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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