1.本发明涉及铅酸电池性能评估技术领域，具体涉及一种铅酸电池健康度评估方法。
2.蓄电池作为直流系统中不可或缺的设备，在变电站中应用广泛，是确保变电站通信网络可靠运行的重要设备，该情况下必须保证铅酸电池处于良好的健康状态。而实际运行中铅酸电池的健康状态受到多方面因素的影响，电池运行时环境温度升高会加速蓄电池正负极板的腐蚀速度，同时温度的升高造成电解液干涸从而缩短蓄电池的循环寿命；蓄电池长期处于浮充状态下会造成正极钝化，增大电池内阻，正极的析氧反应会加速栅极板的腐蚀；除此之外，若极端情况下交流电源停止供电，蓄电池此时作为变电站直流负荷的唯一电源，极易发生过度放电，导致电池负极表面聚集大量的硫酸铅，硫酸铅越多会导致电池内阻增大，放电性能随之变差。可见，各种因素的作用均影响着蓄电池的正常运行，同时，快速、可靠的检测出蓄电池的健康状态，及时通知维修人员按时检修显得尤为重要。
3.soh的定义为电池最大容量与标称容量之比，表示电池的容量保存率。现有的soh估算方法多使用算法通过电压、电流和电阻联合估计电池soh，a.delaille等人发现电池的满电状态下放电会出现“couple de fouet”现象，通过监测该过程中电压变化率来估计电池soh，该方法估算精度高，但不利于在线测量。mchrnoosh shahriari指出，在不同soh下，开路电压变化曲线的斜率有明显差异，但该特点对于包含大量单体和多种工况下的电池组并不明显。
4.本发明的目的是提供一种铅酸电池健康度评估方法，以测算铅酸电池的电池健康度。
8.获取标准电池不同寿命阶段的基准放电量和基准交流阻抗数据；根据所述基准交流阻抗数据，测算所述标准电池对应的等效电路中的基准元件参数；建立标准电池的电池健康度和基准元件参数的对应关系；
9.获取待测电池的交流阻抗数据；根据所述交流阻抗数据，测算所述待测电池对应的等效电路中的元件参数；
10.依据所述元件参数，查询标准电池的电池健康度soh和基准元件参数的对应关系，确定所述待测电池的电池健康度。
11.优选的，获取标准电池不同寿命阶段的基准放电量和基准交流阻抗数据的方法是：选择未使用的电池作为标准电池，使用大电流加速充放电循环寿命试验处理所述未使
用的电池，充分静默后，使所述标准电池处于不同寿命阶段；在所述标准电池的任一寿命阶段，对所述标准电池完全充电后，对所述标准电池进行恒流放电，测算所述标准电池在该寿命阶段的基准放电量和基准交流阻抗数据。
13.优选的，所述等效电路模型为thevenin等效电路模型，所述基准元件参数和元件参数为欧姆内阻r0。
14.进一步的，建立标准电池的健康状态和基准元件参数的对应关系的方法是：在所述标准电池的任一寿命阶段,测量所述标准电池在20hz-300hz激励频率范围内的交流阻抗，将交流阻抗数据转换为欧姆内阻r0的方法是：选定常数ε，令其为10-4
18.1.铅酸蓄电池的寿命受多方面因素的影响，蓄电池可能会遭受运行环境温度过高、过度放电、长期处于浮充状态等情况，环境温度升高将加剧蓄电池正、负极板的腐蚀情况，使得极板硫酸盐化严重，长期处于浮充状态会造成蓄电池正极板钝化，加大电池的内阻，过度放电时蓄电池负极会吸附大量的硫酸铅，造成蓄电池内阻增大，放电性能逐渐变差。因此，基于交流阻抗铅酸电池健康度评估时，能够克服现有技术的缺点与不足，在铅酸电池健康度受多方面因素的影响下，使用交流阻抗值的变化反应电池健康度soh水平，从而可以尽可能帮助检修人员快速筛选出容量保有率较差的电池，避免安全隐患的发生。
23.下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
24.蓄电池作为直流系统中不可或缺的设备，在变电站中应用广泛，是确保变电站通信网络可靠运行的重要设备，该情况下必须保证铅酸电池处于良好的健康状态。而实际运行中铅酸电池的健康状态受到多方面因素的影响，电池运行时环境温度升高会加速蓄电池正负极板的腐蚀速度，同时温度的升高造成电解液干涸从而缩短蓄电池的循环寿命；蓄电池长期处于浮充状态下会造成正极钝化，增大电池内阻，正极的析氧反应会加速栅极板的腐蚀；除此之外，若极端情况下交流电源停止供电，蓄电池此时作为变电站直流负荷的唯一电源，极易发生过度放电，导致电池负极表面聚集大量的硫酸铅，硫酸铅越多会导致电池内
阻增大，放电性能随之变差。soh的定义为电池最大容量与标称容量之比，表示电池的容量保存率。现有的soh估算方法多使用算法通过电压、电流和电阻联合估计电池soh，电池的满电状态下放电会出现“couple de fouet”现象，通过监测该过程中电压变化率来估计电池soh，该方法估算精度高，但不利于在线测量；在不同soh下，开路电压变化曲线的斜率有明显差异，但该特点对于包含大量单体和多种工况下的电池组并不明显。
25.电池健康度越差，其交流阻抗值变化越明显。对于阀控式铅酸电池，当发生电池失水、极板腐蚀、极板钝化以及活性物质脱落时，电池的放电性能随之变差。铅酸电池失水时，电解液的比重增加，造成电池极板腐蚀，电池内部的活性物质减少；电池负极栅极板的活性物质为海绵状的铅，当铅酸电池荷电不足时，硫酸铅则会沉积在电池正负极栅板，进而影响到参与反应的海绵状铅的数量；过度放电时，电池负极表面聚集大量的硫酸铅，硫酸铅越多会导致电池内阻增大。随着铅酸电池放电性能不断变差，与之相应对电池带来的影响则是阻抗的变化。
29.选择与待测电池具有相同的等效电路模型的电池为标准电池；相同的等效电路模型要求电路元器件类型相同，而不要求其规格必须相同。一般的，选择未使用的电池作为标准电池，这样，可以通过大电流加速充放电循环寿命试验处理所述未使用的电池，获得标准电池在不同寿命阶段的相关数据。
30.获取标准电池不同寿命阶段的基准放电量和基准交流阻抗数据；根据所述基准交流阻抗数据，测算标准电池对应的等效电路中的基准元件参数；建立标准电池的健康状态和所述基准元件参数的对应关系；
31.获取待测电池交流阻抗数据；根据所述交流阻抗数据，测算待测电池对应的等效电路中的元件参数；
32.依据元件参数，根据标准电池的健康状态和所述基准元件参数的对应关系，确定所述待测电池的电池健康度。
33.其中，获取标准电池不同寿命阶段的基准放电量和基准交流阻抗数据的方法是：选择未使用的电池作为标准电池，使用大电流加速充放电循环寿命试验处理所述未使用的电池，充分静置后，使所述标准电池处于不同寿命阶段；在所述标准电池的任一寿命阶段，对所述标准电池完全充电后，对所述标准电池进行恒流放电，测算所述标准电池在该寿命阶段的基准放电量和基准交流阻抗数据。
34.其中，对标准电池完全充电的方法是：先以1c电流恒流充电，在充电电流《1c时，以电池充电电压参数进行恒压充电。其中，恒流放电的方法是：以1c电流放电至电池截止电压。
35.图2是一种常用铅酸电池thevenin等效电路模型，电池等效电路模型是电池健康度估算的基础，thevenin等效电路模型常被用于铅酸电池参数辨识中，具有较好的准确性和易操作性，该等效模型中包括欧姆内阻r0、极化内阻r
，极化内阻与极化电话并联后，与欧姆内阻串联，u0为欧姆内阻两端电压，u
36.根据基尔霍夫定律和电容电压电流关系，该等效模型可列出如下关系式，包括：
图3是一种建立等效元件参数与电池健康度关联性方法的示意图。首先选定不同阶段下铅酸电池特定频率区间，记录整个充放电过程中该区间内交流阻抗值，选择合适的电池等效电路模型，每隔预设的周期将电池所选区间内交流阻抗与电池容量进行标定，依据等效电路和不同预设周期下所选区间内交流阻抗值确定等效电路中的元件参数，最终根据以上数据之间的关联性估算出铅酸电池的电池健康度soh。
在步骤201中，测量不同阶段下铅酸电池特定区间内的交流阻抗，取20hz-300hz频率范围内29个频率下的交流阻抗，分别记录电池不同阶段下充放电过程中的交流阻抗值。
在步骤202中，选择电池thevenin等效电路模型，每隔预设的周期将电池所选区间内交流阻抗与放电量进行标定。
在步骤203中，在等效电路的基础上，使用不同预设周期下所述20hz频率点下的交流阻抗值确定等效电路中的欧姆内阻r0，将交流阻抗值转换为欧姆内阻包括：选定常数ε，令其为10-4
，结合soh为电池最大容量与标称容量之比，可以得到欧姆内阻r0与soh估算关系式。本实施例中，关系式为：soh＝1.26-0.6
图4是本公开实施例示出的全新未使用的铅酸电池在大电流加速循环实验前后交流阻抗变化示意图，电池经充放电循环静置2h后测得其20hz交流阻抗，可以看出，随着电池soh的下降，其交流阻抗值存在明显增大。在等效电路的基础上，使用交流阻抗值确定等效电路中的元件参数，再加以最小二乘法将不同预设周期下所选区间内交流阻抗值转换为等效电路中的参数值，这种差异最终体现在等效元件参数值与soh相关的关系式中。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。
技术研发人员：黄小川;孙杨;解晓东;孔圣立;赵梦欣;赵光金;陈宇;韩伟;李琼林;郭培;王放放;宋庭会;库永恒;马晓昆
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