CN114114024A - 一种蓄电池一致性筛选装置和筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蓄电池一致性筛选装置和筛选方法，筛选装置包括激励源、滤波放大电路和信号采集电路，激励源用于向被测蓄电池输出正弦激励电流，滤波放大电路用于放大被测蓄电池两端电压的交流分量，信号采集电路用于采集滤波放大电路输出的电压值，通过傅里叶变换计算得出被测蓄电池在特定频率下的电压分量，进而计算得到交流阻抗值。可以仅经过一轮充电就可以获得被测蓄电池的匹配情况，快速筛选到可以匹配成组的蓄电池，这种匹配方法充分地考虑到了电池的容量之间的差别，也考虑到了运行期间的不同电池之间的阻抗的差别，保证蓄电池单体一致性的科学性和准确性，也节约了筛选时间，提高了筛选效率。
Description
技术领域
本发明属于蓄电池技术领域，具体涉及一种蓄电池一致性筛选装置和筛选方法。
背景技术
锂电池凭借其具有循环寿命长、能量密度高、环境污染小、输出电压高等优点，使其在快速发展的电子产业中受到青睐，近年来已被广泛的应用于电动汽车当中。当动力电池容量衰退至其额定容量的80％时，就要从电动汽车上退役。淘汰的磷酸铁锂动力电池虽然达不到汽车的使用标准，但完全可以胜任在其它要求较低的场合。从电动汽车中退役下来的锂电池，因电池组中存在不一致性的问题，会造成电池寿命的差异。因此，为了保证电池的一致性和使用效果，需要对电池进行回收，筛选出一致性较强的电池用于低能量密度要求的场景，这个过程被称为退役磷酸铁锂电池的筛选再利用。
对电池进行准确地筛选配组是退役电池再利用的关键，容量匹配的形式目前被大多数厂家采用，即进行多轮充放电测试以获得电池的平均容量，再将平均容量较为接近的电池匹配成组。这种方法存在以下问题：(1)电池的容量是内部电化学参数共同作用的结果，尽管容量匹配法能将单体容量相近的电池包匹配成组，但无法反映内部电化学参数，各单体电池在重新使用中的发热情况、容量衰减速度等都会有差异，会很快出现新的不一致，不能有效的进行筛选；(2)容量测定耗时长，磷酸铁锂电池的运行倍率通常是0.2C，该倍率下的一轮充放电(含静置)时间在十小时以上，多轮充放电则需要2～3天，所需时间长，不能进行快速筛选。
发明内容
基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供一种蓄电池一致性筛选装置和筛选方法，可以快速有效的对蓄电池进行筛选，完成电池的配组。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种蓄电池一致性筛选装置，用于对蓄电池进行筛选，筛选装置包括激励源、滤波放大电路和信号采集电路，激励源用于向被测蓄电池输出正弦激励电流，滤波放大电路用于放大被测蓄电池两端电压的交流分量，信号采集电路用于采集滤波放大电路输出的电压值，通过傅里叶变换计算得出被测蓄电池在特定频率下的电压分量，进而计算得到交流阻抗值。
进一步的，激励源输出的电流频率为90Hz。
一种蓄电池一致性筛选方法，筛选方法包括以下步骤：
S1：使用蓄电池一致性筛选装置，分别测量至少两个蓄电池的交流阻抗值；
S2：计算其中两个蓄电池的交流阻抗值的一致性；
S3：进行判断，若两个蓄电池的交流阻抗值具有一致性，则两个蓄电池具有一致性，若两个蓄电池的交流阻抗值不具有一致性，则两个蓄电池不具有一致性。
进一步的，步骤S2具体为：根据两个蓄电池的交流阻抗值，分别绘制两个蓄电池的交流阻抗曲线，归一化处理交流阻抗曲线的时间参数和阻抗参数，计算持续时间长的交流阻抗曲线上的每个点到另一条交流阻抗曲线的最短距离，若所有的最短距离求和平均值小于距离阈值，则两个蓄电池的交流阻抗值具有一致性。
进一步的，步骤S1中，测量蓄电池交流阻抗值具体为向蓄电池输入特定频率的正弦激励电流，采样测量蓄电池两端电压的交流分量，通过傅里叶变换处理采样得到的交流分量，换算得到蓄电池在该频率上的电压分量，计算得到交流阻抗值。
与现有技术相比，本发明提供的蓄电池一致性筛选装置和筛选方法具有以下有益效果：
本发明提供的蓄电池一致性筛选装置和筛选方法，可以仅经过一轮充电就可以获得被测蓄电池的匹配情况，快速筛选到可以匹配成组的蓄电池，这种匹配方法充分地考虑到了电池的容量之间的差别，也考虑到了运行期间的不同电池之间的阻抗的差别，保证蓄电池单体一致性的科学性和准确性，也节约了筛选时间，提高了筛选效率。
附图说明
图1为本发明提供的蓄电池一致性筛选装置的结构示意图；
图2为本发明提供的蓄电池一致性筛选方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
请参阅图1，图1为本发明提供的蓄电池一致性筛选装置的结构示意图；本发明提供的蓄电池一致性筛选装置包括激励源、滤波放大电路和信号采集电路，激励源用于向被测蓄电池输出正弦激励电流，滤波放大电路用于放大被测蓄电池两端电压的交流分量，信号采集电路用于采集滤波放大电路输出的电压值，通过傅里叶变换计算得出被测蓄电池在特定频率下的电压分量，进而计算得到交流阻抗值。在一些优选的实施例中，激励源输出的电流频率为90Hz。采用电流型激励相比采用电压型激励的优点是:电压型激励将正弦电压注入电池并收集电流，此时要求蓄电池电压必须保持不变，这种方法不利于在实践中应用，相反，电流型激励的最大优势是具有在线测量能力。
请参考图2，图2为本发明提供的蓄电池一致性筛选方法的流程示意图。本发明提供的蓄电池一致性筛选方法，包括以下步骤：
S1：使用蓄电池一致性筛选装置，分别测量至少两个蓄电池的交流阻抗值；
S2：计算其中两个蓄电池的交流阻抗值的一致性；
S3：进行判断，若两个蓄电池的交流阻抗值具有一致性，则两个蓄电池具有一致性，若两个蓄电池的交流阻抗值不具有一致性，则两个蓄电池不具有一致性。
进一步的，步骤S1中，测量蓄电池交流阻抗值具体为向蓄电池输入特定频率的正弦激励电流，采样测量蓄电池两端电压的交流分量，通过傅里叶变换处理采样得到的交流分量，换算得到蓄电池在该频率上的电压分量，计算得到交流阻抗值。
进一步的，步骤S2具体为：根据两个蓄电池的交流阻抗值，分别绘制两个蓄电池的交流阻抗曲线，归一化处理交流阻抗曲线的时间参数和阻抗参数，计算持续时间长的交流阻抗曲线上的每个点到另一条交流阻抗曲线的最短距离，若所有的最短距离求和平均值小于距离阈值，则两个蓄电池的交流阻抗值具有一致性。
本发明进行蓄电池一致性筛选的原理是：在长期运行中，电池容量的衰减是内部多种电化学过程共同作用的结果，这些电化学过程会对电池的交流阻抗产生不同的影响，最终表现交流阻抗的异化；充电过程中交流阻抗曲线接近的电池就具有一致的电化学参数，可以被筛选并匹配成新的模组。
本发明判断两个蓄电池是否具有一致性的方法是通过判断两个蓄电池的交流阻抗曲线是否具有一致性来推定的，先根据两个蓄电池的交流阻抗值，分别绘制两个蓄电池的交流阻抗曲线，归一化处理交流阻抗曲线的时间参数和阻抗参数，归一化处理过程中可以采用加权算法，计算持续时间长的交流阻抗曲线上的每个点到另一条交流阻抗曲线的最短距离，所有的最短距离求和平均值即最短平均距离。将任意两个蓄电池之间的最短平均距离计算出来后，并设定一个距离阈值。如果两个蓄电池的最短平均距离小于阈值，则两个交流阻抗曲线具有一致性，若两个交流阻抗曲线具有一致性，则两个蓄电池具有一致性。
本发明提供的蓄电池一致性筛选装置和筛选方法，可以仅经过一轮充电就可以获得被测蓄电池的匹配情况，快速筛选到可以匹配成组的蓄电池，这种匹配方法充分地考虑到了电池的容量之间的差别，也考虑到了运行期间的不同电池之间的阻抗的差别，保证蓄电池单体一致性的科学性和准确性，也节约了筛选时间，提高了筛选效率。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
Claims (5)
1.一种蓄电池一致性筛选装置，用于对蓄电池进行筛选，其特征在于，所述筛选装置包括激励源、滤波放大电路和信号采集电路，所述激励源用于向被测蓄电池输出正弦激励电流，所述滤波放大电路用于放大被测蓄电池两端电压的交流分量，所述信号采集电路用于采集所述滤波放大电路输出的电压值，通过傅里叶变换计算得出被测蓄电池在特定频率下的电压分量，进而计算得到交流阻抗值。
2.一种使用如权利要求1所述的蓄电池一致性筛选装置的筛选方法，其特征在于，所述筛选方法包括以下步骤：
S1：使用所述蓄电池一致性筛选装置，分别测量至少两个蓄电池的交流阻抗值；
S2：计算其中两个蓄电池的交流阻抗值的一致性；
S3：进行判断，若两个蓄电池的交流阻抗值具有一致性，则两个蓄电池具有一致性，若两个蓄电池的交流阻抗值不具有一致性，则两个蓄电池不具有一致性。
3.根据权利要求1所述的蓄电池一致性筛选装置，其特征在于，所述激励源输出的电流频率为90Hz。
4.根据权利要求2所述的一种蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据两个蓄电池的交流阻抗值，分别绘制两个蓄电池的交流阻抗曲线，归一化处理交流阻抗曲线的时间参数和阻抗参数，计算持续时间长的交流阻抗曲线上的每个点到另一条交流阻抗曲线的最短距离，若所有的最短距离求和平均值小于距离阈值，则两个蓄电池的交流阻抗值具有一致性。
5.根据权利要求2所述的一种蓄电池一致性筛选方法，其特征在于，所述步骤S1中，测量蓄电池交流阻抗值具体为向蓄电池输入特定频率的正弦激励电流，采样测量蓄电池两端电压的交流分量，通过傅里叶变换处理采样得到的交流分量，换算得到蓄电池在该频率上的电压分量，计算得到交流阻抗值。
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