高性能模塊化液流電池BMS測試方法

一、什么是液流電池BMS？

液流電池是美國NASA于1974發明的一種新型電化學儲能技術，電池系統由電堆單元、電解質溶液、控制管理單元等部分組成（見圖1），電池通過正、負極電解質溶液的活性物質發生可逆氧化還原反應，進而實現電能和化學能的相互轉化。

與鋰離子電池相比，液流電池具有更安全環保（無燃燒爆炸風險）、循環壽命更長（＞15000次）、響應速度更快（ms級）等優勢，已成為大容量長時儲能的主要發展路線之一。根據國家發改委發布的《“十四五"新型儲能發展實施方案》，百兆瓦級液流電池技術已成為“十四五"新型儲能發展的核心技術，并作為產業化應用的重點方向。

BMS是液流電池的“大腦"，具有電池參數檢測、報警、控制、狀態估算、保護、通訊等功能。與鋰離子BMS相比，液流電池BMS還需要監測電解液壓力、流量、液位、泵電流、泵頻率等相關參數。因此，液流BMS在功能、測試要求上也與鋰離子BMS存在一定差異。接下來將為您詳細解讀相關測試標準和要求。

二、測試需求分析

（一）參考標準

針對液流BMS測試，業界主要參考標準如下：

（1）GB∕T 34131-2023 電力儲能用電池管理系統

（2）NB∕T 42134-2017 全釩液流電池管理系統技術條件

（二）測試項目

以GB/T 34131-2023《電力儲能用電池管理系統》（以下簡稱“新國標"）為例，要求液流電池BMS應具備數據采集、通信、報警和保護、控制、狀態估算、參數設置、數據存儲、計算和統計等功能。下面著重針對數據采集、報警和保護等相關功能做重點說明。

（1）數據采集

根據新國標6.2.2部分要求，液流BMS宜具備采集電堆電壓、電堆電流、電解液溫度、電解液壓力、電解液流量、電解液液位狀態、泵電流、泵頻率和閥門狀態等功能，這要求測試裝置應具備電解液壓力、流量、溫度等物理量高精度模擬功能，模擬精度應≤0.2%。

（2）報警

新國標在6.4.2和6.4.3部分要求，液流電池管理系統的報警內容應包含：溫度越限、流量越限、壓力越限、液位越限、漏液故障等，應在一級報警發出后300ms內發出停機指令，并在5s內斷開電池簇或電池陣列充放電回路。在二級報警發出后300ms內發出降低電池運行功率指令。因此，BMS測試裝置應具備電解液壓力、流量、溫度等物理量寬范圍輸出功能，應留有一定輸出裕量。

（3）其他

此外，新國標針對狀態估算、控制、參數設置等做了相關要求，與鋰離子BMS類似，此處不再贅述。

（三）測試要求解讀

液流BMS一般通過高精度傳感器將電壓、電流、壓力、流量、液位等物理量轉換為標準電壓/電流信號（如0~10V、4~20mA，見下圖）進行測量。同時，為匹配研發制造、第三方檢測等用戶在不同場景下的檢測需求，新國標規定了型式評價、出廠檢驗、抽樣檢驗三類場景，而這些場景也分別對應不同的檢測項目。因此，對于液流BMS測試裝置，應至少滿足以下要求：

（1）功能參數：精度、范圍等指標能滿足、宜適當優于新國標要求，以匹配未來3~5年儲能BMS的發展；

（2）系統架構：軟硬件應做到靈活、可按需配置，以滿足不同場景的使用需求。

電壓型壓力傳感器                                   電流型壓力傳感器

三、高性能模塊化液流電池BMS測試方案

基于行業TOP客戶需求研發了模塊化液流電池BMS測試方案，可廣泛應用于研發制造、第三方檢測、系統集成等全產業鏈客戶，方案具有以下價值：

（一）高精度

模擬量輸出模塊電壓精度高達0.01%+0.01%F.S.，電流精度高達0.05%，遠高于新國標對于液流BMS參數采集精度要求。

（二）模塊化設計

硬件、軟件可根據用戶需求進行配置，單個模塊支持4路0~10V/4~20mA輸出，深度匹配不同場景使用需求。

（三）軟件功能豐富，人機友好

（1）支持自定義物理量類型（壓力/液位/流量）、電量類型（電壓/電流等），支持數據導入和線性插值，靈活滿足不同規格的液流BMS測試需求；

（2）支持單步測試、批量自動測試，支持測試項目自定義，滿足研發、測試、生產等不同場景應用需求；

（3）支持測試參數自定義配置、保存、調用，有效提升測試效率；

（4）支持用戶賬號創建和權限配置管理、支持測試進度顯示。

四、BMS系統的常規測試方案

主要分為實際容量測試、充放電效率測試、放電倍率特性測試、電動勢曲線及等效內阻測試。