CN108287312B - 一种退役电池的分选方法、系统及装置 - Google Patents
一种退役电池的分选方法、系统及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种退役电池的分选方法、系统及装置，方法包括：测量电池的第一开路电压和交流内阻；根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量；根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作；测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量；获取电池充放电曲线的转折点电压；根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对电池进行分组。本发明的电池分选的速度快、成本低且效率高。本发明作为一种退役电池的分选方法、系统及装置，可广泛应用于电池测量技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及电池测量技术领域，尤其是一种退役电池的分选方法、系统及装置。
背景技术
近年来，我国的电动汽车数量呈指数式爆发增长。而电动汽车的电池寿命约为5～8年。当电动汽车电池退役后，部分的电池已经不能再使用，需要拆解成电池材料，而另外还有相当数量的电池可以在拆解前被再次利用。
为了筛选出这些能够被再次利用的电池，传统方法通过慢速的充放电对电池进行容量标定，以及内阻标定，从而将一致性较好的电池筛选出来。这种方法耗时很长，为了提高帅选数量，需要大量仪器同时运作，成本高且电池分选的效率低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种速度快、成本低且效率高的，退役电池的分选方法、系统及装置。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种退役电池的分选方法，包括以下步骤：
测量电池的第一开路电压和交流内阻；
根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量；
根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作；
测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；
根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量；
获取电池充放电曲线的转折点电压；
根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对电池进行分组。
进一步，所述根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量这一步骤，包括以下步骤：
在实验温度下建立开路电压与剩余电量之间的关系表；
根据测量得到的第一开路电压以及建立的关系表，采用查表法获取电池的第一剩余电量。
进一步，所述根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作这一步骤，具体为：
判断电池的第一剩余电量是否高于设定的第一阈值，若是，则对电池进行放电操作；反之，则对电池进行充电操作。
进一步，所述测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量这一步骤中，测量第二开路电压的方法具体为：
根据充电或放电过程中的相关数据，计算电池端的电压稳定后的电压值，其中，所述计算电压值的方法包括但不限于神经网络拟合、e指数曲线拟合和卡尔曼滤波；
或者，将充电或放电操作后的电池进行静置直到电池端的电压稳定后，使用电压表测量电池的电压值。
进一步，所述根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量这一步骤中，计算电池的剩余可用容量的公式为：
CAP＝abs(Q/(SOC2-SOC1))，
其中，CAP表示计算出的电池的剩余可用容量，abs()表示取绝对值，Q表示电池充电或放电过程中的容量变化，SOC2表示第二剩余电量，SOC1表示第一剩余电量。
进一步，所述根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对电池进行分组这一步骤，具体为：
将剩余可用容量相差不超过5％、交流电阻相差不超过1％，且转折点电压相差不超过2mV的电池分为同一组。
进一步，还包括对未拆包的电池进行分组的步骤。
进一步，所述对未拆包的电池进行分组这一步骤，包括以下步骤：
S1、判断未拆包的电池是否满足带有保护板且不存在电压为0的电池的条件，若是，则执行S4；反之，则执行步骤S2；
S2、判断未拆包的电池中每个电池的交流内阻的平均值是否大于设定的第二阈值，若是，则确定未拆包的电池处于报废状态；反之，则执行步骤S3；
S3、将未拆包的电池进行拆包处理，并返回测量电池的第一开路电压和交流内阻这一步骤，直到完成对拆包得到的电池进行分组的操作；
S4、对未拆包的电池放电至硬件保护，然后进行拆包处理，并根据电池的电压对电池进行分组。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种退役电池的分选系统，包括：
测量模块，用于测量电池的第一开路电压和交流内阻；
第一计算模块，用于根据测量模块的处理结果，计算电池的第一剩余电量；
充放电模块，用于根据第一计算模块的处理结果，对电池进行充电或放电操作；
第二计算模块，用于测量电池经过充放电模块处理后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；
剩余可用容量计算模块，用于根据第一计算模块的处理结果、充放电模块的处理结果以及第二计算模块的处理结果，计算电池的剩余可用容量；
获取模块，用于获取电池充放电曲线的转折点电压；
分组模块，用于根据测量模块的处理结果、剩余可用容量计算模块的处理结果以及获取模块的处理结果，对电池进行分组。
本发明所采取的第三技术方案是：
一种退役电池的分选装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如第一技术方案所述的退役电池的分选方法。
本发明的有益效果是：本发明仅需测量电池的第一开路电压、交流内阻和第二开路电压，然后配合计算得到的剩余可用容量和获取的转折点电压，就能对电池进行分组，相较于传统的容量标定以及内阻标定方法，提高了电池分选的速度；另外，相较于传统的电池分组方法，本发明无需使用大量仪器同时运作，大大降低了成本且提高了电池分选的效率。
附图说明
图1为本发明一种退役电池的分选方法的步骤流程图；
图2为本发明一种退役电池的分选系统的整体结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。对于本发明实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参照图1，本发明一种退役电池的分选方法，包括以下步骤：
测量电池的第一开路电压和交流内阻；
根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量；
根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作；
测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；
根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量；
获取电池充放电曲线的转折点电压；
根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对电池进行分组。
其中，所述电池充放电曲线的转折点电压，指的是电池电压跳变前后的电池电压，具体地，充放电设备的电流发生变化的时刻是可知的，而转折点电压指的就是该时刻前后1秒的两个电压值。
进一步作为优选的实施方式，所述根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量这一步骤，包括以下步骤：
在实验温度下建立开路电压与剩余电量之间的关系表；
根据测量得到的第一开路电压以及建立的关系表，采用查表法获取电池的第一剩余电量。
进一步作为优选的实施方式，所述根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作这一步骤，具体为：
判断电池的第一剩余电量是否高于设定的第一阈值，若是，则对电池进行放电操作；反之，则对电池进行充电操作。
进一步作为优选的实施方式，所述测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量这一步骤中，测量第二开路电压的方法具体为：
根据充电或放电过程中的相关数据，计算电池端的电压稳定后的电压值，其中，所述计算电压值的方法包括但不限于神经网络拟合、e指数曲线拟合和卡尔曼滤波；
或者，将充电或放电操作后的电池进行静置直到电池端的电压稳定后，使用电压表测量电池的电压值。
进一步作为优选的实施方式，所述根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量这一步骤中，计算电池的剩余可用容量的公式为：
CAP＝abs(Q/(SOC2-SOC1))，
其中，CAP表示计算出的电池的剩余可用容量，abs()表示取绝对值，Q表示电池充电或放电过程中的容量变化，SOC2表示第二剩余电量，SOC1表示第一剩余电量。
进一步作为优选的实施方式，所述根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对电池进行分组这一步骤，具体为：
将剩余可用容量相差不超过5％、交流电阻相差不超过1％，且转折点电压相差不超过2mV的电池分为同一组。
进一步作为优选的实施方式，还包括对未拆包的电池进行分组的步骤。
进一步作为优选的实施方式，所述对未拆包的电池进行分组这一步骤，包括以下步骤：
S1、判断未拆包的电池是否满足带有保护板且不存在电压为0的电池的条件，若是，则执行S4；反之，则执行步骤S2；
S2、判断未拆包的电池中每个电池的交流内阻的平均值是否大于设定的第二阈值，若是，则确定未拆包的电池处于报废状态；反之，则执行步骤S3；
S3、将未拆包的电池进行拆包处理，并返回测量电池的第一开路电压和交流内阻这一步骤，直到完成对拆包得到的电池进行分组的操作；
S4、对未拆包的电池放电至硬件保护，然后进行拆包处理，并根据电池的电压对电池进行分组。
其中，步骤S4具体包括以下步骤：
将未拆包的电池进行放电处理，并拆下保护板；
将放电处理后的电池进行静置直到电池端的电压稳定后，使用电压表测量电池的电压值；
根据电池的电压对电池进行分组。
由于电池包的拆解费事费力且涉及安全问题，因此本发明在电池包拆包之前先判断电池包有没有必要拆解(即步骤S2所述)，能够降低时间成本且提高电池分选的效率。
参照图2，本发明一种退役电池的分选系统，包括：
测量模块，用于测量电池的第一开路电压和交流内阻；
第一计算模块，用于根据测量模块的处理结果，计算电池的第一剩余电量；
充放电模块，用于根据第一计算模块的处理结果，对电池进行充电或放电操作；
第二计算模块，用于测量电池经过充放电模块处理后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；
剩余可用容量计算模块，用于根据第一计算模块的处理结果、充放电模块的处理结果以及第二计算模块的处理结果，计算电池的剩余可用容量；
获取模块，用于获取电池充放电曲线的转折点电压；
分组模块，用于根据测量模块的处理结果、剩余可用容量计算模块的处理结果以及获取模块的处理结果，对电池进行分组。
与图1的方法相对应，本发明一种退役电池的分选装置，包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行本发明的退役电池的分选方法。
本发明退役电池的分选方法的一种具体实施例的工作流程包括以下步骤：
第一步：测量电池的第一开路电压和交流内阻。其中，测量第一开路电压使用的是电压表，测量交流内阻使用的是交流内阻表；如果测得电池的第一开路电压为0(0压)和/或该电池的交流内阻比新电池的交流内阻大4倍，则确认该电池处于报废状态，报废的电池将被后续厂商拆解为原材料再次利用。
第二步：根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量。其中，所述根据第一开路电压计算第一剩余电量，是利用在实验温度下建立的开路电压与剩余电量之间的关系表实现的，在本实施例中，该关系表采用高次函数拟合的方法得到，第一剩余电量的计算公式为：SOC＝lookuptab(OCV)，其中SOC为剩余电量，OCV为开路电压。
第三步：根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作。第三步具体为：判断电池的第一剩余电量是否高于设定的第一阈值，若是，则对电池进行放电操作；反之，则对电池进行充电操作。其中，本实施例中的第一阈值设定为40％。另外，电池的充放电操作是采用电池充放电设备实现的，在本实施例中采用1C的功率对电池充电或放电6分钟，然后将电池静置4分钟，如果充放电过程中电池出现0压的现象，则确定该电池已经报废。
第四步：测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量。
其中，第四步具体为：根据充电或放电过程中的相关数据，计算电池端的电压稳定后的电压值，其中，所述计算电压值的方法包括但不限于神经网络拟合、e指数曲线拟合和卡尔曼滤波；或者，将充电或放电操作后的电池进行静置直到电池端的电压稳定后，使用电压表测量电池的电压值。本实施例利用模型级联神经网络的方法对电池稳定后的端电压进行预测。
第五步：根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量。
其中，所述电池的剩余可用容量的计算方法具体是，电池在充放电过程中的容量变化与剩余电量百分比变化的商。
第六步：获取电池充放电曲线的转折点电压。
第七步：根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对电池进行分组。本实施例采用专家系统指定的方法进行分选，分选的规则如下：电池的基准容量为85％，每组电池中任意两节电池的剩余可用容量相差不超过6％，交流内阻相差不超过4毫欧，电压转折点的电压差绝对值总和不超过10毫伏。
第八步：对未拆包的电池进行分组。
所述第八步具体包括以下步骤：
S1、判断未拆包的电池是否满足带有保护板且不存在电压为0的电池的条件，若是，则执行S4；反之，则执行步骤S2；
S2、判断未拆包的电池中每个电池的交流内阻的平均值是否大于设定的第二阈值，若是，则确定未拆包的电池处于报废状态；反之，则执行步骤S3；
S3、将未拆包的电池进行拆包处理，并返回测量电池的第一开路电压和交流内阻这一步骤，直到完成对拆包得到的电池进行分组的操作；
S4、对未拆包的电池放电至硬件保护，然后进行拆包处理，并根据电池的电压对电池进行分组。
其中，所述判断未拆包的电池中每个电池的交流内阻的平均值是否大于设定的第二阈值这一步骤，具体为：判断电池包中是否有一半以上电池的交流内阻大于新电池内阻的3倍。另外，本实施例中将放电后的电池静置的时间为6小时。
综上所述，本发明一种退役电池的分选方法、系统及装置具有以下优点：
1)、本发明仅需测量电池的第一开路电压、交流内阻和第二开路电压，然后配合计算得到的剩余可用容量和获取的转折点电压，就能对电池进行分组，电池分选的速度快。
2)、相较于传统的电池分组方法，本发明无需使用大量仪器同时运作，大大降低了成本且提高了电池分选的效率。
3)、本发明对电池设备的占用时间极短，相比于传统定容的方法更加高效，同时可以减少深度放电对退役电池的伤害，延长其使用寿命。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (4)
1.一种退役电池的分选方法，其特征在于：包括以下步骤：
测量电池的第一开路电压和交流内阻；
根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量；
根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作；
测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；
根据电池的充放电容量、计算的第一剩余电量和第二剩余电量，计算电池的剩余可用容量；
获取电池充放电曲线的转折点电压；
根据电池的剩余可用容量、交流内阻以及转折点电压，对已拆包的电池进行分组和对未拆包的电池进行分组；
其中，对已拆包的电池进行分组的步骤包括：
将剩余可用容量相差不超过5%、交流内阻相差不超过1%，且转折点电压相差不超过2mV的电池分为同一组；
其中，对未拆包的电池进行分组的步骤包括：
S1、判断未拆包的电池是否满足带有保护板且不存在电压为0的电池的条件，若是，则执行S4；反之，则执行步骤S2；
S2、判断未拆包的电池中每个电池的交流内阻的平均值是否大于设定的第二阈值，若是，则确定未拆包的电池处于报废状态；反之，则执行步骤S3；
S3、将未拆包的电池进行拆包处理，并返回测量电池的第一开路电压和交流内阻这一步骤，直到完成对拆包得到的电池进行分组的操作；
S4、对未拆包的电池放电至硬件保护，然后进行拆包处理，并根据电池的电压对电池进行分组；
其中，所述根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量这一步骤，包括：
在实验温度下建立开路电压与剩余电量之间的关系表；
根据测量得到的第一开路电压以及建立的关系表，采用查表法获取电池的第一剩余电量；
其中，所述测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，包括：
根据充电或放电过程中的相关数据，计算电池端的电压稳定后的电压值；所述计算电池端的电压稳定后的电压值的方法包括神经网络拟合、e指数曲线拟合和卡尔曼滤波；
或者，将充电或放电操作后的电池进行静置直到电池端的电压稳定后，使用电压表测量电池的电压值；
其中，所述计算电池的剩余可用容量的公式为：
CAP=abs(Q/(SOC2-SOC1))，
公式中，CAP表示计算出的电池的剩余可用容量，abs()表示取绝对值，Q表示电池充电或放电过程中的容量变化，SOC2表示第二剩余电量，SOC1表示第一剩余电量。
2.根据权利要求1所述的一种退役电池的分选方法，其特征在于：所述根据计算得到的第一剩余电量，对电池进行充电或放电操作这一步骤，具体为：
判断电池的第一剩余电量是否高于设定的第一阈值，若是，则对电池进行放电操作；反之，则对电池进行充电操作。
3.一种退役电池的分选系统，其特征在于：包括：
测量模块，用于测量电池的第一开路电压和交流内阻；
第一计算模块，用于根据测量模块的处理结果，计算电池的第一剩余电量；
充放电模块，用于根据第一计算模块的处理结果，对电池进行充电或放电操作；
第二计算模块，用于测量电池经过充放电模块处理后的第二开路电压，并计算电池的第二剩余电量；
剩余可用容量计算模块，用于根据第一计算模块的处理结果、充放电模块的处理结果以及第二计算模块的处理结果，计算电池的剩余可用容量；
获取模块，用于获取电池充放电曲线的转折点电压；
分组模块，用于根据测量模块的处理结果、剩余可用容量计算模块的处理结果以及获取模块的处理结果，对已拆包的电池进行分组和对未拆包的电池进行分组；
其中，对已拆包的电池进行分组的步骤包括：
将剩余可用容量相差不超过5%、交流内阻相差不超过1%，且转折点电压相差不超过2mV的电池分为同一组；
其中，对未拆包的电池进行分组的步骤包括：
S1、判断未拆包的电池是否满足带有保护板且不存在电压为0的电池的条件，若是，则执行S4；反之，则执行步骤S2；
S2、判断未拆包的电池中每个电池的交流内阻的平均值是否大于设定的第二阈值，若是，则确定未拆包的电池处于报废状态；反之，则执行步骤S3；
S3、将未拆包的电池进行拆包处理，并返回测量电池的第一开路电压和交流内阻这一步骤，直到完成对拆包得到的电池进行分组的操作；
S4、对未拆包的电池放电至硬件保护，然后进行拆包处理，并根据电池的电压对电池进行分组；
其中，所述根据测量得到的第一开路电压，计算电池的第一剩余电量，包括：
在实验温度下建立开路电压与剩余电量之间的关系表；
根据测量得到的第一开路电压以及建立的关系表，采用查表法获取电池的第一剩余电量；
其中，所述测量电池进行充电或放电操作后的第二开路电压，包括：
根据充电或放电过程中的相关数据，计算电池端的电压稳定后的电压值，其中，所述计算电池端的电压稳定后的电压值的方法包括神经网络拟合、e指数曲线拟合和卡尔曼滤波；
或者，将充电或放电操作后的电池进行静置直到电池端的电压稳定后，使用电压表测量电池的电压值；
其中，所述计算电池的剩余可用容量的公式为：
CAP=abs(Q/(SOC2-SOC1))，
公式中，CAP表示计算出的电池的剩余可用容量，abs()表示取绝对值，Q表示电池充电或放电过程中的容量变化，SOC2表示第二剩余电量，SOC1表示第一剩余电量。
4.一种退役电池的分选装置，其特征在于：包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于加载所述程序以执行如权利要求1或2所述的退役电池的分选方法。
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| CN108287312A (zh) | 2018-07-17 |
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