《蓄電池荷電狀態的線上估測技術研究》是依託清華大學，由胡益民擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蓄電池荷電狀態的線上估測技術研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：胡益民
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
據權威機構統計，數據中心發生系統故障，造成數據丟失的事故，27.7%是由於電源失效造成的，高居第一位，遠遠超過災害、軟硬體故障、網路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。.如何有效地監測蓄電池的運行狀態，始終是業界極其關注的問題。人們對於蓄電池監護問題關注的焦點集中在：如何線上、準確地得到蓄電池的荷電狀態（剩餘電量）信息。長期以來，這個問題沒有得到有效的解決。.項目擬採用基於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的表征模型和線上估測模型為研究主線，以實現對蓄電池荷電狀態的線上估測為研究目標。項目研究工作的成功實施，使得線上、準確預報蓄電池組中落後與早期失效電池成為可能，從而有效解決業界所憂慮的問題。
結題摘要
以蓄電池內部阻抗的線上準確測量為主線，課題組自行研製了一套集散式蓄電池運行參數線上監測系統。在不同套用場所，針對多種不同系列、不同型號的鉛酸蓄電池，在其不同荷電狀態下採集了大量的端電壓、充/放電電流、特定頻率範圍的內部阻抗等樣本數據。 課題從研究蓄電池的內部阻抗特性入手，採用描述的等效電路模型對採集到的樣本數據進行處理，分別對蓄電池等效電路模型參數以及集總參數與蓄電池SOC之間的相關性進行數學分析，得到以下結論： (1) 從電化學理論上講，蓄電池在靜態條件下的端電壓能夠正確反映其荷電狀態，並且該參數通常用於估測過程中對蓄電池SOC的修正。但是，在生產實際中，當蓄電池出現諸如極板嚴重腐蝕、電解液乾涸等極端情況時，該參數不能夠正確表征蓄電池SOC。 (2) 蓄電池的等效電路模型參數中，除歐姆內阻以外的其它參數隨蓄電池荷電狀態變化未呈現單調變化的函式關係，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。 (3) 蓄電池等效電路模型中的隨其荷電狀態的減小而逐漸增大，因此，可以用來表征蓄電池SOC。但是，(a)當蓄電池SOC值較大時（大於60%），該表征關係的靈敏度較低；(b)由於大容量蓄電池的歐姆內阻及其隨荷電狀態的變化幅度較小（在微歐量級），從而制約了該方法的檢測精度與解析度。因此，基於表征關係的估測方法比較適合於蓄電池容量預警的套用。 (4) 並非任意頻率下的蓄電池內部阻抗均能反映其荷電狀態，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間內的內部阻抗可以用來表征其荷電狀態，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的減小呈現單調遞增的變化規律，並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線上估測數學模型，在實驗室條件下實現了估測誤差小於5％的實驗結果，並初步搭建了實際的工程套用測試系統，套用效果需待後續的生產現場實驗。 在項目執行期間，課題組申請國家發明專利2項，發表學術論文1篇，另有1篇論文已被錄用，達到項目申報時的預期目標。
