本发明涉及一种能源再利用技术,特别涉及一种电动汽车退役电池模块健康状态的快速评估方法。
背景技术:
2017年我国电动汽车销量超过77万辆。电动汽车产业的快速发展,使得退役动力电池的梯次利用研究正成为一个新的研究热点。一般认为,当动力电池的容量下降到标称容量的80%左右时,由于充电频繁和里程焦虑等原因,这些动力电池就需要从电动汽车上退役下来,但退役电池仍有一定的剩余容量,仍然可以在一些储能场合被再次利用,如便携式备用电源,电动叉车电源以及可再生能源储能等方面。
由于动力电池在退役以前,已经在电动汽车上使用了若干年。而电动汽车在服役期间,运行工况千差万别,退役后的动力电池容量不一致性更加凸显,不仅仅同一品牌的车与车之间的电池存在明显的不一致性,就是同一辆车中的电池模块之间、以及电池单芯之间也具有很大的不一致性。对于电池一致性的检测方法和指标已经有较为成熟的作法。然而,要将退役电池按照电池检测标准来筛选其一致性,不仅仅耗时费力,而且其成本将大幅上升,失去了退役电池取其成本较低的本来意义。
技术实现要素:
本发明是针对退役电池再利用过程中余能检测耗时费力,成本高的问题,提出了一种电动汽车退役电池模块健康状态的快速评估方法,将电池的健康状态soh与放电过程中的电压lorenz离散度
本发明的技术方案为:一种电动汽车退役电池模块健康状态的快速评估方法,具体包括如下步骤:
1)样品n并m串的电动汽车电池模块由m个n并1串的最小电池模组构成,将荷电状态soc划分成数个区域,对于每个荷电状态soc区间中设定k个soc值,通过电池管理系统采集m个最小电池模组放电过程中,在每个荷电状态soc区间中对应k个soc值下的电压值;
2)对每个荷电状态soc区间,根据步骤1)对采集的电压值按下面公式进行荷电状态soc区间电压lorenz离散度
其中,vi为最小电池模组在soc区间的k个电压数据中的第i个电压值,i=1,2,3……k;xj为第j个最小电池模组在soc区间的k个电压数据的平均值,j=1,2……m;x0为m个最小电池模组的xj值的平均值;yj为第j个最小电池模组在soc区间的k个电压数据方差的平均值;y0为m个最小电池模组的yj值的平均值;σj为第j个最小电池模组的lorenz半径;
3)对样品n并m串的电动汽车电池模块进行寿命老化,寿命下降过程中,计算样品n并m串的电动汽车电池模块的soh,
4)通过步骤3)数据对每个荷电状态soc区间作
5)选定n并m串的退役电动汽车电池模块,选定任意一个荷电状态soc区间,通过自带的电池管理系统采集m个最小电池模组放电过程中,在每个荷电状态soc区间中对应k个soc值下的电压值,进行电压lorenz离散度
本发明的有益效果在于:本发明电动汽车退役电池模块健康状态的快速评估方法,由于电池充放电过程中的工作电压可根据电池管理系统实时采集,不需要额外采集,不增加工作量;采集的工作电压在对应的荷电状态soc区间即可,并不限定在某一soc值,更加方便;电压lorenz离散度
附图说明
图1为本发明的电池模块各并联模组电压采集示意图;
图2为本发明退役电池模块在10-15%soc时其soh与其内部最小电池模组的电压lorenz离散度
图3为本发明退役电池模块在30-35%soc时其soh与其内部最小电池模组的电压lorenz离散度
图4为本发明退役电池模块在50-55%soc时其soh与其内部最小电池模组的电压lorenz离散度
具体实施方式
本次试验采用奇瑞eq电动汽车上退役的磷酸铁锂电池模块(15p4s,15并4串),标称容量为40ah,由4串15p1s模组组成。15p1s模组额定电压为3.2v。
下面结合附图和实际实验数据进行进一步说明。首先对退役电池模块的实际容量进行标定,并计算其soh,
然后通过电池管理系统采集放电过程中电池模块内不同soc下15p1s模组的电压数据,并计算某一soc区间该15p4s电池模块的电压lorenz离散度
一般退役电池模块都为多芯串并联模组电池,因为时间使用久了,会出现电池的容量下降的现象,而且电池之间容量下降的程度是不一样的,从而使得电池之间的不一致性更加显著。一般将电动汽车退役电池再次利用需要对它们的一致性进行容量分选,以便成组后的退役电池之间的一致性较好。而对退役电池的容量标定是一件耗时耗能的工作。
为了再次利用,把原来整车上卸下来的电池包根据需要重新进行拆解,拆成需要的电池模块进行再次使用。例如原来的15并48串退役电池包,里面含有12组15并4串退役电池模块,拆解后的15并4串退役电池模块为需要再次使用的电池模块,此15并4串退役电池模块就是需要进行健康状态评估的对象。
一、容量标定及soh值计算:
利用美国bitrodeftv1-300-100型模块电池测试系统对筛选出来表面无损的退役电池模块进行容量检测,测试温度在20℃±2℃条件下,先用1×i3(i3为1/3c倍率电流,13.3a)恒流放电至截止电压为10.8v(2.7v×4),静置0.5小时,然后在以1×i3恒流充电到截止电压14.6v(3.65v×4)后进行恒压充电,当电流减小降低到0.1×i3时电池停止充电,静置0.5小时,再用1×i3进行放电,直到放电终止电压达到10.8v,静置0.5h结束,最后根据1×i3(a)的电流值和放电时间数据计算电池容量(以ah计)以及其soh值。
二、工作电压采集电压lorenz离散度
通过电池管理系统采集放电过程中15p4s电池模块内不同soc值下的4个15p1s模组的工作电压数据u1、u2、u3、u4值(图1电池模块各最小模组电压采集示意图),且选取某一soc区间,在此区间设定k个soc值,对应设定的soc值,采集4个15p1s模组在对应soc值下的电压值,产生k×m个电压,m为15p1s模组个数(m=4),k为soc区间的soc值的个数,取整数。
以拆解后的15p4s退役电池模块为例,其含有最小模组(15p1s)4个(m=4)。如soc范围在10-15%,soc值分别为10%、11%、12%、13%、14%和15%,k为6,假设在该soc范围内记录了6×4(k=6,m=4)个电压数据,根据下列公式计算该soc区间15p4s电池模块的电压lorenz离散度
其中,vi为最小电池模组在soc区间的k个电压数据中的第i个电压值,i=1,2,3……k;xj为第j个最小电池模组在soc区间的k个电压数据的平均值,j=1,2……m;x0为m个最小电池模组的xj值的平均值;yj为第j个最小电池模组在soc区间的k个电压数据方差的平均值;y0为m个最小电池模组的yj值的平均值;σj为第j个最小电池模组的lorenz半径;
用
三、某一soc区间
当soc为10-15%时,15p4s电池模块的电压lorenz离散度
当soc为30-35%时,15p4s电池模块的电压lorenz离散度
当soc为50-55%时,15p4s电池模块的电压lorenz离散度
某一soc区间的