一种基于样本标签的退役锂电池分类方法技术

本发明专利技术提供了一种基于样本标签的退役锂电池分类方法，其特征在于，包括以下步骤：以退役锂电池的容量与内阻信息为指标，结合新锂电池的标准容量与内阻信息，生成样本标签集Ax；计算样本标签集Ax中每个样本与各个样本标签之间的欧式距离；对于每一个样本，比较该样本到各个样本标签的距离，得到最小距离及相对应的样本标签，样本标签的分类即为该样本的分类；根据分类结果指导锂电池的重组与梯次利用。本发明专利技术的有益之处为可以提高面向梯次利用的退役锂电池分类的合理性，进而提高退役锂电池梯次利用的安全性与经济性。

A Classification Method of Retired Lithium Batteries Based on Sample Label

【技术实现步骤摘要】
一种基于样本标签的退役锂电池分类方法
本专利技术属于资源回收利用领域，具体涉及一种基于样本标签的退役锂电池分类方法。
技术介绍
锂电池是目前电动汽车的首选动力电池。按照新能源商用车电池平均3年、乘用车电池平均5年的最佳在役时间计算，从2018年开始我国动力锂电池进入规模化退役期。据中国汽车技术中心预测，我国到2020年新能源汽车电池累计报废量将达到24.8万吨，至2024年这一数量可能达到100万吨。退役锂电池如果处理不当对环境与人体健康有一定的污染与危害，随着退役电池数量的增大，污染的累积效应会剧增。因此，我国退役动力锂电池的环保安全处置刻不容缓，迫切需要加快发展梯次利用及无害化处理产业。此外，从电动汽车上退役下来的锂电池还具有80％的容量，完全可以将这些电池应用于其他动力性要求低于电动汽车的场合，实现梯次利用，最大化锂电池的全生命价值，降低锂电池的使用成本，具有巨大的环保价值与经济价值。梯次利用前对退役锂电池进行合理分类至关重要。目前文献对锂电池的分类方法的报道较少。申请人认为退役锂电池的分类不是简单的分类问题，应该考虑退役电池在整个生命周期内所处的阶段，设置相应的样本标签，以样本标签为基础进行分类。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提高退役锂电池分类的合理性，进而提高退役锂电池梯次利用的经济性与安全性。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于样本标签的退役锂电池分类方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以退役锂电池的容量与内阻信息为指标，结合新锂电池的标准容量与内阻信息，生成样本标签集Ax，样本标签集Ax的生成方法为：步骤S101、以锂电池的内阻及内阻的增长率为横坐标、容量及容量的衰减率为纵坐标建立直角坐标系；步骤S102、依据退役锂电池的容量与内阻信息，在建立的直角坐标系标注出每个退役锂电池，每个标注点为一个样本；同时，依据新锂电池的标准容量与内阻信息，在建立的直角坐标系画出多条容量衰减线与多条内阻增长线，由容量衰减线及内阻增长线将直角坐标系所在的内阻-容量平面划分为不同的子区域；步骤S103、算出每个子区域的几何中心，并寻找与该几何中心距离最近的样本点，并把该样本点标注为该子区域的样本标签；如果当前子区域内无样本点，则当前区域内无样本标签，所有的子区域上的样本标签构成了样本标签集Ax；步骤S2：计算样本标签集Ax中每个样本与各个样本标签之间的欧式距离；步骤S3：对于每一个样本，比较该样本到各个样本标签的距离，得到最小距离及相对应的样本标签，样本标签的分类即为该样本的分类；步骤S4：根据分类结果指导锂电池的重组与梯次利用。优选地，步骤S102中，得到7条所述容量衰减线与5条所述内阻增长线，从而将所述内阻-容量平面分为24个子区域，其中，7条容量衰减线分别为100％、80％、70％、60％、50％、40％、0％；5条内阻增长线分别为100％、150％、200％、250％、300％。优选地，步骤S2中，第i个样本与第x个样本标签之间的欧式距离为dix，则有：式中，yc，i及yr，i分别为第i个样本的容量值与内阻值；ac，x及ar，x分别为第x个样本标签的容量值与内阻值；k1及k2分别为距离系数，为了保证重组后的电池具有较好的一致性，k1≤1，k2≤1。优选地，k1及k2遵循如下原则：原则一)对于功率-能量型应用，k1＝k2＝1；原则二)对于功率型应用，k1＝1，k2＝0.5；原则二)对于能量型应用，k1＝0.5，k2＝1；优选地，步骤S3中，对于第i个样本，求取欧式距离dix的最小值min(dix)，如果最小值min(dix)对应的样本标签为第x个样本标签，则第i个样本所属的分类就为x。优选地，步骤S4中，根据不同的分类结果应用于不同的梯次利用场合，归为同一样本标签的为同一类电池，梯次利用时将同一类的电池重组。本专利技术的作用是提供了一种基于样本标签的退役锂电池分类方法。该方法考虑了退役锂电池的容量与内阻在锂电池全寿命周期上的分布情况，设置与求取样本标签。通过求取样本点与样本标签之间的最小距离实现样本的分类。本专利技术的有益之处为可以提高面向梯次利用的退役锂电池分类的合理性，进而提高退役锂电池梯次利用的安全性与经济性。附图说明图1是本专利技术的实施例中的一种基于样本标签的退役锂电池分类方法步骤示意图；图2是本专利技术的实施例中样本标签集生成示意图；图3是本专利技术的实施例中分类方法示意图。具体实施方式下面结合附图，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，本实施例中的一种基于样本标签的退役锂电池分类方法包括以下步骤：步骤S1：以退役锂电池的容量与内阻信息为指标，结合新电池的标准容量与内阻信息，生成样本标签集Ax；步骤S2：计算每个样本与各个标签之间的欧式距离；步骤S3：对于每一个样本，比较该样本到各个标签的距离，得到最小距离及相对应的样本标签，样本标签的分类即为该样本的分类；步骤S4：根据分类结果指导锂电池的重组与梯次利用。图2为样本标签生成示意图。以锂电池的内阻及内阻的增长率为横坐标，容量及容量的衰减率为纵坐标。在内阻与容量坐标系中标注出每个退役锂电池的散点图。同时根据新电池的内阻与容量数据画出7条容量衰减线与5条内阻增长线，将内阻-容量平面分为24个子区域，分别标注为A1-A24。对于每一个子区域，求取样本标签。例如，对于A1子区域，首先求出该区域的中心点(如图2中的五角星所示)，然后在A1子区域内寻找离该中心点距离最近的点，并把改点标注为改区域的样本标签点(如A1区域内的实心黑点)。如果某个子区域内不存在样本点，则该子区域就不存在标签样本点。所有标签样本点就构成了标签样本集。对于每个样本点，计算样本点到每个样本标签之间的欧氏距离，第i个样本与第x个样本标签之间的欧式距离为dix，则有：式中，yc，i及yr，i分别为第i个样本的容量值与内阻值；ac，x及ar，x分别为第x个样本标签的容量值与内阻值；k1及k2分别为距离系数，为了保证重组后的电池具有较好的一致性，k1≤1，k2≤1。k1与k2的取值应该结合梯次利用场景，一般遵循如下原则：对于功率-能量型应用，一般k1＝k2＝1；对于功率型应用，k1＝1，k2＝0.5；对于能量型应用，k1＝0.5，k2＝1。对于每一个样本点，应用上述方法分别计算了从样本点到标签点的距离，这样就得到x个距离值(x为样本标签的数量，x<＝24)，其中最小距离对应的样本标签所在的分类即为该样本电池的分类。如图3所示，假设样本标签点的数目为3个(cell#1-cell#3)，样本点为8个(cell1-cell8)，k1＝k2＝1。当对cell1进行分类时，分别计算cell1到3个样本标签的距离(L1-L3)，显然L1最小，应该将cell1标注为第#1类电池，如此分别标注cell2-cell8电池。最后，根据不同的分类结果应用于不同的梯次利用场合；归为同一样本标签的为同一类电池，梯次利用时将同一类的电池重组。上述实施方式为本专利技术的优选案例，并不用来限制本专利技术的保护范围，本领域普通技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于样本标签的退役锂电池分类方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以退役锂电池的容量与内阻信息为指标，结合新锂电池的标准容量与内阻信息，生成样本标签集Ax，样本标签集Ax的生成方法为：步骤S101、以锂电池的内阻及内阻的增长率为横坐标、容量及容量的衰减率为纵坐标建立直角坐标系；步骤S102、依据退役锂电池的容量与内阻信息，在建立的直角坐标系标注出每个退役锂电池，每个标注点为一个样本；同时，依据新锂电池的标准容量与内阻信息，在建立的直角坐标系画出多条容量衰减线与多条内阻增长线，由容量衰减线及内阻增长线将直角坐标系所在的内阻‑容量平面划分为不同的子区域；步骤S103、算出每个子区域的几何中心，并寻找与该几何中心距离最近的样本点，并把该样本点标注为该子区域的样本标签；如果当前子区域内无样本点，则当前区域内无样本标签，所有的子区域上的样本标签构成了样本标签集Ax；步骤S2：计算样本标签集Ax中每个样本与各个样本标签之间的欧式距离；步骤S3：对于每一个样本，比较该样本到各个样本标签的距离，得到最小距离及相对应的样本标签，样本标签的分类即为该样本的分类；步骤S4：根据分类结果指导锂电池的重组与梯次利用。...

【技术特征摘要】
1.一种基于样本标签的退役锂电池分类方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：以退役锂电池的容量与内阻信息为指标，结合新锂电池的标准容量与内阻信息，生成样本标签集Ax，样本标签集Ax的生成方法为：步骤S101、以锂电池的内阻及内阻的增长率为横坐标、容量及容量的衰减率为纵坐标建立直角坐标系；步骤S102、依据退役锂电池的容量与内阻信息，在建立的直角坐标系标注出每个退役锂电池，每个标注点为一个样本；同时，依据新锂电池的标准容量与内阻信息，在建立的直角坐标系画出多条容量衰减线与多条内阻增长线，由容量衰减线及内阻增长线将直角坐标系所在的内阻-容量平面划分为不同的子区域；步骤S103、算出每个子区域的几何中心，并寻找与该几何中心距离最近的样本点，并把该样本点标注为该子区域的样本标签；如果当前子区域内无样本点，则当前区域内无样本标签，所有的子区域上的样本标签构成了样本标签集Ax；步骤S2：计算样本标签集Ax中每个样本与各个样本标签之间的欧式距离；步骤S3：对于每一个样本，比较该样本到各个样本标签的距离，得到最小距离及相对应的样本标签，样本标签的分类即为该样本的分类；步骤S4：根据分类结果指导锂电池的重组与梯次利用。2.如权利要求1所述的一种基于样本标签的退役锂电池分类方法，其特征在于，步骤S102中，得到7条所述容量衰减线与5条所述内阻增长线，从而将所述内阻-容量...

【专利技术属性】
技术研发人员：来鑫，乔冬冬，郑岳久，王书宇，何龙，周龙，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31