CN108232337A - 一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，包括以下步骤：1)对退役电池中电池包和电池模块中所有单体电池进行放电检测，并对所有单体电池充放电性能进行检测，获取损坏和不合格占比；2)根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池包的处理方式；3)根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池模块的处理方式；4)完成电动汽车退役电池的梯级检测利用。与现有技术相比，本发明使用先检测、再评估、少拆解的方法，现有技术相比可以大幅节约时间、设备和人力成本。

Description

一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法

技术领域

本发明涉及电动汽车退役电池回收领域，尤其是涉及一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法。

背景技术

随着政策调整日趋明朗、市场规范逐步到位，技术创新不断深化，新能源汽车行业目前和未来3-5年仍将处于高速发展的阶段，新能源汽车的保有量快速增长，导致汽车用电池量迅猛增长，据推测，退役的电动汽车电池将在2020年分别达到27GWh和4.2GWh，在2023年分别达到84GWh和17.5GWh。如此大量的废旧动力蓄电池若未能有效回收利用和妥善处置，将造成资源的极大浪费、社会环境的巨大压力，继而对人类健康造成严重危害

目前全球范围内都在积极开展有电动汽车退役电池梯次利用及循环处理的研究，像德国、美国、日本等国家由于起步较早，如今已经有了很多成功的示范工程和商业项目，大部分是以储能二次利用为主：例如日本的4R Energy，将日产leaf汽车的二手电池用于家庭和商业储能，德国博世集团则利用宝马的纯电动汽车退役的动力电池建造2MW/2MWh的大型光伏站储能系统，美国公司FreeWire面向办公区域开发了一款可移动的电动汽车充电宝，基于退役的废旧动力电池供能。国内关于电动汽车退役电池的梯次利用和回收起步比较晚，目前只停留在示范工程阶段，而没有成熟的产品和商业化运作，

电池的梯次利用，国内外众多学者研究表明，其技术性不存在问题，经济性是阻挡其应用的最大障碍，而要想达到经济性，快捷有效的检测评估方法和智能自动化拆解组装线设计是实现产业化和提高经济性的重点。退役电池再利用一般要经过收集、运输、存储、拆解、检测评估、组装过程，收集、运输和存储属于非技术问题，检测评估和拆解组装是和技术息息相关的前两项巨大工程:

退役电池的检测评估，按照目前通用的方法，都是将电池包拆解成模块、模块拆解成单体，再对单体逐一测试，测试完后再按照新电池的的组装过程：单个电芯——小模块——大模块——电池包——PACK——电池系统，电池的梯次利用经历了拆解、测试和组装过程，比新电池的使用多了后两个过程，这样带来的问题是工作量巨大，工作繁琐，消耗大量的人力、时间和设备占用成本，梯次利用完全没有经济性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，包括以下步骤：

1)对退役电池中电池包和电池模块中所有单体电池进行放电检测，并对所有单体电池充放电性能进行检测，获取损坏和不合格占比；

2)根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池包的处理方式；

3)根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池模块的处理方式；

4)完成电动汽车退役电池的梯级检测利用。

所述的步骤1)中，采用整包充放电和单电池补充放电相结合的方式，对退役电池中电池包和电池模块中所有单体电池进行100％SOC充电和100％DOD放电检测，并通过BMS或电压温度监测装置对所有单体电池充放电性能进行检测。

所述的步骤1)中，所述的损坏和不合格占比包括单体电池损坏和不合格占比P1、电池模块损坏和不合格占比P2以及最小电池串并联单元损坏和不合格占比P3。

所述的步骤2)中，根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池包的处理方式，包括：

A1、当电池包内P1＜5％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池进行更换或跨接，对不合格电池单体进行修复、更换或跨接；

B1、当电池包内P3<5％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏最小电池单元进行更换或跨接，对不合格最小电池单元进行修复、更换或跨接；

C1、当电池包内5％≤P1<30％，且P2＜2％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池模块进行更换或跨接，对不合格电池模块进行修复、更换或跨接；

D1、当电池包内5％≤P3<30％，且P2＜2％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏最小电池单元进行更换或跨接，对不合格最小电池单元进行修复、更换或跨接；

E1、当电池包内损坏或不合格电池单体或最小串并联单元标称电压之和小于20V时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池单体或最小串并联单元进行更换或跨接，对不合格损坏电池单体或最小串并联单元进行修复、更换或跨接；

F1、当电池包内损坏或不合格电池单体或最小串并联单元标称电压之和大于20V小于50V，且P2＜2％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池单体或最小串并联单元进行更换或跨接，对不合格损坏电池单体或最小串并联单元进行修复、更换或跨接；

G1、当电池包内30％≤P1<50％，或P2＞2％时，则确定该电池包需要拆解并重组；

H1、当电池包内30％≤P3<50％，或P2＞2％时，则确定该电池包需要拆解并重组；

I1、当电池包内P1≥50％时，则确定该电池包不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收；

K1、当电池包内P2≥50％时，则确定该电池包不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收

L1、当电池包内P3≥50％时，则确定该电池包不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收。

所述的步骤3)中，根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池模块的处理方式，包括：

A2、当电池模块内P1＜5％时，则确定该电池模块无需拆解，对损坏电池进行更换或跨接，对不合格电池进行修复、更换或跨接；

B2、当电池模块内P3<5％时，则确定该电池模块无需拆解，对损坏电池进行更换或跨接，对不合格电池进行修复、更换或跨接；

C2、当电池模块内5％≤P1<30％，且电池模块内P3＜2％时，则确定该电池模块无需拆解，对损坏最小电池串并联单元进行更换或跨接，对不合格最小电池串并联单元进行修复、更换或跨接；

D2、当电池模块内5％≤P1<30％，且电池模块内P3＞2％时，则确定该电池模块需要拆解并重组；

E2、当电池模块内30％≤P1<50％，或电池模块内P3＞2％时，则确定该电池模块需要拆解并重组；

F2、当电池模块内P1≥50％，则确定该电池模块不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收

G2、当电池模块内P3≥50％，则确定该电池模块不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、检测快速、节约成本：充电方式的改进，采用整包充电+单电池补充放电相结合方式，确保电池包100％SOC充电和100％DOD放电，相对拆解后对单体电池逐个充放电检测方法，充电时间大大缩短，节约巨大的人力成本、时间成本和设备占用成本。

二、梯级拆解、利用率高：本发明考虑单元逐级拆解，不拆到单体电池，使电池做到少拆解或不拆解，多修复和维护，优先考虑不拆解，再考虑电池包的拆解，再考虑电池模块的拆解，最终到最小串并联模块的拆解，提高电动汽车退役电池梯级利用的经济性。

三、全面利用：采用本发明的方法可以对电池包整体性能进行全面评估，根据评估结果，确定电池包是否值得拆解、电池包拆解程度、电池模块拆解程度，以及确定该电池是否可以梯级利用、梯级利用的方向、推荐的较优梯级利用方法。

四、利用本发明的利用方法，结合电池性能和安全测试结果，对电动汽车退役电池进行等级划分，根据划分等级推荐其梯级利用的应用方向和应用工况方式。

五、本发明还提供了一种具体的电池包不拆解、修复和拆解评估判别利用方法。

附图说明

图1为本发明的梯级利用检测评估流程图。

图2为电池梯级利用检测平台结构示意图。

图3为电池包修复和重新装配的电池性能测试结果，其中，图(3a)为修复的电池包1的电池性能测试结果，图(3b)为修复的电池包2的电池性能测试结果，图(3c)为重新装配的电池包3的电池性能测试结果，图(3d)为修复的电池包4的电池性能测试结果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提供一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，以下为具体的实施步骤：

(1)如表1所示，本实施例中的退役电池系统为某公司生产的、从电动大巴退役下来的方形软包三元动力电池，共有4个电池包，单体电芯标称容量26Ah，平台电压3.7V，充放电电压范围3.0～4.2V。电池包组方式为：首先将2只或3只方形软包镍钴铝三元电芯并联成52Ah和78Ah的最小并联单元，由最小并联单元并联成10只260Ah的电池模块，再经过39串组成260Ah/144.3V电池包，再由4个电池包串联成260Ah/577.2V电池系统，为车辆提供动力。本实施例分析

260Ah/144.3V的电池包，根据本发明的方法，确定对电池包是否拆解和拆解程度。

表1退役电池系统构成

电池系统	260Ah/144.3V
		电池包个数	4个
电池模块数量P2	39个
		最小并联单元数量P3	156个
电池芯单体数量P1	390个

电池包的判定：

(2)以0.3C放电电流先对所有电池包进行100％DOD放电，静置24小时，利用内阻测试仪，对退役电池包内所有最小串并联单元进行全部内阻、电压测试，统计不合格占比，结果如表2所示。

表2退役电池系统内阻电压测试统计结果

不合格占比	电池包1	电池包2	电池包3	电池包4
					P1	0.77％	1.53％	1.79％	0.51％
P2	0％	0％	0％	0％
					P3	1.28％	1.28％	2.56％	0.64％

(3)在常温下采用0.3C充电/0.3C放电的条件下分别对4个电池包进行3次循环充放电，通过对最小并联单元补充电和补放电的方式对整个退役电池包进行100％SOC和100％DOD充放电检测，记录统计充放电性能参数，以第3次的循环参数结果统计不合格占比，如表3所示。

表3退役电池系统充放电性能统计结果

不合格占比	电池包1	电池包2	电池包3	电池包4
					P1	/	/	/	/
P2	0％	0％	5.13％	0％
					P3	0.64％	1.28％	2.56％	1.28％

(4)根据(2)(3)的统计结果，对电池包3进行拆解，其余电池包不用拆解，对其内不合格的电池单体和最小串并联单元进行进行修复后，直接进入梯级应用。对电池包3进行拆解，确定对其内的39个电池模块是否需要拆解和拆解程度，内阻电压沿用之前(2)的测试结果。

(5)在常温下采用0.3C充电/0.3C放电的条件下分别对39个电池模块进行3次循环充放电，通过对最小并联单元补充电和补放电的方式对所有电池模块进行100％SOC和100％DOD充放电检测，记录统计充放电性能参数，以第3次的循环参数结果统计不合格占比，如表4所示

表4电池包3充放电性能统计结果

5个最小电池单元不合格，占比3.21％，3个模块不合格占比5.13％，对最小电池单元和5号模块进行维护修复；对21号模块进行拆解，其内2个最小电池单元报废，更换合格的2个最小电池单元，重新组成电池包3。

(6)分别采用0.3C充电/0.3C放电的条件，对修复的电池包1、2、4和重新装配的电池包3进行测试，如图(3a)-图(3d)所示。测试结果显示：在0.3C充电、0.3C放电的充放电下，电池的性能和一致性很好，满足梯次利用要求。

Claims (5)

1.一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对退役电池中电池包和电池模块中所有单体电池进行放电检测，并对所有单体电池充放电性能进行检测，获取损坏和不合格占比；

2)根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池包的处理方式；

3)根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池模块的处理方式；

4)完成电动汽车退役电池的梯级检测利用。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，其特征在于，所述的步骤1)中，采用整包充放电和单电池补充放电相结合的方式，对退役电池中电池包和电池模块中所有单体电池进行100％SOC充电和100％DOD放电检测，并通过BMS或电压温度监测装置对所有单体电池充放电性能进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，其特征在于，所述的步骤1)中，所述的损坏和不合格占比包括单体电池损坏和不合格占比P1、电池模块损坏和不合格占比P2以及最小电池串并联单元损坏和不合格占比P3。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，其特征在于，所述的步骤2)中，根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池包的处理方式，包括：

A1、当电池包内P1＜5％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池进行更换或跨接，对不合格电池单体进行修复、更换或跨接；

B1、当电池包内P3<5％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏最小电池单元进行更换或跨接，对不合格最小电池单元进行修复、更换或跨接；

C1、当电池包内5％≤P1<30％，且P2＜2％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池模块进行更换或跨接，对不合格电池模块进行修复、更换或跨接；

D1、当电池包内5％≤P3<30％，且P2＜2％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏最小电池单元进行更换或跨接，对不合格最小电池单元进行修复、更换或跨接；

E1、当电池包内损坏或不合格电池单体或最小串并联单元标称电压之和小于20V时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池单体或最小串并联单元进行更换或跨接，对不合格损坏电池单体或最小串并联单元进行修复、更换或跨接；

F1、当电池包内损坏或不合格电池单体或最小串并联单元标称电压之和大于20V小于50V，且P2＜2％时，则确定整个电池包无需拆解，对损坏电池单体或最小串并联单元进行更换或跨接，对不合格损坏电池单体或最小串并联单元进行修复、更换或跨接；

G1、当电池包内30％≤P1<50％，或P2＞2％时，则确定该电池包需要拆解并重组；

H1、当电池包内30％≤P3<50％，或P2＞2％时，则确定该电池包需要拆解并重组；

I1、当电池包内P1≥50％时，则确定该电池包不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收；

K1、当电池包内P2≥50％时，则确定该电池包不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收

L1、当电池包内P3≥50％时，则确定该电池包不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收。

5.根据权利要求3所述的一种电动汽车退役电池梯级检测评估利用方法，其特征在于，所述的步骤3)中，根据损坏和不合格电池单体占比确定对电池模块的处理方式，包括：

A2、当电池模块内P1＜5％时，则确定该电池模块无需拆解，对损坏电池进行更换或跨接，对不合格电池进行修复、更换或跨接；

B2、当电池模块内P3<5％时，则确定该电池模块无需拆解，对损坏电池进行更换或跨接，对不合格电池进行修复、更换或跨接；

C2、当电池模块内5％≤P1<30％，且电池模块内P3＜2％时，则确定该电池模块无需拆解，对损坏最小电池串并联单元进行更换或跨接，对不合格最小电池串并联单元进行修复、更换或跨接；

D2、当电池模块内5％≤P1<30％，且电池模块内P3＞2％时，则确定该电池模块需要拆解并重组；

E2、当电池模块内30％≤P1<50％，或电池模块内P3＞2％时，则确定该电池模块需要拆解并重组；

F2、当电池模块内P1≥50％，则确定该电池模块不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收

G2、当电池模块内P3≥50％，则确定该电池模块不需拆解，不适合进行梯级利用，直接回收。