CN107755294A - 退役动力电池包的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了退役动力电池包的筛选方法,包括:步骤1,在电池包开路状态下或充放电时,在电池包的正负极上加载有频率的电流或电压扰动;步骤2,测量获得预订频率时的各阻抗Z;步骤3,通过测量获得各阻抗Z依据计算出Rct和Ro;其中:Rct是电池包的电荷转移电阻;Cdl是电池包的双电层电容;Ro是电池包和测量***中所有纯欧姆电阻的总和;f是频率,ω是径向频率且ω=2πf;j是‑1的平方根;步骤4,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命。它具有如下优点:既能简便、快速地筛选、鉴别、组合退役动力电池,又能在电池梯次利用的过程中,对电池包的健康水平和寿命作出合理的诊断。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力电池包技术领域,尤其涉及一种退役动力电池包的筛选方法。
背景技术
退役动力电池包的健康水平(SOH)会因车辆行驶历史、保养、储存状况而不同。多数退役动力电池包缺乏使用记录,使梯次利用开展困难。目前的流行鉴定方法是:通过全充全放计量安时数(Ah),对比计量的安时数(Ah)与产品标牌上的安时数并给出该对比。该方法存在有如下不足:1、测量精度低;2、需耗费大量时间和人力,以及所需要的厂房面积和设备,不具有大规模应用的前景。因此行业中需要一种能够简便、快速地筛选、鉴别、组合退役动力电池的方法。
发明内容
本发明提供了退役动力电池包的筛选方法,其克服了背景技术中退役动力电池包的筛选方法所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是:
退役动力电池包的筛选方法,包括:
步骤1,在电池包开路状态下或充放电时,在电池包的正负极上加载有频率的电流或电压扰动;
步骤2,测量获得预订频率时的各阻抗Z;
步骤3,通过测量获得各阻抗Z依据计算出Rct和Ro;其中:Rct是电池包的电荷转移电阻;Cdl是电池包的双电层电容;Ro是电池包和测量***中所有纯欧姆电阻的总和;f是频率,ω是径向频率且ω=2πf;j是-1的平方根;
步骤4,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命。
一实施例之中:该步骤2中,至少测量获得高频率和低频率的阻抗Z;在高频率时,Cdl->∞,高频率Z≈Ro;在低频率时,Cdl->0,Z≈Rct+Ro。
一实施例之中:该步骤1之前还包括:
步骤11,检测电池包的开路电压,并判断检测的开路电压和电池包铭牌上记载的开路电压是否一致,如一致则执行步骤12;
步骤12,电池包连接负载,并检测电池包是否进行充放电,如果进行充放电则执行步骤1。
一实施例之中:该步骤4包括:
步骤41,将电池包装入网以运营;
步骤42,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命;
步骤43,检测电池包是否需要故障维护,如果需要则排除故障并执行步骤41,否则执行步骤44;
步骤44,判断电池包是否满足经济模式,如果满足则执行步骤41。
一实施例之中:该步骤11中如不一致则维修电池包或回收处理电池包,该步骤12中如没有进行充放电则维修电池包或回收处理电池包。
一实施例之中:该步骤43中如果故障没有排除则回收处理电池包;该步骤44中如果不满足经济模式则回收处理电池包。
本技术方案与背景技术相比,它具有如下优点:
测量获得预订频率时的各阻抗Z,通过测量获得各阻抗Z计算出Rct和Ro,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命,既能简便、快速地筛选、鉴别、组合退役动力电池,又能在电池梯次利用的过程中,对电池包的健康水平和寿命作出合理的诊断,同时可以结合梯次利用的商业模式,对电池包的剩余寿命(remaining useful life,RUL)作出决定,也提供了理论依据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是电池包的简化的模型电路。
图2是电池包的阻抗的采用Nyquist图。
具体实施方式
退役动力电池包的筛选方法,包括:
步骤11,检测电池包的开路电压,并判断检测的开路电压和电池包铭牌上记载的开路电压是否一致,如一致则执行步骤12,如不一致则维修电池包或回收处理电池包;
步骤12,电池包连接负载,并检测电池包是否进行充放电,如果进行充放电则执行步骤1,如没有进行充放电则维修电池包或回收处理电池包;
步骤1,在电池包的开路状态下或充放电时,对电池包的正负极上加载有频率的电流或电压扰动;并记录输出的相应电压或电流变化;根据需要:其中,电流扰动可以是以交流或直流性质;电压或电流的扰动幅度可以是电池包标称值的0.001-50%;
步骤2,通过扰动产生的电压或电流变化,测量获得预订频率时的各阻抗Z;
步骤3,通过测量获得各阻抗Z依据计算出Rct和Ro;其中:Rct是电池包的电荷转移电阻;Cdl是电池包的双电层电容;Ro是电池包和测量***中所有纯欧姆电阻的总和;f是频率,ω是径向频率且ω=2πf;j是-1的平方根;
步骤4,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命,具体来说,所述步骤4包括:
步骤41,将电池包装入网以运营;
步骤42,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命;
步骤43,检测电池包是否需要故障维护,如果需要则排除故障并执行步骤41,否则执行步骤44,如果故障没有排除则回收处理电池包;
步骤44,判断电池包是否满足梯次利用电站的经济模式,如果满足则执行步骤41,该步骤44中如果不满足经济模式则回收处理电池包。
本具体实施方式之中:该步骤2中,至少测量获得高频率和低频率的阻抗Z;在高频率时,Cdl->∞,高频率Z≈Ro;在低频率时,Cdl->0,Z≈Rct+Ro。
本具体实施方式之中,筛选方法采用的是电化学阻抗分析(electrochemicalimpedance spectroscopy,简称EIS),它是一种非破坏性的电芯分析方法。测试的原理是:在电池包开路状态下或充放电时,在电芯的正负极上加载有频率的电流或电压扰动,扰动所产生的电流或电压的相对偏移量与电芯的各阻抗成分有关。而各阻抗的数值会随着电芯的年龄而变化,从而提供了对电芯寿命评价的依据。
电池包的简化的模型电路如图1所示,Rct是整个电池包的电荷转移电阻(chargetransfer resistance),表示在锂离子嵌入时在电极表面电荷转移的电阻;Cdl是电池包的双电层电容(electrical double–layer capacitance),这种电容行为是由于在电极附近的离子和电子的分离造成的;Ro是欧姆电阻(Ohmic resistance),代表电池包的***和测量***中所有纯欧姆电阻的总和。其中:因为每个电池包包含多个以串并联相连的电芯,并且每个电芯有阳极和阴极的参数,本具体实施方式处理方式是将所有的电芯阴阳极参数合并,视电池包是一个“大电芯”。当EIS的扰动频率在中高范围内,以上的模型是成立的。以上参数在电池老化时会呈非线性的增大。因此澄清电池老化和Rct、Cdl,和Ro的关系对筛选动力电池包,估算SOH和预测RUL至关重要。
图2是电池包的阻抗的采用Nyquist图,这也是EIS方法的具体体现。其中纵坐标是阻抗Z的虚部;横坐标是阻抗Z的实部。曲线上的每一个点是不同扰动频率下阻抗的测量值。
图2中:在A点,因为频率很大,Cdl->∞,Z≈Ro;在B点,因为频率很小,Cdl->0,Z≈Rct+Ro。因此,通过分析在不同频率下的阻抗,可以定量地确定某个电池包的电荷转移电阻Rct和欧姆电阻Ro,并以此间接地预测电池包的健康水平SOH和剩余寿命RUL。其中:因为阻抗、电阻随电池包的使用而逐渐升高,EIS扫描可以在短时间内获得所需要的电池包寿命参数,如果将电池梯次利用的商业模式考虑在内,可以确定电池包的剩余寿命,并帮助及时作出维护或进行第三梯次利用的决定。
以上所述,仅为本发明较佳实施例而已,故不能依此限定本发明实施的范围,即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (6)
1.退役动力电池包的筛选方法,其特征在于:包括:
步骤1,在电池包开路状态下或充放电时,在电池包的正负极上加载有频率的电流或电压扰动;
步骤2,测量获得预订频率时的各阻抗Z;
步骤3,通过测量获得各阻抗Z依据计算出Rct和Ro;其中:Rct是电池包的电荷转移电阻;Cdl是电池包的双电层电容;Ro是电池包和测量***中所有纯欧姆电阻的总和;f是频率,ω是径向频率且ω=2πf;j是-1的平方根;
步骤4,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命。
2.根据权利要求1所述的退役动力电池包的筛选方法,其特征在于:该步骤2中,至少测量获得高频率和低频率的阻抗Z;在高频率时,Cdl->∞,高频率Z≈Ro;在低频率时,Cdl->0,Z≈Rct+Ro。
3.根据权利要求1所述的退役动力电池包的筛选方法,其特征在于:该步骤1之前还包括:
步骤11,检测电池包的开路电压,并判断检测的开路电压和电池包铭牌上记载的开路电压是否一致,如一致则执行步骤12;
步骤12,电池包连接负载,并检测电池包是否进行充放电,如果进行充放电则执行步骤1。
4.根据权利要求1或2或3所述的退役动力电池包的筛选方法,其特征在于:该步骤4包括:
步骤41,将电池包装入网以运营;
步骤42,通过Rct和Ro预测电池包的健康水平和剩余寿命;
步骤43,检测电池包是否需要故障维护,如果需要则排除故障并执行步骤41,否则执行步骤44;
步骤44,判断电池包是否满足经济模式,如果满足则执行步骤41。
5.根据权利要求4所述的退役动力电池包的筛选方法,其特征在于:该步骤11中如不一致则维修电池包或回收处理电池包,该步骤12中如没有进行充放电则维修电池包或回收处理电池包。
6.根据权利要求4所述的退役动力电池包的筛选方法,其特征在于:该步骤43中如果故障没有排除则回收处理电池包;该步骤44中如果不满足经济模式则回收处理电池包。
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