CN118142907A - 退役电池包梯次利用配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种退役电池包梯次利用配置方法，首先获取退役电池的参数信息以及获取退役电池再利用目标场景的运行参数，再根据退役电池的参数信息确定退役电池在空闲状态下的空闲一致性指标，并筛选出空闲一致性指标大于设定值的退役电池作为待利用电池包；将待利用电池包根据目标场景的运行电压以及运行电流进行串联或者并联处理且每个待利用电池包处于满电状态；将串联或者并联后的待利用电池包接入目标场景的等效负载，在目标场景的环境条件下对串联或者并联后的待利用电池包进行放电设定时长，侦测运行放电过程参数基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标，当运行一致性指标大于设定值时，将当前待利用电池包配置于目标场景中。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池处理方法，尤其涉及一种退役电池包梯次利用配置方法。
背景技术
退役电池包（一般由单体电池所构成的电池包）是指电池在初始应用场景中达到所设定的退役条件，则不能满足原应用场景，被替换下后称之为退役电池包，退役电池包中，尤其是一些动力电池，比如新能源汽车中的动力电池，这些退役电池包仍然具有可再利用价值，但是，如何将这些退役电池包准确地进行梯次利用且不影响到目标场景的稳定性、可靠性，则是一个技术难题。
现有技术中，对于退役电池包的梯次利用，都是基于退役电池包的基本状态，比如荷电状态、内阻、自放电率、充放电过程信息等等来设定相应的指标，将这些指标进行相应处理后，如果指标满足设定要求就将退役电池包直接应用到目标应用场景中，但是，现有的这些方式存在如下问题：
虽然在退役电池包梯次利用时，获取了各种电池自身的参数信息，但是，这些参数信息都是基于退役电池包不加负载的情况，但是，一旦接入目标场景的负载后，退役电池包的自身的特性参数都会发生变化，甚至某些退役电池包在目标场景中只能服役一次充放电过程，就不能再满足要求，从而使得目标场景中的电池被频繁更换，从而影响到目标场景的稳定性、可靠性，而且维护成本被大大增加。
因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种退役电池包梯次利用配置方法，首先通过退役电池包的自身参数对退役电池包进行初步筛选，根据目标场景的环境因素和负载因素再次对退役电池包建立筛选指标，筛选出满足目标场景应用需求的退役电池包配置于目标场景中，从而有效确保目标场景的可靠性、稳定性，避免退役电池包引起的维护成本过度增加。
本发明提供的一种退役电池包梯次利用配置方法，包括以下步骤：
S1.获取退役电池包的参数信息，所述参数信息包括退役电池包的容量、退役电池包的电压以及退役电池包的内阻；
S2.获取退役电池包再利用目标场景的运行参数，所述目标场景的运行参数包括目标场景的环境湿度均值、环境温度均值、运行电压、运行电流以及负载电阻；
S3.基于退役电池包的参数信息确定退役电池包在空闲状态下的空闲一致性指标，并筛选出空闲一致性指标大于设定值的退役电池包作为待利用电池包；
S4.将待利用电池包根据目标场景的运行电压以及运行电流进行串联或者并联处理且每个待利用电池包处于满电状态；
S5.将串联或者并联后的待利用电池包接入目标场景的等效负载，该等效负载与目标场景的负载电阻值相同，并且在目标场景的环境湿度均值以及环境温度均值条件下对串联或者并联后的待利用电池包进行放电设定时长，并侦测放电过程参数；待利用电池包的放电过程参数包括放电电流、放电电压、放电开始前的容量、放电过程中温度变化量；
S6.基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标，当运行一致性指标大于设定值时，将当前待利用电池包配置于目标场景中。
进一步，根据放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标具体包括：
当待利用电池包为串联时，运行一致性指标为：；当待利用电池包为并联时，运行一致性指标为：/>其中：/>为待利用电池包的运行一致性指标，/>为电池包运行时容量指数权重，/>为电池包运行时容量指数，/>为电池包运行时的内阻指数权重，/>为电池包运行时的内阻指数，/>为电池包运行时的电压指数权重，/>为电池包运行时的电压指数；/>为电池包运行时的电流指数权重，为电池包运行时的电流指数。
进一步，电池包运行时容量指数通过如下方法确定：其中：/>为接入负载后待利用电池包放电引起电池温度变化的温度系数，/>为目标场景的环境温度均值，/>为放电结束时的待利用电池包的温度，/>为测定的待利用电池包放电结束后的最大可用容量，/>为待利用电池包放电前满电状态的最大可用容量，下标i表示第i个退役电池包，/>为常系数，/>为接入的负载的电阻值对电池容量的影响系数。
进一步，电池包运行时的内阻指数：其中：/>为待利用电池包放电状态下的内阻温度系数，/>为目标场景的环境温度均值，/>为放电结束时的待利用电池包的温度，/>表示第i个电池包在放电状态下的等效直流内阻，/>为待利用电池包的等效直流内阻均值，/>为待利用电池包的放电时间，/>为放电时间系数，/>为常系数，/>为负载接入待利用电池包后负载阻值对电池包的内阻影响系数；/>为放电时长对应的常系数，为放电时长对电池内阻的影响因子；
其中：；其中，/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电压值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电压值；/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电流值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电流值。
进一步，电池包运行时的电流指数的确定方法如下：/>；其中：/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电流值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电流值；
电池包运行时的电压指数确定方法如下：/>；其中：/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电压值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电压值。
进一步，基于退役电池包的参数信息确定退役电池包在空闲状态下的空闲一致性指标具体包括：其中：/>为退役电池包的一致性指数，/>为退役电池包的容量指数，/>为容量指数权重，/>为退役电池包的内阻指数，/>为内阻指数权重，/>为退役电池包的自放电率指数，/>为自放电率指数权重，且。
进一步，通过如下方法确定退役电池包的容量指数：其中：/>为温度系数，T为退役电池包退役前的实际环境温度均值，C为测定的最大可用容量，/>为电池包的额定容量，下标i表示第i个退役电池包，/>为湿度对容量的影响因子，/>为退役电池包的标准保存湿度，/>为退役电池包在退役前的实际湿度均值，/>表示当/>时取-，当时取+，/>为关于退役电池包退役前服役时长对容量影响的常系数，/>为服役时长对电池容量的影响因子。
进一步，通过如下方法确定内阻指数：其中：/>为内阻温度系数，T为环境温度，/>表示第i个电池包在25℃温度下测定的直流内阻，/>为退役电池包的直流内阻均值，/>为第i个电池包的实际服役时间，/>为(1,2)区间的时间系数，/>为湿度对内阻的影响因子，/>为关于退役电池包退役前服役时长对内阻影响的常系数，/>为服役时长对电池内阻的影响因子。
进一步，所述自放电率指数通过如下方式确定：/>；；其中：/>为空闲状态下采样起始时刻退役电池包的电压值，/>为空闲状态下采样终止时刻退役电池包的电压值，/>为采样起始时刻退役电池包的容量，/>为采样终止时刻退役电池包的容量，/>为采样起始时刻和终止时刻之间的时间间隔，/>为退役电池包自放电温度系数，/>为空闲状态下采样起始时刻的环境温度，/>为空闲状态下采样终止时刻的环境温度，/>为湿度系数，/>为环境湿度在采样起始时刻到终止时刻的变化值。
进一步，基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标计算之前，判断退役电池包在放电过程中的温度变化量是否大于设定值，如是，则将该退役电池包剔除，不进行再利用配置。
本发明的有益效果：通过本发明，首先通过退役电池包的自身参数对退役电池包进行初步筛选，根据目标场景的环境因素和负载因素再次对退役电池包建立筛选指标，筛选出满足目标场景应用需求的退役电池包配置于目标场景中，从而有效确保目标场景的可靠性、稳定性，避免退役电池包引起的维护成本过度增加。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
以下进一步对本发明做出详细说明：
本发明提供的一种退役电池包梯次利用配置方法，包括以下步骤：
S1.获取退役电池包的参数信息，所述参数信息包括退役电池包的容量、退役电池包的电压以及退役电池包的内阻；
S2.获取退役电池包再利用目标场景的运行参数，所述目标场景的运行参数包括目标场景的环境湿度均值、环境温度均值、运行电压、运行电流以及负载电阻；
S3.基于退役电池包的参数信息确定退役电池包在空闲状态下的空闲一致性指标，并筛选出空闲一致性指标大于设定值的退役电池包作为待利用电池包；
其中，空闲状态是指退役电池包投入到再利用目标场景之前的阶段，其包括在原应用场景中的阶段，因为原场景阶段中的参数，比如环境参数，对退役电池包的应用分析至关重要；
S4.将待利用电池包根据目标场景的运行电压以及运行电流进行串联或者并联处理且每个待利用电池包处于满电状态；所谓满电状态，即退役电池包再次充电至充满状态，当前状态下的最大可用容量作为退役电池包的额定容量来进行标定，根据运行电压以及运行电流来对待利用电池包进行串联或者并联，具体为：单个退役电池包的电压能够满足目标场景的电压要求，但是，其放电电流不能满足目标场景的电流要求，则将待利用电池进行并联，如果单个电池的放电电流能够满足目标场景要求，但是，电压不满足要求，则将退役电池包串联；
S5.将串联或者并联后的待利用电池包接入目标场景的等效负载，该等效负载与目标场景的负载电阻值相同，并且在目标场景的环境湿度均值以及环境温度均值条件下对串联或者并联后的待利用电池包进行放电设定时长，并侦测放电过程参数；待利用电池包的放电过程参数包括放电电流、放电电压、放电开始前的容量、放电过程中温度变化量；
S6.基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标，当运行一致性指标大于设定值时，将当前待利用电池包配置于目标场景中；当然，不满足空闲一致性指标或者不满足运行一致性指标的退役电池包，可以应用至下一个目标场景中，重复步骤S1-S6中的步骤进行判断，如果所有目标场景都不满足，则可以将退役电池包进行分解处理，通过上述方法，首先通过退役电池包的自身参数对退役电池包进行初步筛选，再根据目标场景的环境因素和负载因素再次对退役电池包的建立筛选指标，筛选出满足目标场景应用需求的退役电池包配置于目标场景中，从而有效确保目标场景的可靠性、稳定性，避免退役电池包引起的维护成本过度增加。
本实施例中，根据放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标具体包括：
当待利用电池包为串联时，运行一致性指标为：当待利用电池包为并联时，运行一致性指标为：/>其中：/>为待利用电池包的运行一致性指标，/>为电池包运行时容量指数权重，/>为电池包运行时容量指数，/>为电池包运行时的内阻指数权重，/>为电池包运行时的内阻指数，/>为电池包运行时的电压指数权重，/>为电池包运行时的电压指数；/>为电池包运行时的电流指数权重，为电池包运行时的电流指数，通过上述，充分考虑了待利用退役电池包处于目标场景中后的运行过程的影响，从而确保最终得到的退役电池包再利用时保证目标场景的可靠性和稳定性。
其中，电池包运行时容量指数通过如下方法确定：其中：/>为接入负载后待利用电池包放电引起电池温度变化的温度系数，/>为目标场景的环境温度均值，/>为放电结束时的待利用电池包的温度，/>为测定的待利用电池包放电结束后的最大可用容量，/>为待利用电池包放电前满电状态的最大可用容量，下标i表示第i个退役电池包，/>为常系数，/>接入的负载的电阻值对电池容量的影响系数，通过上述，在确定容量指标是考虑放电过程对温度影响以及负载接入后负载阻抗对容量的影响，从而能够有效确保最终筛选结果的准确性，由于在放电中，放电过程中的环境湿度保持在目标场景的湿度均值，因此，不必考虑湿度变化的影响，但是，需要注意的是，每个电池容量指数求取后，先进行求平均值后再代入运行一致性指标中求取总的运行一致性指标。
本实施例中，电池包运行时的内阻指数：其中：/>为待利用电池包放电状态下的内阻温度系数，/>为目标场景的环境温度均值，/>为放电结束时的待利用电池包的温度，/>表示第i个电池包在放电状态下的等效直流内阻，/>为待利用电池包的等效直流内阻均值，/>为待利用电池包的放电时间，/>为放电时间系数，/>为常系数，/>为负载接入待利用电池包后负载阻值对电池包的内阻影响系数；/>为放电时长对应的常系数，为放电时长对电池内阻的影响因子，n为退役电池包的个数；
其中：；其中，/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电压值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电压值；/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电流值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电流值，在上述中，内阻采用等效内阻的方式计算更加简便，并且考虑了放电时长对内阻的影响以及负载接入后对内阻的影响，从而使得最终的内阻反应情况接近于真实内阻情况，确保最终筛选结果的准确性。
本实施例中，电池包运行时的电流指数的确定方法如下：；其中：/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电流值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电流值；
电池包运行时的电压指数确定方法如下：/>；其中：/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电压值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电压值。/>和/>的采集时刻相同，/>和/>的采集时刻相同，所谓的放电末期的某时刻，是指靠近放电结束时刻的某个时刻点，根据实际需要确定即可，同理，放电初期的某时刻，是指靠近放电开始时刻的某个时刻点，也是根据实际需要来进行设定，在上述中，基于待利用电池包的串联以及并联特征分别采用电压指数和电流指数来分别进行最终的指标判断，充分考虑了串并联的特征影响，因为串联状态下各电池的电流情况基本一致，在此时，如果仍然以电流变化来反馈，并不能真实反映，比如说：某个电池自身在放电时并不能提供足够的电流，但是，在其他电池的带动下流过该电池的电流仍然与其他电池基本一致，从而就导致最终判断结果准确性低，同理，并联中各个电池的端电压在并联式基本一致（当然，断开并联关系，各自测试端电压时，此时电压肯定不一致，但是，由于本申请中考虑的运行状态参数，需要在放电过程中考量，所以并联式在其他电池的影响下，电压较低的电池的电压不能真实反映），那么通过电流就能够准确反映出该电池的状态，从而使得最终的一致性指标可靠性更高。
本实施例中，基于退役电池包的参数信息确定退役电池包在空闲状态下的空闲一致性指标具体包括：其中：/>为退役电池包的一致性指数，/>为退役电池包的容量指数，/>为容量指数权重，/>为退役电池包的内阻指数，/>为内阻指数权重，/>为退役电池包的自放电率指数，/>为自放电率指数权重，且/>。
本实施例中，通过如下方法确定退役电池包的容量指数：其中：/>为温度系数，T为退役电池包退役前的实际环境温度均值，C为测定的最大可用容量，/>为电池包的额定容量，下标i表示第i个退役电池包，/>为湿度对容量的影响因子，/>为退役电池包的标准保存湿度，/>为退役电池包在退役前的实际湿度均值，/>表示当/>时取-，当时取+，/>为关于退役电池包退役前服役时长对容量影响的常系数，/>为服役时长对电池容量的影响因子，通过上述，不仅仅考虑温度、湿度的影响，还考虑了服役时长的影响，从而保证最终结果的准确性更高。
本实施例中，通过如下方法确定内阻指数：其中：/>为内阻温度系数，T为环境温度，/>表示第i个电池包在25℃温度下测定的直流内阻，/>为退役电池包的直流内阻均值，/>为第i个电池包的实际服役时间，/>为(1,2)区间的时间系数，/>为湿度对内阻的影响因子，/>为关于退役电池包退役前服役时长对内阻影响的常系数，/>为服役时长对电池内阻的影响因子，通过上述方式，能够更加准确的确定出内阻指数，为后续梯次利用提供准确的数据支持。
本实施例中，所述自放电率指数通过如下方式确定：/>；；其中：/>为空闲状态下采样起始时刻退役电池包的电压值，/>为空闲状态下采样终止时刻退役电池包的电压值，/>为采样起始时刻退役电池包的容量，/>为采样终止时刻退役电池包的容量，/>为采样起始时刻和终止时刻之间的时间间隔，/>为退役电池包自放电温度系数，/>为空闲状态下采样起始时刻的环境温度，/>为空闲状态下采样终止时刻的环境温度，/>为湿度系数，/>为环境湿度在采样起始时刻到终止时刻的变化值；对于自放电率来说，可以参考两种模式，一种是基于电压，一种是基于容量，无论是电压或者容量，其受到温度和湿度影响的变化并不总保持完全一致，如果采用单一的方式，其误差大，通过上述方式，能够确保最终结果的精确性。
本实施例中，基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标计算之前，判断退役电池包在放电过程中的温度变化量是否大于设定值，如是，则将该退役电池包剔除，不进行再利用配置，通过该步骤，能够对不满足要求的退役电池包直接剔除，减少计算过程，这是由于温度变化量过大，那么在放电过程收到目标场景的负载影响越大，而且，还表明了当前退役电池包的自身性能衰减也越大。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.获取退役电池包的参数信息，所述参数信息包括退役电池包的容量、退役电池包的电压以及退役电池包的内阻；
S2.获取退役电池包再利用目标场景的运行参数，所述目标场景的运行参数包括目标场景的环境湿度均值、环境温度均值、运行电压、运行电流以及负载电阻；
S3.基于退役电池包的参数信息确定退役电池包在空闲状态下的空闲一致性指标，并筛选出空闲一致性指标大于设定值的退役电池包作为待利用电池包；
S4.将待利用电池包根据目标场景的运行电压以及运行电流进行串联或者并联处理且每个待利用电池包处于满电状态；
S5.将串联或者并联后的待利用电池包接入目标场景的等效负载，该等效负载与目标场景的负载电阻值相同，并且在目标场景的环境湿度均值以及环境温度均值条件下对串联或者并联后的待利用电池包进行放电设定时长，并侦测放电过程参数；待利用电池包的放电过程参数包括放电电流、放电电压、放电开始前的容量、放电过程中温度变化量；
S6.基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标，当运行一致性指标大于设定值时，将当前待利用电池包配置于目标场景中。
2.根据权利要求1所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：根据放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标具体包括：
当待利用电池包为串联时，运行一致性指标为：当待利用电池包为并联时，运行一致性指标为：/>其中：/>为待利用电池包的运行一致性指标，/>为电池包运行时容量指数权重，/>为电池包运行时容量指数，/>为电池包运行时的内阻指数权重，/>为电池包运行时的内阻指数，/>为电池包运行时的电压指数权重，/>为电池包运行时的电压指数；/>为电池包运行时的电流指数权重，为电池包运行时的电流指数。
3.根据权利要求2所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：电池包运行时容量指数通过如下方法确定：
；其中：/>为接入负载后待利用电池包放电引起电池温度变化的温度系数，/>为目标场景的环境温度均值，/>为放电结束时的待利用电池包的温度，/>为测定的待利用电池包放电结束后的最大可用容量，/>为待利用电池包放电前满电状态的最大可用容量，下标i表示第i个退役电池包，/>为常系数，/>为接入的负载的电阻值对电池容量的影响系数。
4.根据权利要求2所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：电池包运行时的内阻指数：/>；其中：/>为待利用电池包放电状态下的内阻温度系数，/>为目标场景的环境温度均值，/>为放电结束时的待利用电池包的温度，/>表示第i个电池包在放电状态下的等效直流内阻，/>为待利用电池包的等效直流内阻均值，/>为待利用电池包的放电时间，/>为放电时间系数，/>为常系数，/>为负载接入待利用电池包后负载阻值对电池包的内阻影响系数；/>为放电时长对应的常系数，/>为放电时长对电池内阻的影响因子；其中：/>；其中，/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电压值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电压值；/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电流值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电流值。
5.根据权利要求2所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：电池包运行时的电流指数的确定方法如下：/>；其中：/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电流值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电流值；电池包运行时的电压指数/>确定方法如下：/>；其中：/>为第i个待利用电池包在放电末期某时刻的电压值，/>为第i个待利用电池包在放电初期某时刻的电压值。
6.根据权利要求1所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：基于退役电池包的参数信息确定退役电池包在空闲状态下的空闲一致性指标具体包括：其中：/>为退役电池包的一致性指数，/>为退役电池包的容量指数，/>为容量指数权重，/>为退役电池包的内阻指数，/>为内阻指数权重，/>为退役电池包的自放电率指数，/>为自放电率指数权重，且/>。
7.根据权利要求6所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：通过如下方法确定退役电池包的容量指数：/>其中：/>为温度系数，T为退役电池包退役前的实际环境温度均值，C为测定的最大可用容量，/>为电池包的额定容量，下标i表示第i个退役电池包，/>为湿度对容量的影响因子，为退役电池包的标准保存湿度，/>为退役电池包在退役前的实际湿度均值，/>表示当/>时取-，当/>时取+，/>为关于退役电池包退役前服役时长对容量影响的常系数，/>为服役时长对电池容量的影响因子。
8.根据权利要求6所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：通过如下方法确定内阻指数：其中：/>为内阻温度系数，T为环境温度，/>表示第i个电池包在25℃温度下测定的直流内阻，/>为退役电池包的直流内阻均值，/>为第i个电池包的实际服役时间，/>为(1,2)区间的时间系数，/>为湿度对内阻的影响因子，/>为关于退役电池包退役前服役时长对内阻影响的常系数，/>为服役时长对电池内阻的影响因子。
9.根据权利要求6所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：所述自放电率指数通过如下方式确定：/>；/>；其中：/>为空闲状态下采样起始时刻退役电池包的电压值，/>为空闲状态下采样终止时刻退役电池包的电压值，/>为采样起始时刻退役电池包的容量，/>为采样终止时刻退役电池包的容量，/>为采样起始时刻和终止时刻之间的时间间隔，/>为退役电池包自放电温度系数，/>为空闲状态下采样起始时刻的环境温度，/>为空闲状态下采样终止时刻的环境温度，/>为湿度系数，/>为环境湿度在采样起始时刻到终止时刻的变化值。
10.根据权利要求1所述退役电池包梯次利用配置方法，其特征在于：基于放电过程参数确定待利用电池包的运行一致性指标计算之前，判断退役电池包在放电过程中的温度变化量是否大于设定值，如是，则将该退役电池包剔除，不进行再利用配置。
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2024
- 2024-05-09 CN CN202410566356.5A patent/CN118142907A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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