CN111036584B - 一种退役电池分选方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种退役电池分选方法及装置，包括：对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压；根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选；其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长。本发明提供的一种退役电池分选方法及装置,利用电池管理系统采集到的电压数据，建立电池电压与电池健康状态的数学模型，实现了退役电池的快速分选，显著降低了电池分选成本。
Description
技术领域
本发明涉及电池再利用技术领域，具体涉及一种退役电池分选方法及装置。
背景技术
当动力电池在电动汽车上服役了若干年以后，电池之间的不一致性会更加凸显。而退役电池重组的前提就是电池之间需要有较好的一致性。由于退役电池梯次利用的优势在于其低成本，如果退役电池的一致性分选过程是耗时耗能的，那么其梯次利用就失去了经济价值。E.L.Schneider等(JournalofPowerSources，2014)研究了手机用镍氢电池和锂离子电池再利用分选，通过电池拆解——外观检查——电压测量——快充快放和慢充慢放测量可用容量等方法逐级分选。此方法将退役动力电池拆成单体，成本太高，并且也谈不上快速。ZHOU等(Trans.NonferrousMet.Soc.China，2013)研究了商业用18650型锂离子电池在特定工况下的循环寿命衰减规律，利用外推法预测电池的剩余寿命，然而锂离子电池在电动汽车行驶或电网储能中面对的都是随时变化的工况，而并非特定工况。刘道坦等(CN105988085A[P])提出了一种退役电动汽车动力电池健康状态评估方法,该方法包括：对所述退役电动汽车电池进行基本性能检验、电池关键性能抽样检测和电池内特性的检测。此方法虽然能较准确的评价电池健康状态，但是这种方法费时耗能，没有经济价值。因此，需要一种省时省力、成本低的方法来对退役电池进行分选。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种退役电池分选方法及装置，可以经济、快速地分选退役电池，降低了成本，推动了资源再利用技术领域的发展。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种退役电池分选方法，其改进之处在于，所述方法包括：
对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压；
根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；
在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；
根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选；
其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长。
优选的，所述根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差，包括：
按下式确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差ΔUmax：
ΔUmax＝Umax-Umin；
式中，Umin为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最小工作电压，Umax为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最大工作电压。
优选的，所述健康状态的拟合曲线的拟合过程，包括下述步骤：
步骤1、对电池模组样本进行M次循环充电、放电，获取电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压；
步骤2、根据电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压确定电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差；
步骤3、将所述电池模组样本静置30min后以1/3C倍率电流恒流放电到电池下限电压，获取电池模组样本的恒流放电时间；
步骤4、根据电池模组样本的恒流放电时间确定电池模组样本的可用容量；
步骤5、根据电池模组样本的可用容量确定电池模组样本的健康状态值；
步骤6、输出本次迭代试验的电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值；
步骤7、若电池模组样本的健康状态值大于预设健康状态值，转至步骤1；否则，转至步骤8；
步骤8、利用各次迭代试验中电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值建立所述健康状态的拟合曲线。
进一步的，所述步骤4包括：
按下式确定电池模组样本的可用容量C：
C＝I×T；
式中，I为电池模组样本的恒流放电电流，T为池模组样本的恒流放电时间。
进一步的，所述步骤5包括：
按下式确定电池模组样本的健康状态值SOH：
式中，C为电池模组样本的可用容量，C0为电池模组的额定容量。
优选的，所述根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选，包括：
若待测电池模组的健康状态值大于预设健康状态值，则将待测电池模组划分为可梯次利用电池模组，否则，将待测电池模组划分为不可梯次利用电池模组。
本发明还提供一种退役电池分选装置，其改进之处在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压；
确定模块，用于根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；
第二获取模块，用于在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；
分选模块，用于根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选；
其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长。
优选的，所述确定模块，具体用于按下式确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差ΔUmax：
ΔUmax＝Umax-Umin；
式中，Umin为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最小工作电压，Umax为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最大工作电压。
优选的，所述第二获取模块中的所述健康状态的拟合曲线的拟合过程，包括下述步骤：
步骤1、对电池模组样本进行M次循环充电、放电，获取电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压；
步骤2、根据电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压确定电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差；
步骤3、将所述电池模组样本静置30min后以1/3C倍率电流恒流放电到电池下限电压，获取电池模组样本的恒流放电时间；
步骤4、根据电池模组样本的恒流放电时间确定电池模组样本的可用容量；
步骤5、根据电池模组样本的可用容量确定电池模组样本的健康状态值；
步骤6、输出本次迭代试验的电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值；
步骤7、若电池模组样本的健康状态值大于预设健康状态值，转至步骤1；否则，转至步骤8；
步骤8、利用各次迭代试验中电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值建立所述健康状态的拟合曲线。
进一步的，所述步骤4包括：
按下式确定电池模组样本的可用容量C：
C＝I×T；
式中，I为电池模组样本的恒流放电电流，T为池模组样本的恒流放电时间。
进一步的，所述步骤5包括：
按下式确定电池模组样本的健康状态值SOH：
式中，C为电池模组样本的可用容量，C0为电池模组的额定容量。
优选的，所述分选模块，具体用于若待测电池模组的健康状态值大于预设健康状态值，则将待测电池模组划分为可梯次利用电池模组，否则，将待测电池模组划分为不可梯次利用电池模组。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明提出的一种退役电池分选方法及装置，根据电池管理系统实时采集电池模组中各电池单元的工作电压，不需要额外采集，不增加工作量；建立电池模组的最大工作电压差与电池模组的健康状态的拟合曲线，在健康状态的拟合曲线上获取待测电池模组最大工作电压差对应的健康状态值，根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选，实现了退役电池的快速分选；本发明只需对电池模组样本进行可用容量的测量，不需要对待测电池模组进行可用容量的测量，省事省力，降低了电池分选成本。
附图说明
图1为本发明提供的一种退役电池分选方法流程图；
图2为本发明提供的电池模组内各电池单元电压采集示意图；
图3为本发明提供的实施例1的某电动汽车的电池模组样本充电结束前的第十分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH的拟合曲线；
图4为本发明提供的实施例2的某电动汽车的电池模组样本充电结束前的第五分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH的拟合曲线；
图5为本发明提供的实施例3的某电动汽车的电池模组样本充电结束前的第一分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH的拟合曲线；
图6为本发明提供的一种退役电池分选装置结构示意图。
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。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种退役电池分选方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：：
步骤1、对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压，如图2所示；所述电池单元可以是一个电芯，也可以是一组并联电芯。在充电过程中某一时刻，一个电芯或者一组并联电芯只对应于一个工作电压；所述工作电压通过电池管理系统采集；
步骤2、根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；
按下式确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差ΔUmax：
ΔUmax＝Umax-Umin；
式中，Umin为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最小工作电压，Umax为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最大工作电压；
步骤3、在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；
步骤4、根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选，若待测电池模组的健康状态值大于预设健康状态值，则将待测电池模组划分为可梯次利用电池模组，否则，将待测电池模组划分为不可梯次利用电池模组；
其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长。
所述步骤3中，所述健康状态的拟合曲线的拟合过程，包括下述步骤：
步骤301、对电池模组样本进行M次循环充电、放电，获取电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压；所述对电池模组样本进行M次循环充电、放电相当于对电池模组样本进行一次寿命老化；
步骤302、根据电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压确定电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差；
步骤303、将所述电池模组样本静置30min后以1/3C倍率电流恒流放电到电池下限电压，获取电池模组样本的恒流放电时间；
步骤304、根据电池模组样本的恒流放电时间确定电池模组样本的可用容量；其中，利用BitrodeFTV1-300-100型模块电池测试系统对筛选出来表面无损的电池模组样本进行可用容量检测，测试温度在20℃±2℃条件下，
按下式确定电池模组样本的可用容量C：
C＝I×T；
式中，I为电池模组样本的恒流放电电流，T为池模组样本的恒流放电时间；
步骤305、根据电池模组样本的可用容量确定电池模组样本的健康状态值；
按下式确定电池模组样本的健康状态值SOH：
式中，C为电池模组样本的可用容量，C0为电池模组的额定容量；
步骤306、输出本次迭代试验的电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值；
步骤307、若电池模组样本的健康状态值大于预设健康状态值，转至步骤301；否则，转至步骤308；
步骤308、利用各次迭代试验中电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值建立所述健康状态的拟合曲线；
实施例1中，某个电动汽车上退役下来的电池模组样本充电结束前的第十分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH的关系如图3所示，从图3可以看出，电池模组样本充电结束前的第十分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH呈线性相关，ΔUmax＝0.3441-0.00369×SOH，拟合度R2＝0.9736。
实施例2中，某个电动汽车上退役下来的电池模组样本充电结束前的第五分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH的关系如图4所示，从图4可以看出，电池模组样本充电结束前的第十分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH呈线性相关，ΔUmax＝0.4708-0.00453×SOH，拟合度R2＝0.9684。
实施例3中，某个电动汽车上退役下来的电池模组样本充电结束前的第一分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH的关系如图5所示，从图5可以看出，电池模组样本充电结束前的第十分钟的最大工作电压差ΔUmax与其健康状态值SOH呈线性相关，ΔUmax＝0.4763-0.00275×SOH，拟合度R2＝0.8964。
基于上述方法同一构思，本发明还提供一种退役电池分选装置，如图6所示，所述装置包括：
第一获取模块，用于对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压；
确定模块，用于根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；
第二获取模块，用于在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；
分选模块，用于根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选；
其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长。
优选的，所述确定模块，具体用于按下式确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差ΔUmax：
ΔUmax＝Umax-Umin；
式中，Umin为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最小工作电压，Umax为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最大工作电压。
其中，所述第二获取模块中，所述健康状态的拟合曲线的拟合过程，包括下述步骤：
步骤1、对电池模组样本进行M次循环充电、放电，获取电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压；
步骤2、根据电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压确定电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差；
步骤3、将所述电池模组样本静置30min后以1/3C倍率电流恒流放电到电池下限电压，获取电池模组样本的恒流放电时间；
步骤4、根据电池模组样本的恒流放电时间确定电池模组样本的可用容量；
步骤5、根据电池模组样本的可用容量确定电池模组样本的健康状态值；
步骤6、输出本次迭代试验的电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值；
步骤7、若电池模组样本的健康状态值大于预设健康状态值，转至步骤1；否则，转至步骤8；
步骤8、利用各次迭代试验中电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值建立所述健康状态的拟合曲线。
进一步的，所述步骤4包括：
按下式确定电池模组样本的可用容量C：
C＝I×T；
式中，I为电池模组样本的恒流放电电流，T为池模组样本的恒流放电时间。
进一步的，所述步骤5包括：
按下式确定电池模组样本的健康状态值SOH：
式中，C为电池模组样本的可用容量，C0为电池模组的额定容量。
优选的，所述分选模块，用于若待测电池模组的健康状态值大于预设健康状态值，则将待测电池模组划分为可梯次利用电池模组，否则，将待测电池模组划分为不可梯次利用电池模组。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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保护范围之内。
Claims (10)
1.一种退役电池分选方法，其特征在于，所述方法包括：
对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压；
根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；
在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；
根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选；
其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长；
所述健康状态的拟合曲线的拟合过程，包括下述步骤：
步骤1、对电池模组样本进行M次循环充电、放电，获取电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压；
步骤2、根据电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压确定电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差；
步骤3、将所述电池模组样本静置30min后以1/3C倍率电流恒流放电到电池下限电压，获取电池模组样本的恒流放电时间；
步骤4、根据电池模组样本的恒流放电时间确定电池模组样本的可用容量；
步骤5、根据电池模组样本的可用容量确定电池模组样本的健康状态值；
步骤6、输出本次迭代试验的电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值；
步骤7、若电池模组样本的健康状态值大于预设健康状态值，转至步骤1；否则，转至步骤8；
步骤8、利用各次迭代试验中电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值建立所述健康状态的拟合曲线。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差，包括：
按下式确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差ΔUmax：
ΔUmax＝Umax-Umin；
式中，Umin为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最小工作电压，Umax为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最大工作电压。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：
按下式确定电池模组样本的可用容量C：
C＝I×T；
式中，I为电池模组样本的恒流放电电流，T为池模组样本的恒流放电时间。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤5包括：
按下式确定电池模组样本的健康状态值SOH：
式中，C为电池模组样本的可用容量，C0为电池模组的额定容量。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选，包括：
若待测电池模组的健康状态值大于预设健康状态值，则将待测电池模组划分为可梯次利用电池模组，否则，将待测电池模组划分为不可梯次利用电池模组。
6.一种退役电池分选装置，其特征在于，所述装置包括：
第一获取模块，用于对待测电池模组进行充电，获取待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压；
确定模块，用于根据待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差；
第二获取模块，用于在健康状态的拟合曲线上获取所述待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差对应的健康状态值；
分选模块，用于根据所述健康状态值对待测电池模组进行分选；
其中，预设时段小于待测电池模组的充电总时长；
所述第二获取模块中的所述健康状态的拟合曲线的拟合过程，包括下述步骤：
步骤1、对电池模组样本进行M次循环充电、放电，获取电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压；
步骤2、根据电池模组样本中各电池单元第M次充电结束前预设时段的工作电压确定电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差；
步骤3、将所述电池模组样本静置30min后以1/3C倍率电流恒流放电到电池下限电压，获取电池模组样本的恒流放电时间；
步骤4、根据电池模组样本的恒流放电时间确定电池模组样本的可用容量；
步骤5、根据电池模组样本的可用容量确定电池模组样本的健康状态值；
步骤6、输出本次迭代试验的电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值；
步骤7、若电池模组样本的健康状态值大于预设健康状态值，转至步骤1；否则，转至步骤8；
步骤8、利用各次迭代试验中电池模组样本充电结束前预设时段的最大工作电压差及电池模组样本的健康状态值建立所述健康状态的拟合曲线。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于按下式确定待测电池模组充电结束前预设时段的最大工作电压差ΔUmax：
ΔUmax＝Umax-Umin；
式中，Umin为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最小工作电压，Umax为待测电池模组中各电池单元充电结束前预设时段的工作电压中的最大工作电压。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述步骤4包括：
按下式确定电池模组样本的可用容量C：
C＝I×T；
式中，I为电池模组样本的恒流放电电流，T为池模组样本的恒流放电时间。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述步骤5包括：
按下式确定电池模组样本的健康状态值SOH：
式中，C为电池模组样本的可用容量，C0为电池模组的额定容量。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分选模块，具体用于若待测电池模组的健康状态值大于预设健康状态值，则将待测电池模组划分为可梯次利用电池模组，否则，将待测电池模组划分为不可梯次利用电池模组。
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