电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台制造技术

电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台,若干个基本储能单元1分别接入并通过电力线2连接到电网4，基本储能单元1包括电动汽车废旧电池1‑1、储能单元监控系统1‑2和电池双向功率变换器1‑3，其中，电动汽车废旧电池1‑1通过电力线2与电池双向功率变换器1‑3连接，而电动汽车废旧电池1‑1和电池双向功率变换器1‑3分别通过通讯线3连接储能单元监控系统1‑2；同时，每个基本储能单元1中的储能单元监控系统1‑2分别逐一通过通讯线3与网络级储能系统监控平台5连接。可以对重要负荷供电，延长退役电池使用寿命，提高了动力电池的利用率，降低了储能电池使用成本；节能环保，控制负荷波动，提高电网电能质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及IPC分类中的H02J供电或配电的电路系统或电能存储系统，属于电动汽车电池领域对于电池剩余寿命预估管理以及梯次利用技术，尤其是电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台。
技术介绍
梯次利用正是全球提倡低碳、环保发展的大循环利用概念的一个理论分支，被誉为是循环利用的前端产物和高质化生产方式。梯次利用是指某一个已经使用过的产品已经达到原生设计寿命，再通过其他方法使其功能全部或部分恢复的继续使用过程，且该过程属于基本同级或降级应用的方式。“梯次利用”与“梯度利用、阶梯利用、降级使用”在概念上是基本一致的，但不同于翻新使用。随着新能源汽车的飞速发展，动力电池，尤其是锂电池，的回收问题也日渐显现。除燃料电池汽车外，全球电动汽车市场，其动力电池主要有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂和镍钴锰三元等类型，以锂离子电池为例，虽然其中不含汞、镉、铅等大的重金属元素，但锂离子电池的正负极材料、电解质溶液等物质对和人体健康还是有很大影响。因此，如将废旧锂离子电池采取普通的包括填埋、焚烧、堆肥等垃圾处理方法，其中的钴、镍、锂、锰等金属以及无机、有机化合物必将对大气、水、土壤造成严重的污染，具有极大的危害性。废旧锂离子电池中的物质如果进入中可造成重金属镍、钴、砷污染，氟污染，有机物污染，粉尘和酸碱污染。废旧锂离子电池的电解质及其产物，如LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、HF、P2O5等，溶剂及其分解和水解产物，如DME、甲醇、甲酸等，都是有毒有害物质，可造成身体伤害，甚至死亡。以我国前几年的动力电池技术及系统集成技术水平，这些进入市场的动力电池，一般在3-5年左右容量衰减到初始容量的80％，即将达到设计的寿命终止条件，部分一致性不好或使用工况较恶劣的，甚至达不到3年的使用寿命。2015年中国的20.69万辆车的动力电池，退役的动力汽车以平均每辆车50kWh电池来考虑，以此推算，我国最早将在2017年后，迎来动力电池退役的GWh时代，此后逐年快速递增，预计到2019年，最晚不会超过2020年，会有超过10GWh的退役动力电池规模。全球都在积极开展动力电池梯次利用方面的实验研究和工程应用，国家层面针对梯次利用的相关扶持政策、行业规范和标准，中国《节能与新能源汽车产业发展规划》中明确：“(五)加强动力电池梯级利用和回收管理。制定动力电池回收利用管理办法，建立动力电
池梯级利用和回收管理体系，明确各相关方的责任、和义务。引导动力电池生产企业加强对废旧电池的回收利用，鼓励发展专业化的电池回收利用企业。严格设定动力电池回收利用企业的准入条件，明确动力电池收集、存储、运输、处理、再生利用及最终处置等各环节的技术标准和管理要求。加强监管，督促相关企业提高技术水平，严格落实各项环保，重金属污染。”美国EnerDel公司和日本伊藤忠商事在部分新建公寓中推广梯次利用电池。2002年，美国国家能源部首次立项委托Sandia国家实验室开展车用淘汰电池的二次利用研究，该项目主要针对电池梯次利用的领域、过程及步骤、经济性、示范规模进行初步研究。2010年，美国可再生能源国家实验室(National Renewable Energy Laboratory)开始进行插电式混合动力汽车及纯电动汽车用锂离子电池二次利用的研究，提出淘汰电池可以用在风力发电、光伏电池、边远地区电源等。美国创业公司FreeWire推出了一款电动汽车充电宝产品，充电对象是所有的电动汽车，这款产品名为Mobi Charger，装有滚轮方便移动，主要面向写字楼等工作区域。日产汽车和住友集团合资成立了4R Energy公司，从事电动汽车废弃电池的再利用，在日本和美国销售或租赁的日产Leaf汽车的二手电池用于住宅和商用的储能设备。欧洲各国也进行了相应的探索。博世集团利用宝马的ActiveE和i3纯电动汽车退役的电池建造2MW/2MWh的大型光伏电站储能系统。该储能系统由瓦滕福公司负责运行和。该项目将建在，预期将于2015年年末投入使用。2010年TUV南德意志集团受到Germany Federal Institute forBuilding的委托，参与电动汽车电池阶梯利用的研究项目，并在建立储能应用示范工程。该项目得到能源与气候研究机构的资金支持。相关的专利申请和报道部分公开了其中一些试验项目和研发和创新。已公开的专利申请中有少量的相关技术方案，包括：中国电力科学研究院和国家电网公司申请的201510674348.3提供含梯次利用电池的多类型储能系统能量管理方法和系统，该方法包括：(1)接收储能电池相关运行数据；(2)存储和管理所述储能电池相关运行数据；(3)随机确定储能电池的功率分配系数；(4)基于自适应功率分配方法，计算储能电池总功率分配给梯次利用动力电池储能系统和锂电池储能系统的功率值；(5)实时调节所述储能电池的功率分配系数；(6)修正储能电池功率命令值；(7)输出所述储能电池功率命令值。国家电网公司、山东电力集团公司济南供电公司和山东鲁能智能技术有限公司申请的201320453722.3一种基于电池梯次利用的储能系统，它包括交流转直流装置、梯次利用电池组、直流转交流装置、电池组管理系统BMS和监控终端，所述的交流转直流装置、梯
次利用电池组和直流转交流装置串连接在市电与用户负荷之间的电路中，所述电池组管理系统BMS与梯次利用电池组连接，所述监控终端分别与交流转直流装置、直流转交流装置和电池组管理系统BMS连接。宁德时代新能源科技有限公司申请的201410612893.5公开了一种电池模组梯次利用系统及其使用方法，所述系统包括电动汽车、储能电柜及通用电池模组，所述电动汽车和所述储能电柜分别具有电动汽车电池模组安装装置和储能电柜电池模组安装装置，所述通用电池模组与所述电动汽车电池模组安装装置和储能电柜电池模组安装装置均适配安装。国家电网公司和江西省电力科学研究院申请的201310261893.0公开一种废旧动力电池梯次利用筛选方法，所述方法步骤为：(1)对废旧动力电池组进行充电，使其荷电状态SOC为15％-80％；(2)检测每一只单体电池的开路电压及内阻；(3)将上述废旧动力电池单体并联，直至其开路电压基本相同，与并联前单体电池的开路电压对比，并记录电压升降情况；然后将废旧单体电池及标准单体电池在温度为30℃-55℃条件下搁置3-7天或者室温下搁置10-30天，检测其开路电压及内阻；(4)对比废旧动力电池单体外观、开路电压、内阻、电压降及健康状态，对废旧动力电池单体进行分级，同一级的电池组与储能电网配合使用。国家电网公司、山东电力集团公司济南供电公司和山东鲁能智能技术有限公司申请的201320451990.1公开了一种基于电池梯次利用的微网储能系统，它包括梯次利用电池组、并网逆变器、离网逆变器、电池组管理系统和监控终端；配电系统通过所述并网逆变器向所述梯次利用电池组充电，梯次利用电池组通过离网逆变器向负荷供电；所述监控终端对所述梯次利用电池组、并网逆变器和离网逆变器进行安全监控，并控制梯次利用电池组的充放电。浙江工业大学申请的201310586709.X公交电动汽车及其梯次利用电池集群的V2G可用容量评估方法，包括如下步骤：确定目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台,其特征在于，若干个基本储能单元(1)分别接入并通过电力线(2)连接到电网(4)，基本储能单元(1)包括电动汽车废旧电池(1‑1)、储能单元监控系统(1‑2)和电池双向功率变换器(1‑3)，其中，电动汽车废旧电池(1‑1)通过电力线(2)与电池双向功率变换器(1‑3)连接，而电动汽车废旧电池(1‑1)和电池双向功率变换器(1‑3)分别通过通讯线(3)连接储能单元监控系统(1‑2)；同时，每个基本储能单元(1)中的储能单元监控系统(1‑2)分别逐一通过通讯线(3)与网络级储能系统监控平台(5)连接。

【技术特征摘要】
1.电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台,其特征在于，若干个基本储能单元(1)分别接入并通过电力线(2)连接到电网(4)，基本储能单元(1)包括电动汽车废旧电池(1-1)、储能单元监控系统(1-2)和电池双向功率变换器(1-3)，其中，电动汽车废旧电池(1-1)通过电力线(2)与电池双向功率变换器(1-3)连接，而电动汽车废旧电池(1-1)和电池双向功率变换器(1-3)分别通过通讯线(3)连接储能单元监控系统(1-2)；同时，每个基本储能单元(1)中的储能单元监控系统(1-2)分别逐一通过通讯线(3)与网络级储能系统监控平台(5)连接。2.如权利要求1所述的电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台，其特征在于，电动汽车废旧电池(1-1)从某辆电动汽车上更换下来，利用GMDE系统控制器和原有的BMS进行通讯，完成(1-2)次充放电循环，检查每个电芯电压情况，然后，判断电芯一致性，如果一致性非常差，则进行完全拆解，重新分选利用，这种电池不宜超过总数的20％；如果电池组中存在个别电池一致性较差，则将异常电池直接旁路或移除，这种电池组不宜超过总数的30％；如果一致性较好，则直接和GMDE PCS配合构成节本储能单元。3.如权利要求2所述的电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台，其特征在于，通过采用最小二乘法构建动力电池的退化趋势方程取代状态转换方程从而得到PF预测算法所需的新粒子；在后续预测步骤中PF的观察数据可通过AR模型的结果作为观测值的参考。4.如权利要求1和2所述的电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台，其特征在于，对于电动汽车废旧电池(1-1)进行梯次利用的寿命预测，首先，获得电池容量的训练数据样本，由电池容量的训练数据样本，得到最小二乘法回归替代状态方程，再进一步分别得到AR模型多步预测结果，由转换方程迭代繁殖新粒子继而更新观测值，更新粒子权重，预测结束后，通过预测的试验进行预测结果输出，未通过预测的试验，在进行初始化粒子后，从转换方程迭代繁殖新粒子开始重复观测和预测。其中，由电池容量的训练数据样本另一路径直接到AR模型多步预测结果，而且，由AR模型多步预测结果另一路直接到更新观测值；其中，得到电池容量的训练数据样本方法为首先针对全新的动力电池，通过最小二乘法、粒子滤波和自回归模型融合算法的锂离子电池剩余寿命预测方法，建立相关模型；然后，通过采用最小二乘法构建动力电池的退化趋势方程取代状态转换方程从而得到基于粒子滤波框架预测方法所需的新粒子，进而实现对电池剩余寿命的预估。5.如权利要求1所述的电动汽车退役电池梯次复用网络级双向储能监管平台，其特
\t征在于，得到电池容量的训练数据样本后的寿命估算方法具体过程如下：利用最小二乘法，首先对新电池容量的训练数据进行回归，选用三次多项式函数形式对容量数据进行拟合，得到容量的退化曲线，并作为PF的状态转换方程；由AR模型获得剩余容量的多步预测结果；初始化PF算法，设置相关参数如样本点数N，失效门限Elow；初始化粒子集，令k＝1，产生粒子；开始迭代过程，由最小二乘法回归得到的状态转换方程繁殖新粒子Xik；由AR模型训练得到多步预测电池容量值作为迭代预测过程中新的观测值Zik；重要性采样：计算权值： ω k i = ω k - 1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑铎，薄涛，
申请(专利权)人：上海煦达新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31