 的电池内阻。
[0031 ]交流内阻检测法指给钠硫电池施加频率为1kHz的交流电流信号，交流电流的最大 电流值小于l〇〇mA，通过测量交流压降而获得钠硫电池的电池内阻，交流内阻检测采用电池 内阻检测仪即可。
[0032]取点步骤:在电池剩余电量，即S0C为0~100 %的范围内，设定若干个剩余电量点， 在280°C~360°C的温度范围，设定若干个电池温度点。
[0033 ]充放电及电池内阻检测步骤:通过充放电调节钠硫电池的剩余电量至其中的任意 一个剩余电量点，并根据直流内阻检测法或交流内阻检测法检测钠硫电池在每个电池温度 点的电池内阻。
[0034] 曲线拟合步骤:根据钠硫电池的剩余电量处于该剩余电量点下，所测得的钠硫电 池在每个电池温度点的电池内阻，拟合钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方
[0035] 其中X为电池温度，y为电池内阻，Αι为由钠硫电池特性所决定的常数，ti和yo均为 与钠硫电池的剩余电量相关的常数。
[0036] 然后重复充放电及电池内阻检测步骤和曲线拟合步骤，逐一完成钠硫电池的剩余 电量处于其它剩余电量点下，钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程的拟 合。
[0037] 通过电池内阻对钠硫电池进行电性能评价的具体方法如下：
[0038] 电池内阻测量值获取步骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选定一个剩余电 量点为钠硫电池的剩余电量，并在取点步骤中所设定的电池温度点中，选定一个电池温度 点为钠硫电池的电池温度，并在该剩余电量和电池温度下，根据直流内阻检测法或交流内 阻检测法测得钠硫电池的电池内阻的测量值Ri。
[0039] 电池内阻理论值获取步骤:根据钠硫电池内阻测量值获取步骤所选定的剩余电 量，调用对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程，代入钠硫电池测量 值获取步骤所选定的电池温度，计算得到在钠硫电池测量值获取步骤所选定的剩余电量和 电池温度下，钠硫电池的电池内阻的理论值Ro。
[0040] 补偿值计算步骤:计算钠硫电池的电池内阻的测量值Ri和钠硫电池的电池内阻的 理论值Ro之间的差值Δ R，Δ RzRq-Ru
[0041 ]标准曲线方程获取步骤:对钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程 进行修正，得到钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程，可表示为
，A R适用于各个剩余电量点下的钠硫电池的电池内阻相对于电 池温度变化的标准曲线方程。
[0042 ]钠硫电池电性能评价步骤:在在钠硫电池测量值获取步骤所选定的剩余电量和电 池温度下，电池内阻小于特定值的钠硫电池为合格，电池内阻大于该特定值的钠硫电池为 不合格。
[0043] 通过电池内阻判断服役中钠硫电池的健康状态的具体方法如下：
[0044] 首先，在钠硫电池服役运行之前已经获得了在剩余电量为在0~100%的各剩余电量
点下，钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程，
[0045] 服役中电池的电池内阻测量值获取步骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选 定一个剩余电量点为服役中钠硫电池的剩余电量，并在取点步骤中所设定的电池温度点 中，选定一个电池温度点为服役中钠硫电池的电池温度，并在该剩余电量和电池温度下，根 据直流内阻检测法或交流内阻检测法测得服役中钠硫电池的电池内阻的测量值R 2。
[0046] 服役中电池的电池内阻理论值获取步骤:根据服役中电池的电池内阻测量值获取 步骤中所选定的剩余电量，调用对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲 线方程，代入服役中电池的电池内阻测量值获取步骤中所选定的电池温度，计算得到在服 役中电池的电池内阻测量值获取步骤中所选定的剩余电量和电池温度下，服役中钠硫电池 的电池内阻的理论值R3。
[0047] 劣化程度计算步骤:服役中钠硫电池的电池内阻的劣化程度p的计算公式为：
[0049] 当钠硫电池的电池内阻的劣化程度p大于某一值时，表明该钠硫电池的健康状态 已经不能满足电池服役要求，必须退出运行。
[0050] 由于本发明一种钠硫电池内阻检测方法考虑了电池温度差异对钠硫电池的电池 内阻的影响，通过建立剩余电量处于〇~1 〇〇 %范围内，各个剩余电量点下的钠硫电池的电 池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程的方法，提高了根据电池内阻评价钠硫电池电 性能和判断钠硫电池健康状态的准确度。
[0051] 请参阅实施例:选定一种钠硫电池的型号，在剩余电量为0~100%范围内选取若 干剩余电量点，在280~360°C的温度范围内，选定若干电池温度点。
[0052]在每个剩余电量点，对钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化进行曲线拟合。 即测量钠硫电池在每个电池温度点的电池内阻，拟合电池内阻为纵坐标，电池温度为横坐 标的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程，因此得到一系列，与各个剩余电量点-- 对应的，钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程，形如：
[0054]其中X为电池温度，y为电池内阻，ti = 65为由该型号钠硫电池的特性所决定恒定 值，AjPyo均为与钠硫电池的剩余电量相关的常数。拟合方程中的AjPyo，具体数值如表1所 不。
[0055]表1各剩余电量点钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程中常数的 取值
[0058]根据直流内阻检测法或交流内阻检测法得到该型号某节钠硫电池在剩余电量为0 且电池温度为360 °C时，钠硫电池的电池内阻的测量值Ri为2.883m Ω，根据对应的钠硫电池 的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程，即：
[0000 ] 计算得到钠硫电池的电池内阻的理论值Ro为3.119m Ω，计算得到钠硫电池的电池 内阻的测量值Ri和钠硫电池的电池内阻的理论值R〇之间的差值Δ R= 3.119-2.883 = 0.236m Ω，因此该节钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程可表示为：
[0062] 例如，再设定该型号钠硫电池在剩余电量为0,电池温度为330°C时，电池内阻小于 3.50m Ω的钠硫电池为合格电池，通过计算得到剩余电量为〇且电池温度为330 °C时，该节钠 硫电池的电池内阻为3.28πιΩ，由于3.28πιΩ小于3.50ι?Ω，因此该节钠硫电池合格。
[0063] 然后根据一节服役中钠硫电池的电池内阻判断该节钠硫电池健康状态。
[0064] 例如，设定服役中钠硫电池的电池内阻的劣化程度ρ大于30%时，判断该节钠硫电 池的健康状态已经不能满足服役要求，必须退出运行。
[0065]该节服役中钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程可表示为：
[0067] 该节服役中钠硫电池服役运行一段时间后，在剩余电量为80%且电池温度为350 °(：时，根据直流内阻检测法或交流内阻检测法得到该节服役中钠硫电池的电池内阻的测量 值R2S3.54mQ，通过对应的钠硫电池电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程，计算 得到在剩余电量为80%且电池温度为350°C时，该节服役中钠硫电池的电池内阻的理论值 为2.72πιΩ，可以发现服役运行一段时间后该节服役中钠硫电池的电池内阻的劣化程度p为 30.1 %，已经大于30%，因此判定该节钠硫电池的健康状态已经不能满足服役要求，必须退 出运行。
[0068] 本发明的一种钠硫电池内阻检测方法，根据电池内阻评价钠硫电池电性能和判断 钠硫电池健康状态过程中对温度差异进行补偿，提高了评价钠硫电池电性能和判断钠硫电 池健康状态的准确性。
[0069] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
【主权项】
1. 一种钠硫电池内阻检测方法，包括下列步骤： 取点步骤:在剩余电量为0~100%的范围内，选取若干个剩余电量点，在280°C~360°C 的温度范围，取若干个电池温度点； 充放电及电池内阻检测步骤:通过充放电调节钠硫电池的剩余电量，至取点步骤中所 设定的任意一个剩余电量点，检测钠硫电池在每个电池温度点下的电池内阻； 曲线拟合步骤:拟合与该剩余电量点对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化 的曲线方程：其中X为电池温度，y为电池内阻，Ai，ti和yo均为常数； 然后重复充放电及电池内阻检测步骤，和曲线拟合步骤，直至完成与各个剩余电量点 对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程的拟合； 电池内阻测量值获取步骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选定一个剩余电量点 为钠硫电池的剩余电量，并在取点步骤中所设定的电池温度点中，选定一个电池温度点为 钠硫电池的电池温度，并在该剩余电量和电池温度下，测得钠硫电池的电池内阻的测量值 Ri； 电池内阻理论值获取步骤:根据钠硫电池内阻测量值获取步骤所选定的剩余电量和电 池温度，调用对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程，计算得到在钠 硫电池测量值获取步骤所选定的剩余电量和电池温度下，钠硫电池的电池内阻的理论值 Ro; 补偿值计算步骤:计算钠硫电池的电池内阻的测量值心和钠硫电池的电池内阻的理论 值Ro之间的差值Δ R，其中Δ R=Ro-fo; 标准曲线方程获取步骤:对钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的曲线方程进行 修正，得到钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的标准曲线方程，即：2. 根据权利要求1所述的一种钠硫电池内阻检测方法，其特征在于:钠硫电池内阻测量 值获取步骤所选定的剩余电量和电池温度下，电池内阻小于特定值的钠硫电池为合格，电 池内阻大于该特定值的钠硫电池为不合格。3. 根据权利要求1所述的一种钠硫电池内阻检测方法，其特征在于:通过电池内阻判断 服役中钠硫电池的健康状态包括如下步骤： 服役中电池的电池内阻测量值获取步骤:在取点步骤中所设定的剩余电量点中选定一 个剩余电量点为服役中钠硫电池的剩余电量，并在取点步骤中所设定的电池温度点中，选 定一个电池温度点为服役中钠硫电池的电池温度，并在该剩余电量和电池温度下，检测服 役中钠硫电池的电池内阻的测量值R2 ; 服役中电池的电池内阻理论值获取步骤:根据服役中电池的电池内阻测量值获取步骤 中所选定的剩余电量和电池温度，调用对应的钠硫电池的电池内阻相对于电池温度变化的 标准曲线方程，计算服役中钠硫电池的电池内阻的理论值R 3; 劣化程度计算步骤:服役中钠硫电池的电池内阻的劣化程度P的计算公式为：4. 根据权利要求3所述的一柙納恤电池円阻恆测力S，兵狩祉在于：服役中电池的电池 内阻测量值获取步骤所选定的剩余电量和电池温度下，服役中钠硫电池的电池内阻的劣化 程度P大于定值，则判定该钠硫电池必须退出运行。5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的一种钠硫电池内阻检测方法，其特征在于：电 池内阻是通过直流内阻检测法或交流内阻检测法检测的。
【文档编号】G01R27/14GK105866551SQ201610480329
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】鲍剑明, 龚明光, 夏骥, 李晓蕾
【申请人】上海电气钠硫储能技术有限公司