CN103337669B - 一种电动汽车动力电池的二次利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动汽车动力电池的二次利用方法，所述方法包括：（1）检查电池外观；（2）充放电测试；（3）绝缘检测；（4）检测电池管理系统；（5）检测散热装置；（6）对电池进行工况适应性实验；（7）评估电池安全性；（8）评估电池二次利用的经济性。本发明综合利用动力电池二次利用时电池系统各组成部分；分层次利用了从电池箱到电池模块到电池单体；在进行动力电池二次利用前，评估了其经济性和安全性。
Description
技术领域
本发明属于电池储能领域，具体涉及一种电动汽车动力电池的二次利用方法。
背景技术
电动汽车对动力电池的性能要求较高，当动力电池的容量下降到一定程度后，为了确保电动汽车的动力性能、续驶里程和运行过程中的安全性能，就必须对其进行更换。从电动汽车上更换下来的电池，仍具有较高的剩余容量。目前电动汽车主要采用的是锂离子电池，锂离子电池具有比能量高、温度特性好、循环寿命长等优点，在作为电动汽车动力电池退役后，经过筛选和重新配组，有可能应用于工况相对良好、对电池性能要求相对较低的场合，实现动力电池的二次利用。动力电池二次利用是指在动力电池性能下降、不能满足电动汽车使用要求后，作为能量提供装置在其他领域继续使用。动力电池的二次利用可降低电动汽车的初始价格，有利于EV和PHEV的推广应用，有利于节能减排。
早在1997年，USABC就提出了电动汽车动力电池二次利用的概念，但到目前为止，还没有一套系统的关于电动汽车动力电池二次利用的方法。目前，动力电池在电动汽车上主要是以电池箱的方式应用，电池箱由箱体、电池模块、电池管理系统、数据采集线、散热装置等部分组成。动力电池在进行二次利用时，应尽可能的实现电池箱各个部分的综合利用，提高利用的经济性。电动汽车动力电池在经过长期使用后，电池之间的一致性变差，因此在二次利用时，要考虑从电池箱到电池模块到单体电池的分层次利用。从电动汽车上退役下来的动力电池，安全性下降，在二次利用过程中的风险增大，因此，在二次利用前，必须对动力电池的安全性进行评估，以确保在使用过程中的安全性。动力电池在二次利用时，还可能需要重新对电池进行筛选和成组，这就势必增大二次利用的成本，因此，还需对动力电池二次利用的经济性进行评估。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电动汽车动力电池的二次利用方法，该方法考虑电池箱体、电池模块、电池管理系统、散热装置的综合利用，提出从电池系统到模块到单体的分层次的检测方法，实现从电池系统到模块到单体的分层次的二次利用。同时，该方法还充分考虑电动汽车动力电池在二次利用时的经济性和安全性，在充分发挥动力电池剩余性能的同时，降低其在使用过程中的安全隐患。
动力电池二次利用的主要应用场所包括作为计算机和信息系统的备用电源、用于电网的削峰填谷、用于可再生能源发电的功率平滑等。通过应用电动汽车动力二次利用的方法，将不同状态的电池应用于不同的场所，即实现动力电池二次利用的经济性，又确保动力电池二次利用的安全性。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述方法包括：
（1）检查电池外观；
（2）充放电测试；
（3）绝缘检测；
（4）检测电池管理系统；
（5）检测散热装置；
（6）对电池进行工况适应性实验；
（7）评估电池安全性；
（8）评估电池二次利用的经济性。
优选的，所述步骤（1）包括检查是否存在箱体变形、采集线破损、松动或脱落、电池破损、漏液、电池管理系统损坏和散热装置损坏。
优选的，所述步骤（2）为对电池进行充放电测试，编写测试流程,测试过程中监控每一个电池模块的电压，考察整箱电池的容量以及电池模块之间的一致性。
优选的，所述步骤（3）为检查电池箱体有无漏电，是否绝缘良好。
优选的，所述步骤（4）为在电池进行充放电测试时，将电池管理系统与电脑通讯，记录电池在充放电过程中的电压、电流和温度，与测试电池的电压、电流和温度进行对比，检验电池管理系统的采集精度。
优选的，所述步骤（5）为对散热系统供电，检查是否工作正常，风扇的功率是否达标。
优选的，所述步骤（6）中试验包括循环性能测试、环境适应性测试、倍率性能测试、不同充放电深度测试和自放电测试。
优选的，所述步骤（6）中试验包括：
对于再生能源发电功率波动的平滑工况，重点测试动力电池在较浅放电深度下的高倍率循环性能，同时监测电池在循环过程中的温度变化；
对于电网的削峰填谷工况，重点测试动力电池在较深放电深度下的低倍率循环性能；和
对于备用电源的工况，重点测试动力电池的自放电性能。
优选的，所述步骤（7）包括对不同容量、不同内阻的电池进行安全实验。
进一步地，所述实验包括过充电实验、过放电实验、加热实验、短路实验、针刺实验和挤压实验。
优选的，所述步骤（8）为根据电池性能的检测，对电池可能发挥的剩余性能进行估算，评估电池二次利用的经济性。
与现有技术比，本发明的有益效果为：
1.实现了动力电池二次利用时电池系统各组成部分的综合利用，提升了电池二次利用的经济性；
2.实现了从电池箱到电池模块到电池单体的分层次利用，提高了电池系统的利用率；
3.在进行动力电池二次利用前，评估其安全性能，确保使用过程中的安全性；
4.在进行动力电池二次利用前，评估其经济性，确保二次利用时的经济效益。
附图说明
图1为本发明提供的一种电动汽车动力电池的二次利用方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例
如图1所示，本发明一种电动汽车动力电池的二次利用方法流程为：
步骤1：对整箱电池进行检测：检测内容包括外观检查、充放电测试、绝缘检测、电池管理系统检测和散热装置检测。
对电池箱外观进行检查，看是否存在箱体变形、采集线破损、松动或脱落、电池破损、漏液、电池管理系统损坏、散热装置损坏等问题。
步骤2：对整箱电池进行标准充放电测试：将待测整箱电池连接在充放电测试仪上，编写测试流程，启动测试。测试过程中监控每一个电池模块的电压，考察整箱电池的容量以及电池模块之间的一致性。
步骤3：对电池箱进行绝缘检测：检查电池箱体有无漏电，是否绝缘良好，对于绝缘有问题的电池箱，找出问题所在，并加以解决。
步骤4：在整箱电池进行充放电测试时，将电池管理系统与电脑通讯，记录电池在充放电过程中的电压、电流和温度，同时，实测电池的电压、电流和温度，并将两个值进行对比，检验电池管理系统的采集精度。
步骤5：给散热系统供电，检查其是否工作正常，风扇的功率是否达标。
步骤6：动力电池可进行二次利用的主要场合包括可再生能源发电功率波动的平滑、电网的削峰填谷、备用电源等，不同的应用场合具有不同的使用工况。
根据电池可能的使用工况，对电池进行工况适应性实验，考察电池在不同工况下的使用性能。实验主要包括循环性能测试、环境适应性测试、倍率性能测试、不同充放电深度测试、自放电测试等。具体如下：
（1）对于再生能源发电功率波动的平滑工况，重点测试动力电池在较浅放电深度下的高倍率循环性能，同时监测电池在循环过程中的温度变化。具体检测流程为：将待测电池与充放电测试仪连接，根据电池的容量，确定放电深度（放电深度低于10%DOD）和充放电电流（充放电电流大于1C），编写测试流程，将温度测试仪的测温探头布置在电池表面。同时启动充放点测试仪和温度记录仪，记录测试过程中电池的电压变化、温度变化、容量变化以及能量变化。
（2）对于电网的削峰填谷工况，重点测试动力电池在较深放电深度下的低倍率循环性能。检测流程为：将待测电池与充放电测试仪连接，根据电池的容量，确定放电深度（放电深度在60%-80%之间）和充放电电流（充放电电流低于0.5C），编写测试流程，记录测试过程中电池的电压变化、温度变化、容量变化以及能量变化。
（3）对于备用电源的工况，重点测试动力电池的自放电性能。检测流程为：根据动力电池的国家标准，在室温下（25℃）以恒流恒压的方式将电池充至满电状态，充电电流为1/3C，恒压截止电流为1/30C，然后在室温下搁置28天，28天后，以1/3C电流，对电池进行3次充放电循环，计算电池的容量保持率和容量恢复率，以上步骤重复至少重复3次。
步骤7：动力电池从电动汽车退役后，电池容量下降，内阻增高，安全隐患增加，因此，在进行二次利用前，必须对其安全性进行评估。对不同容量、不同内阻的电池进行安全实验、主要包括过充电实验、过放电实验、加热实验、短路实验、针刺实验、挤压实验等，每种体系的锂离子动力电池，都有一个合适的电压使用范围，过充电实验和过放电实验主要是检测动力电池在超出正常电压范围使用时的安全隐患。加热实验是针对电池在使用过程中可能出现的极端环境而进行的实验，考察动力电池在高温下（通常在110-130℃之间）的安全性能。短路实验是针对电池在使用中，可能会被外在物体短路或者由于自身的工艺缺陷而形成的内部短路而进行的实验，考察电池出现短路情况时的安全性能。针刺实验和挤压实验是考察动力电池在受到外力，对电池本身造成破坏时电池的安全性能。
通过以上安全实验，考察电池容量和内阻变化对电池安全性能的影响规律，并为动力电池的二次利用提供指导。
步骤8：动力电池经过在电动汽车上长期使用后，电池之间的一致性变差，二次利用时，很多电池需要重新进行筛选和成组，同时，由于电池的安全性下降，在某些场合使用时，还要采取特殊的防护和隔离措施，这就势必增加电池二次利用的成本。对可能增加的成本进行估算，同时，根据上述电池性能的检测，对电池可能发挥的剩余性能进行评估，并将二者进行对比，评估动力电池二次利用的经济性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)检查电池外观；
(2)充放电测试；
(3)绝缘检测；
(4)检测电池管理系统；在电池进行充放电测试时，将电池管理系统与电脑通讯，记录电池在充放电过程中的电压、电流和温度，与测试电池的电压、电流和温度进行对比，检验电池管理系统的采集精度；
(5)检测散热装置；
(6)对电池进行工况适应性实验；包括循环性能测试、环境适应性测试、倍率性能测试、不同充放电深度测试和自放电测试；对于再生能源发电功率波动的平滑工况，重点测试动力电池在较浅放电深度下的高倍率循环性能，同时监测电池在循环过程中的温度变化；对于电网的削峰填谷工况，重点测试动力电池在较深放电深度下的低倍率循环性能；和对于备用电源的工况，重点测试动力电池的自放电性能；
(7)评估电池安全性；
(8)评估电池二次利用的经济性；对可能增加的电池二次利用的成本进行估算，同时，根据上述电池性能的检测，对电池可能发挥的剩余性能进行评估，并将二者进行对比，评估电池二次利用的经济性。
2.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述步骤(1)包括检查是否存在箱体变形、采集线破损、松动或脱落、电池破损、漏液、电池管理系统损坏和散热装置损坏。
3.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述步骤(2)为对电池进行充放电测试，编写测试流程,测试过程中监控每一个电池模块的电压，考察整箱电池的容量以及电池模块之间的一致性。
4.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述步骤(3)为检查电池箱体有无漏电，是否绝缘良好。
5.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述步骤(5)为对散热系统供电，检查是否工作正常，风扇的功率是否达标。
6.如权利要求1所述的一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述步骤(7)包括对不同容量、不同内阻的电池进行安全实验。
7.如权利要求6所述的一种电动汽车动力电池的二次利用方法，其特征在于，所述安全实验包括过充电实验、过放电实验、加热实验、短路实验、针刺实验和挤压实验。
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