本發(fā)明涉及一種基于運(yùn)營大數(shù)據(jù)的退役動力電池?zé)o拆解再次利用篩選方法。
背景技術(shù)：
：鋰離子動力電池，是電動汽車的動力之源，具有高能量、高功率、高倍率放電、工作溫度范圍寬、使用壽命長等特點(diǎn)。電動汽車用動力電池，是由多個(gè)單體電池組成動力電池模塊，再由動力電池模塊按照一定的串并聯(lián)方式裝配在電池箱內(nèi)。通常來講，一輛電動汽車動力電源由數(shù)個(gè)電池箱串聯(lián)而成，涉及到數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)電性能一致性較好的動力電池單體。動力電池決定著電動汽車的性能，一般規(guī)定動力電池容量衰減到初始容量的80％，為了保障電動汽車的行駛需要和安全需要，應(yīng)及時(shí)更換動力電池。隨著電動汽車的保有量逐步提升，退役電池越來越多，如何處理和利用退役動力電池就成為一個(gè)迫待解決的問題。如果全部報(bào)廢處理，沒有盡量發(fā)揮其殘余價(jià)值，會提高電動汽車的使用成本。動力電池二次利用，是指將退役電池剩余的容量性能使用于其性能滿足的其他應(yīng)用領(lǐng)域。然而，從電動汽車上退役下來的動力電池，健康狀態(tài)并不一致，不能直接拿來進(jìn)行二次利用，必須進(jìn)行嚴(yán)格篩選，剔除出一致性較差和健康狀態(tài)不合格的問題電池，只有通過合理的篩選，二次利用才能保障其價(jià)值充分發(fā)揮。中國電力科學(xué)研究院的專利申請CN201110410608.8《一種電動汽車動力電池梯次利用的分級方法》，提出一種將動力電池分級的理論方法，對檢測動力電池物理和化學(xué)屬性有指導(dǎo)作用，但實(shí)際操作可行性比較低，不容易實(shí)現(xiàn)，即便實(shí)現(xiàn)所述檢測，也易對電池本身造成破壞。201410466151.6《一種廢舊電池梯次使用的篩選方法》、201310261893.0《一種廢舊動力電池梯次利用篩選方法》等發(fā)明專利，都提出把動力電池模組進(jìn)行拆解，拆解出單體動力電池，再重新進(jìn)行分選配組，這種方法從理論和技術(shù)上來說都可以實(shí)現(xiàn)，但是拆解、篩選、分容、配組、再組裝過程工作量很大，為動力電池的梯次利用增加了使用成本。使用成本過高，就會大大削減退役電池梯次利用的價(jià)值?，F(xiàn)階段對于廢舊動力電池的篩選，仍沒有明確的定義和方法。如何將這些還具有大部分容量的電池合理的再次使用是一個(gè)非常有價(jià)值和意義的研究。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于運(yùn)營大數(shù)據(jù)的退役動力電池?zé)o拆解再次利用篩選方法，該方法通過運(yùn)營大數(shù)據(jù)分析、外觀、自放電、一致性等電池的數(shù)據(jù)分析和特性測試，淘汰沒有二次利用價(jià)值的電池組，使剩余動力電池組繼續(xù)二次使用。該方法既合理利用了動力電池的剩余能量，又不需要對電池進(jìn)行拆解，提高動力電池的利用效率，且大大降低了退役電池的使用成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于運(yùn)營大數(shù)據(jù)的退役動力電池?zé)o拆解再次利用篩選方法，包括以下步驟：(1)將退役動力電池箱開蓋檢查，根據(jù)外觀特性對開蓋后的動力電池箱進(jìn)行篩選，過濾掉外觀有損傷的電池箱；(2)對電池箱進(jìn)行自放電測試，根據(jù)電池箱的電池組自放電參數(shù)，標(biāo)記內(nèi)部放電的電池模塊，并剔除內(nèi)部短路的電池箱；(3)進(jìn)行活化處理，測試電池組容量，對進(jìn)行容量分級；對電池組內(nèi)的電池模塊進(jìn)行一致性評估，根據(jù)一致性評估參數(shù)進(jìn)行分級；讀取歷史運(yùn)營數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)各個(gè)電池組的使用記錄參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并評估其健康狀態(tài)；(4)根據(jù)評估結(jié)果，設(shè)定等級閾值，篩選出滿足設(shè)定閾值的動力電池組。所述步驟(1)中，排查電池箱及箱內(nèi)電池模塊外觀是否完好，有無破損，有無變形、有無污漬、有無銹蝕以及有無電池鼓包現(xiàn)象。所述步驟(1)中，對電池箱進(jìn)行灰塵清理和在光線良好的條件下進(jìn)行觀察。所述步驟(2)中，將挑選出來的外觀合格的電池組充至滿電狀態(tài)，靜置后，以設(shè)定電流放電至規(guī)定的電池組放電電壓，記錄電池組放電容量,然后再將電池組重新充滿電，在室溫狀態(tài)下擱置一定時(shí)間，然后以相同放電過程進(jìn)行放電，記錄電池放電容量，根據(jù)兩次放電容量評估電池組自放電率，淘汰自放電率超過設(shè)定值的電池箱。所述步驟(3)中，具體步驟包括：(3-1)將電池組以I10電流充至滿電狀態(tài)，靜置后，以I10電流放電至規(guī)定的電池放電電壓；(3-2)活化處理后，將電池組以I3電流充至滿電狀態(tài)，靜置后，以I3電流放電至規(guī)定的電池放電電壓，記錄電池組放電容量及放電曲線；(3-3)根據(jù)電池組放電容量進(jìn)行分級。所述步驟(3-2)中，放電曲線包括電池組電壓--容量曲線和各電池模塊電壓--時(shí)間曲線。所述步驟(3)中，一致性評估包括以下步驟：(3-a)根據(jù)電池組的放電曲線，選擇某階段某點(diǎn)，記錄該點(diǎn)電池組電壓值V，及各電池模塊的電壓值，計(jì)算電池模塊放電電壓標(biāo)準(zhǔn)差及標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)；(3-b)根據(jù)電壓標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，對電池一致性進(jìn)行評估分級。所述步驟(3-a)中，計(jì)算各個(gè)電池模塊電壓值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)差與各個(gè)電池模塊電壓值的平均值的比值。所述步驟(3)中，對于電池組健康狀態(tài)評估包括：(3-i)數(shù)據(jù)分析并統(tǒng)計(jì)動力電池組退役前循環(huán)次數(shù)；(3-ii)數(shù)據(jù)分析并統(tǒng)計(jì)動力電池組退役前電池維護(hù)次數(shù)及維護(hù)原因；(3-iii)數(shù)據(jù)分析并統(tǒng)計(jì)動力電池組退役前故障次數(shù)及故障原因；(3-iv)按照動力電池退役前循環(huán)次數(shù)、運(yùn)營期間維護(hù)次數(shù)及維護(hù)原因、故障次數(shù)及故障原因，對動力電池組健康狀態(tài)進(jìn)行分級。本發(fā)明所述的電池模塊，為電池箱內(nèi)最小模塊單元，也是最小電壓檢測單元。本發(fā)明所述的退役動力電池組，是指規(guī)模化的充換電站集中應(yīng)用的動力電池組，在退役前的壽命周期內(nèi)，電池管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)會對電動汽車及動力電池所有運(yùn)營數(shù)據(jù)都有完整的記錄。本發(fā)明所剔除的動力電池組，可拆解成為動力電池模塊或單體，進(jìn)行再次篩選、評估、重新分容配組后進(jìn)行二次應(yīng)用。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過分析電動汽車退役動力電池的特性，基于對整個(gè)電池組壽命周期間的運(yùn)營大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，評估動力電池健康狀態(tài)，提出一種無需拆解動力電池組的二次利用的篩選方法。該方法可充分發(fā)揮電動汽車退役動力電池的剩余性能，省去了中間拆解、配組的成本，提高動力電池二次利用的經(jīng)濟(jì)性。附圖說明圖1是本發(fā)明的流程圖。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。一種動力電池梯次利用的分析方法，包括以下步驟：A：退役動力電池組外觀篩查。將退役動力電池箱開蓋檢查，根據(jù)外觀特性對開蓋后的動力電池箱進(jìn)行篩選，篩選外觀無異常的電池箱進(jìn)入下一步。B：退役動力電池組進(jìn)行自放電測試，根據(jù)電池組自放電參數(shù)，標(biāo)記內(nèi)部放電的電池模塊，并剔除內(nèi)部短路的電池箱。C：對退役動力電池組進(jìn)行活化處理，測試電池組容量，根據(jù)容量分級并打分。D：對電池模塊進(jìn)行一致性評估，根據(jù)一致性評估參數(shù)進(jìn)行分級并打分。E：針對充換電站運(yùn)營數(shù)據(jù)庫內(nèi)海量運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對動力電池組健康狀態(tài)進(jìn)行分級并打分。F：綜合以上C、D、E各項(xiàng)分?jǐn)?shù)，篩選出可不進(jìn)行拆解，直接進(jìn)行二次應(yīng)用的動力電池組。以某電動公交車換電站20套動力電池組的磷酸鐵鋰電池為例，介紹本發(fā)明所述電池健康評估及篩選方法。電動公交車每套電池組共有9個(gè)電池箱組成，其中5個(gè)大箱(76.8V/300Ah)，4個(gè)小箱(38.4V/300Ah)，共168個(gè)電池模塊，每個(gè)模塊有5塊60Ah的單體電池串聯(lián)而成，電池單體標(biāo)稱電壓3.2V、終止充電電壓是3.6V、終止放電壓是2.0V。本發(fā)明所述的退役動力電池組，在退役前的整個(gè)壽命周期內(nèi)，電池管理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)會對電動汽車及動力電池所有運(yùn)營數(shù)據(jù)都有完整的記錄。更具體地：外觀篩查：外觀檢查過程中，電池箱開蓋后，要先對電池箱內(nèi)積灰進(jìn)行清理，清理完畢后開始觀察電池外觀。外觀識別需在良好的光線條件下進(jìn)行，篩選出認(rèn)為有梯次利用價(jià)值的動力電池組。通過目測，觀察電池箱及電池模塊有無破損，有無變形，有無銹蝕，有無電池鼓包現(xiàn)象。電池外觀篩查過程也是自檢過程，若發(fā)現(xiàn)有螺絲未擰緊、表面污垢現(xiàn)象，應(yīng)立即糾正。自放電篩選：室溫下，將電池箱內(nèi)電池組以I3電流充至滿電狀態(tài)，靜置2h后，以I3電流放電至規(guī)定的電池組放電電壓，記錄電池組放電容量C1,再將電池組重新充滿電，在室溫狀態(tài)下擱置28天，然后以I3電流放電至規(guī)定的電池組放電電壓，記錄電池組放電容量C2；根據(jù)自放電率計(jì)算公式：自放電率＝(C1-C2)/C1*100％篩選出自放電率高于20％的電池組，直接淘汰?；罨幚恚簩㈦姵叵鋬?nèi)電池組以I10電流充至滿電狀態(tài)，靜置2h后，再以I10電流放電至規(guī)定的電池組放電電壓。容量測試：活化處理后，將電池箱內(nèi)電池組以I3電流充至滿電狀態(tài)，靜置2h后，以I3電流放電至規(guī)定的電池組放電電壓，記錄電池箱內(nèi)電池組放電容量及放電曲線。放電曲線，包括電池組電壓--容量曲線，也包括各電池模塊電壓--時(shí)間曲線。表1根據(jù)放電容量與動力電池組初始容量的比值將電池組放電容量進(jìn)行分級，并且打分。表1電池組放電容量分級打分標(biāo)準(zhǔn)容量區(qū)間≥78％75％-78％70％-75％65％-70％65％-70％≤60％分?jǐn)?shù)543210一致性評估：根據(jù)電池組容量測試過程中的放電曲線，選擇某階段某點(diǎn)，記錄該點(diǎn)電池組電壓值V，及各電池模塊電壓Vn(n為電池組內(nèi)電池單元的個(gè)數(shù))，根據(jù)下列公式計(jì)算電池模塊放電電壓標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)其中，標(biāo)準(zhǔn)差根據(jù)電壓標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，對電池箱一致性進(jìn)行分級，分為六個(gè)級別，按照一致性由高到低打分，最高分為5分，依次遞減，最低分為0分。大數(shù)據(jù)分析：電動汽車充換電站內(nèi)動力電池實(shí)行集中運(yùn)營維護(hù)和管理，每一箱電池、每一輛電動汽車都有屬于自己唯一的編碼，在實(shí)際運(yùn)營過程中，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和計(jì)量。電池管理系統(tǒng)集電動汽車電池狀態(tài)監(jiān)測(電壓、電流、溫度)、絕緣監(jiān)測、熱管理、電池均衡、電池剩余容量SOC、故障告警等功能于一體，系統(tǒng)通過CAN總線可于整車控制器、電機(jī)控制器、能量控制系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、車載顯示系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過通信平臺進(jìn)行集中上傳和處理，進(jìn)行集中保存，同時(shí)可進(jìn)行追溯。針對充換電站運(yùn)營數(shù)據(jù)庫內(nèi)海量運(yùn)營數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，電池箱內(nèi)電池組健康狀態(tài)評估包括如下步驟：E1)數(shù)據(jù)分析并統(tǒng)計(jì)動力電池組退役前循環(huán)次數(shù)；E2)數(shù)據(jù)分析并統(tǒng)計(jì)動力電池組退役前電池維護(hù)次數(shù)及維護(hù)原因E3)數(shù)據(jù)分析并統(tǒng)計(jì)動力電池組退役前故障次數(shù)及故障原因；E4)按照動力電池退役前循環(huán)次數(shù)、運(yùn)營期間維護(hù)次數(shù)及維護(hù)原因、故障次數(shù)及故障原因等參數(shù)，對動力電池箱健康狀態(tài)進(jìn)行評價(jià)并分級，分為六個(gè)級別，按照健康狀態(tài)由高到低打分，最高分為5分，依次遞減，最低分為0分。綜合評估：根據(jù)動力電池容量、一致性和健康狀態(tài)評估的分?jǐn)?shù)，篩選可以直接進(jìn)行二次應(yīng)用的動力電池箱。而本發(fā)明所剔除的動力電池箱，可進(jìn)行拆解，拆解成為動力電池模塊或單體，進(jìn)行篩選、評估、分容、配組后進(jìn)行二次應(yīng)用。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3