锂电池实时分选方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

锂电池实时分选方法、装置、设备及存储介质，将待分选的若干个电池完全放电，将每个电池的SOC区间分为N个区间段；分别对每个SOC区间段内对所有电池充电后，进行在线测量得到N个动态阻抗测试值；基于电池动态阻抗的等效电路模型，根据N个动态阻抗测试值，获得第k个SOC区间段电荷转移电阻和第k个SOC区间段表征Warburg扩散阻抗数值大小的特征参数的相关系数ρ；将在ρ±Δλ范围内的电池作为同类电池，Δλ为预设误差，从而完成电池的在线实时分选。本发明专利技术采用的电池分选方法在不损伤电池和不影响电池运行的情况下，可在线测试电池的阻抗并提取电池的特征参数，从而实现电池的在线实时分选。

【技术实现步骤摘要】
锂电池实时分选方法、装置、设备及存储介质
本专利技术属于电池分选
，涉及锂电池实时分选方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
由于单体锂离子电池储能技术并没有达到大容量、超大功率的水平，大规模储能需要成千上万的单体锂离子电池串并联在一起构成电池组的形式来工作，所以储能系统中往往包含多个电池组，电池组中包含多个电池单元。随着储能系统长时间的充放电循环，单体电池的各项参数会发生变化，其中就包括荷电状态、内阻以及可利用容量等，这些参数在单体电池之间存在的差异会导致充放电过程中某些单体电池出现过充过放的现象，对于电池的安全稳定运行及寿命都存在不利的影响。为了能保证储能系统长期的安全稳定运行，需要在储能系统中配置电池管理系统，对其中的每个单体电池进行电压、电流、温度的监测，如果出现故障会发出警报来切断电源以保证电池组、储能系统和工作人员的安全。单体电池在运行过程中存在的不一致性是由于出厂时制作工艺不同导致的，同时也受到后期工作环境及电池匹配情况的影响，电池组的一致性较差会导致整个储能系统的可利用容量降低，缩短使用寿命，造成容量损失的同时还会引起经济上的损失。为了缓解电池组中单体电池一致性较差的情况出现，通过大量外部特性的经验累积来描述电池的状态；但是，由于电池是一个封闭的非线性电化学体系，在充放电过程中会产生电能、化学能、热能等多种形式能量的转换，实际上难以通过外部特性来表现电池内部的特性，导致电池的初始分选结果和后期电池管理系统的均衡策略实施效果均较差。为了能更好地把握锂离子电池组的一致性，人们希望能借助一种手段将电池的一致性通过某些参量具体的量化体现出来，从而帮助分析和判断锂离子电池的一致性，以实现更好的初期成组和后期运行管理；而电池交流阻抗谱是一种可以联系电池内外特性的非在线测试手段，该测试手段测量电池不同频率区段内电池的阻抗谱，通过阻抗谱进行电池的一致性判断，实现电池的分组和管理。但是传统的交流阻抗谱是离线且电池处于静止状态下进行的测量，虽然保证了电池使用初期的内阻一致性，但经过长期使用后，由于电池内部的劣化，以及电池内部化学物质活性的降低，使电池内阻发生变化，导致电池的不一致性发生了变化，静态的交流阻抗谱已无法准确的反映电池的动态特性。电化学阻抗谱(ElectrochemicalImpedanceSpectroscopy，EIS)法是一种以小振幅的正弦电压/电流为扰动信号的电化学测量方法，由于采用小振幅的电信号对电池进行激励，一方面可以避免对电池产生大的影响，另一方面也使得激励信号与电池的响应近似呈线性关系，使测量结果的数学处理变得简单。但是，目前的电化学阻抗谱法是一种准稳态方法，在进行电池阻抗谱的测量时，需要将电池静置很长时间，保证电池处于准稳态下进行测量，因此传统的EIS方法只在实验室中进行离线测量；但是，在实际应用中，电池处于运行状态，充放电电流会改变电池的状态，特别是对电池的极化电阻影响较大，从而也会影响电池的实时阻抗，因此，现有的阻抗谱测量方法受到限制，无法准确的获得电池的在线动态阻抗，也即无法准确的反映电池的实时和实际的状态，从而无法实现电池的准确分选，既使采用传统的交流阻抗谱完成了电池的初始分选，由于没有考虑实际运行中的充放电电流对电池的影响，分选效果较差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于电池动态阻抗锂电池实时分选方法、装置、设备及存储介质，采用电池动态阻抗作为电池的分选依据，动态阻抗是基于锂离子电池在充放电过程中产生电极极化的现象，区别于电池在静置状态下电极保持平衡电位的静态阻抗，克服静态阻抗无法准确的反映电池由于充放电导致的极化的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：锂电池实时分选方法，包括：(1)将待分选的若干个电池完全放电，将每个电池的SOC区间分为N个区间段；(2)分别在每个SOC区间段内对所有电池充电后，进行在线测量得到N个动态阻抗测试值；(3)基于电池动态阻抗的等效电路模型，根据N个动态阻抗测试值，获得第k个SOC区间段电荷转移电阻和第k个SOC区间段表征Warburg扩散阻抗数值大小的特征参数的相关系数ρ；(4)将在ρ±Δλ范围内的电池作为同类电池，Δλ为预设误差，从而完成电池的在线实时分选。本专利技术进一步的改进在于，基于电池动态阻抗的等效电路模型，对根据N个动态阻抗测试值进行最小二乘拟合，得到拟合曲线。本专利技术进一步的改进在于，电池动态阻抗的等效电路包括溶液电阻Rs，常相位元件Q，电荷转移电阻Rct，Warburg扩散阻抗Zw与电感L；电感L与溶液电阻Rs一端相连，溶液电阻Rs另一端分为两路，一路与常相位元件Q一端相连，另一路经电荷转移电阻Rct与Warburg扩散阻抗Zw一端相连，Warburg扩散阻抗Zw另一端与常相位元件Q另一端相连。本专利技术进一步的改进在于，第k个SOC区间段电荷转移电阻采用下式得到：其中，X0为圆心横坐标，Y0为圆心纵坐标，R0为半圆的半径，Rsk为溶液电阻。本专利技术进一步的改进在于，拟合点(Xk,Yk)与实测阻抗数据点(Zk',Zk”)之间误差的平方和δ如下：其中δk'与δk”分别为拟合点与实测阻抗数据点之间实部和虚部的绝对误差的平方。本专利技术进一步的改进在于，步骤4)中线性方程组的表达式为：本专利技术进一步的改进在于，相关系数ρ如下：式中：表示第k个区间段电荷转移电阻Rctk的平均值；表示第k个区间段表征ZW数值大小的特征参数Y0k的平均值。锂电池实时分选装置，包括放电模块，用于将待分选的若干个电池完全放电，将每个电池的SOC区间分为N个区间段；测量模块，用于分别在每个SOC区间段内对所有电池充电后，进行在线测量得到N个动态阻抗测试值；获得模块，用于基于电池动态阻抗的等效电路模型，根据N个动态阻抗测试值，获得第k个SOC区间段电荷转移电阻和第k个SOC区间段表征Warburg扩散阻抗数值大小的特征参数的相关系数ρ；分选模块，用于将在ρ±Δλ范围内的电池作为同类电池，Δλ为预设误差，从而完成电池的在线实时分选。一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：将待分选的若干个电池完全放电，将每个电池的SOC区间分为N个区间段；分别对每个SOC区间段内对所有电池充电后，进行在线测量得到N个动态阻抗测试值；基于电池动态阻抗的等效电路模型，根据N个动态阻抗测试值，获得第k个SOC区间段电荷转移电阻和第k个SOC区间段表征Warburg扩散阻抗数值大小的特征参数的相关系数ρ；将在ρ±Δλ范围内的电池作为同类电池，Δλ为预设误差，从而完成电池的在线实时分选。一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.锂电池实时分选方法，其特征在于，包括：/n(1)将待分选的若干个电池完全放电，将每个电池的SOC区间分为N个区间段；/n(2)分别在每个SOC区间段内对所有电池充电后，进行在线测量得到N个动态阻抗测试值；/n(3)基于电池动态阻抗的等效电路模型，根据N个动态阻抗测试值，获得第k个SOC区间段电荷转移电阻和第k个SOC区间段表征Warburg扩散阻抗数值大小的特征参数的相关系数ρ；/n(4)将在ρ±Δλ范围内的电池作为同类电池，Δλ为预设误差，从而完成电池的在线实时分选。/n

【技术特征摘要】
1.锂电池实时分选方法，其特征在于，包括：
(1)将待分选的若干个电池完全放电，将每个电池的SOC区间分为N个区间段；
(2)分别在每个SOC区间段内对所有电池充电后，进行在线测量得到N个动态阻抗测试值；
(3)基于电池动态阻抗的等效电路模型，根据N个动态阻抗测试值，获得第k个SOC区间段电荷转移电阻和第k个SOC区间段表征Warburg扩散阻抗数值大小的特征参数的相关系数ρ；
(4)将在ρ±Δλ范围内的电池作为同类电池，Δλ为预设误差，从而完成电池的在线实时分选。


2.根据权利要求1所述的锂电池实时分选方法，其特征在于，基于电池动态阻抗的等效电路模型，对根据N个动态阻抗测试值进行最小二乘拟合，得到拟合曲线。


3.根据权利要求2所述的锂电池实时分选方法，其特征在于，电池动态阻抗的等效电路包括溶液电阻Rs，常相位元件Q，电荷转移电阻Rct，Warburg扩散阻抗Zw与电感L；电感L与溶液电阻Rs一端相连，溶液电阻Rs另一端分为两路，一路与常相位元件Q一端相连，另一路经电荷转移电阻Rct与Warburg扩散阻抗Zw一端相连，Warburg扩散阻抗Zw另一端与常相位元件Q另一端相连。


4.根据权利要求3所述的锂电池实时分选方法，其特征在于，第k个SOC区间段电荷转移电阻采用下式得到：






其中，X0为圆心横坐标，Y0为圆心纵坐标，R0为半圆的半径，Rsk为溶液电阻。


5.根据权利要求4所述的锂电池实时分选方法，其特征在于，拟合点(Xk,Yk)与实测阻抗数据点(Zk',Zk”)之间误差的平方和δ如下：



其中δk'与δk”分别为拟合点与实测阻抗数据点之间实部和虚部的绝对误差的平方。


6.根据权利要求5所述的锂电池实时分选方法，其特征在于，步骤4)中线性方程组的表达式为：

...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯朝勇，陈娟，刘家亮，杨水丽，惠东，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11