一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法技术

本发明专利技术公开了一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，包括以下步骤：测量退役动力锂电池的容量和内阻并进行初步筛选；根据电池类型布局热电偶；注入预设频率的电池脉冲加热电池，通过热电偶获取并记录退役动力锂电池的温度变化；进行退役动力锂电池的温度变化数据预处理，提取电池表面温度的动态变化特征；通过高斯回归模型针对电池表面温度的动态变化特征进行聚类分析，获得电气特性和热一致性符合标准的退役动力锂电池单体。本发明专利技术在固有的电池容量及内阻等电气特性筛选的基础上，增加了对于热一致性的分选，能够降低后续电池组热管理的难度，避免梯次利用中热失控的发生。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法
本专利技术属于退役动力锂电池梯次利用领域，具体涉及一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法。
技术介绍
新能源汽车的快速增长，带来了大量的退役动力锂电池。过度使用动力锂电池会增加车辆实际应用的安全风险，随意丢弃电池也会引起显著的环境污染。如何合理地处置退役的动力锂电池，已经成为了当前实际应用中亟待解决的重要问题。梯次利用与再生利用是目前发挥退役电池剩余价值的重要方式。为了发挥退役电池的最大价值，应优先考虑梯次利用，在对电池性能不高的应用场合继续发挥作用，如：电力储能等。对无法梯次利用的电池，再考虑通过再生利用，提取有价值的原材料，用于全新的电池制作。受制于当前电池组管理水平，从电动汽车退役的动力锂电池单体已经发生了不同程度的衰退，单体之间也存在较大差异。因此，退役动力锂电池梯次利用的第一步就是对电池单体的分选，遴选出性能及一致性较好的单体用于后续电池组的装配。当前主要的退役动力锂电池筛选方法多采用对电池容量与内阻的分选，并未从电池热特性的角度作考虑。事实上，电池的热特性也是其性能一致性的外在表现，对于后续电池成组后的热管理具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，能够降低后续电池组热管理的难度，避免梯次利用中热失控的发生。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，包括以下步骤：测量退役动力锂电池的容量和内阻并进行初步筛选；根据电池类型布局热电偶；注入预设频率的电池脉冲加热电池，通过热电偶获取并记录退役动力锂电池的温度变化；进行退役动力锂电池的温度变化数据预处理，提取电池表面温度的动态变化特征；通过高斯回归模型针对电池表面温度的动态变化特征进行聚类分析，获得电气特性和热一致性符合标准的退役动力锂电池单体。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，上述测量退役动力锂电池的容量具体包括以下步骤：步骤101：对退役动力锂电池以恒流恒压充电方式充电后，再以额定电流放电至退役动力锂电池的截止电压；步骤102：将所述步骤101循环3次，得到放电容量的平均值作为电池容量Q，所述电池容量Q的计算公式为：Q＝(Q1+Q2+Q3)/3其中，，Q1、Q2及Q3分别为第1次、第2次与第3次测量到的放电容量。进一步地，上述测量退役动力锂电池的内阻具体包括以下步骤：步骤201：将电池充电至SOCt＝50％；步骤202：选取4种不同幅值的电流脉冲对电池进行充放电测试，其中，4种不同的幅值分别为I1＝1.5C、I2＝1C、I3＝0.5C和I4＝0.25C，每种电流脉冲持续15秒；步骤203：根据每次电流变化△Ii对应的电池端电压变化量△Ui，计算各电流脉冲下测量到的电池内阻Ri，计算公式为：Ri＝△Ui/△Ii。进一步地，上述根据电池类型布局热电偶具体为：当退役动力锂电池为方形软包电池，将方形软包电池的一个侧面三等分，将方形软包电池的正负极之间两等分，分别在靠近正负电极的两个等分区域内布局第一热电偶和第二热电偶，分别在等分线的交点处布局第三热电偶和第四热电偶；或当退役动力锂电池为圆柱形锂电池，将圆柱形锂电池沿圆柱的高三等分，将圆柱形锂电池沿圆柱的直径两等分，得到六个等分区域，然后分别在每个等分区域的中间位置布局热电偶。进一步地，上述注入预设频率的电池脉冲加热电池，通过热电偶获取并记录退役动力锂电池的温度变化具体包括以下步骤：步骤301：记录退役动力锂电池的初始温度为T1；步骤302：针对退役动力锂电池注入频率为fD＝20Hz的双脉冲方波电流，通过布局的热电偶观测并记录退役动力锂电池的温度变化；步骤303：当任一热电偶最大温度上升到Tmax＝T1+10℃时，停止注入双脉冲方波电流并继续记录退役动力锂电池的温度变化；步骤304：当所有热电偶的温度恢复至与初始温度T1的温差低于预设的温差阈值时，停止记录退役动力锂电池的温度变化。进一步地，上述进行退役动力锂电池的温度变化数据预处理具体包括以下步骤：步骤401：选取最先到达Tmax的热电偶记录的温度变化作为退役动力锂电池的温度变化数据；步骤402：以ΔT＝1℃为步长，将温度变化曲线划分为N＝20个片段；步骤403：从每个温度变化曲线片段中提取动态特征，所述动态特征为曲线片段的斜率；提取方法为：定义i点的坐标为(Xi,Yi)，j点的坐标为(Xj,Yj)，则由两点所组成温度变化曲线片段的动态特征为：步骤404：重复步骤403，得到N维动态特征向量K1,K2,…,KN。进一步地，上述通过高斯回归模型针对电池表面温度的动态变化特征进行聚类分析具体包括以下步骤：步骤501：记N维动态特征向量xi＝[K1,K2,...,KN]，共M块待分类的退役动力锂电池；步骤502：初始化k个高斯混合模型的参数，所述高斯混合模型的参数包括：混合系数πk、均值向量μk、协方差矩阵Σk，其中，0≤πk≤1，且步骤503：根据预设的高斯混合模型的参数计算动态特征向量xi属于k类的后验概率，计算公式为：其中，qik表示特征向量xi是否属于第k个分类，若qik＝1，则特征向量xi属于第k个分类；否则特征向量xi不属于第k个分类；N(xi|μj,Σj)为多元高斯分布：步骤504：根据所述步骤503中的计算结果更新πk，μk和Σk，计算公式为：步骤505：重复步骤503和步骤504，直到似然函数收敛为止，所述似然函数包括πk，μk和Σk。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法通过测量容量与内阻对退役动力锂电池做初步筛选；在此基础上，针对不同的电池类型，合理布局热电偶，主动注入特定频率的电池脉冲加热电池，记录电池表面温度变化曲线；然后，通过对该温度变化原始数据的预处理，提取曲线动态特征，使用高斯混合模型聚类，实现对退役动力锂电池热特性的进一步筛选，最终获得电气特性与热特性一致性均较好的退役动力锂电池单体，用于后续梯次利用。本专利技术在固有的电池容量及内阻等电气特性筛选的基础上，增加了对于热一致性的分选，能够降低后续电池组热管理的难度，避免梯次利用中热失控的发生。附图说明图1为本专利技术的方法流程示意图。图2为本专利技术的方形软包电池热电偶布局示意图。图3为本专利技术的圆柱形电池热电偶布局示意图。图4为本专利技术的电流脉冲注入下退役动力锂电池温度变化示意图。具体实施方式现在结合附图1-4对本专利技术作进一步详细的说明。需要注意的是，专利技术中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：/n测量退役动力锂电池的容量和内阻并进行初步筛选；/n根据电池类型布局热电偶；/n注入预设频率的电池脉冲加热电池，通过热电偶获取并记录退役动力锂电池的温度变化；/n进行退役动力锂电池的温度变化数据预处理，提取电池表面温度的动态变化特征；/n通过高斯回归模型针对电池表面温度的动态变化特征进行聚类分析，获得电气特性和热一致性符合标准的退役动力锂电池单体。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
测量退役动力锂电池的容量和内阻并进行初步筛选；
根据电池类型布局热电偶；
注入预设频率的电池脉冲加热电池，通过热电偶获取并记录退役动力锂电池的温度变化；
进行退役动力锂电池的温度变化数据预处理，提取电池表面温度的动态变化特征；
通过高斯回归模型针对电池表面温度的动态变化特征进行聚类分析，获得电气特性和热一致性符合标准的退役动力锂电池单体。


2.根据权利要求1所述的基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，其特征在于，所述测量退役动力锂电池的容量具体包括以下步骤：
步骤101：对退役动力锂电池以恒流恒压充电方式充电后，再以额定电流放电至退役动力锂电池的截止电压；
步骤102：将所述步骤101循环3次，得到放电容量的平均值作为电池容量Q，所述电池容量Q的计算公式为：
Q＝(Q1+Q2+Q3)/3
其中，，Q1、Q2及Q3分别为第1次、第2次与第3次测量到的放电容量。


3.根据权利要求1所述的基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，其特征在于，所述测量退役动力锂电池的内阻具体包括以下步骤：
步骤201：将电池充电至SOCt＝50％；
步骤202：选取4种不同幅值的电流脉冲对电池进行充放电测试，其中，4种不同的幅值分别为I1＝1.5C、I2＝1C、I3＝0.5C和I4＝0.25C，每种电流脉冲持续15秒；
步骤203：根据每次电流变化△Ii对应的电池端电压变化量△Ui，计算各电流脉冲下测量到的电池内阻Ri，计算公式为：
Ri＝△Ui/△Ii。


4.根据权利要求1所述的基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，其特征在于，所述根据电池类型布局热电偶具体为：
当退役动力锂电池为方形软包电池，将方形软包电池的一个侧面三等分，将方形软包电池的正负极之间两等分，分别在靠近正负电极的两个等分区域内布局第一热电偶和第二热电偶，分别在等分线的交点处布局第三热电偶和第四热电偶；
或
当退役动力锂电池为圆柱形锂电池，将圆柱形锂电池沿圆柱的高三等分，将圆柱形锂电池沿圆柱的直径两等分，得到六个等分区域，然后分别在每个等分区域的中间位置布局热电偶。


5.根据权利要求1或4所述的基于热一致性的退役动力锂电池筛选方法，其特征在于，所述注入预设频率的电池脉冲加热电池，通过热电偶获取并...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭纪昌，孟锦豪，刘海涛，蔡磊，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32