电力存储系统的老化程度的确定技术方案

本公开涵盖用于确定电池的老化程度的方法，电池在形成标称运行域的一部分的循环窗口内具有可变的充电状态。所述方法包括：‑(S10)获得在一段时间间隔内电池的充电状态随时间变化的追踪，其中追踪包括在循环窗口内交替唤起充电和放电；‑对于时间间隔内的多个唤起，(S20)获得指示唤起期间电池所交换能量的电测量的值，并(S30)基于所述值估计唤起期间电池的健康状态；以及‑(S40)根据估计的健康状态确定电池的老化程度。

【技术实现步骤摘要】
电力存储系统的老化程度的确定
本专利技术涉及电力存储系统领域。更具体地，本专利技术涵盖用于确定电力存储系统的老化程度的方法、旨在实现这种方法的计算机程序、存储这种计算机程序的数据存储设备以及包括这种数据存储设备的处理电路。
技术介绍
就像任何电池一样，电动车辆电池(或用于其他用途的电池)中最小的元件称为电池单元。锂离子技术电池单元的常用电压通常介于2.5V和3.4V之间，其中放电平均值位于3V左右。此度量与可以恢复的能量的功率(以瓦特表示)有关。从电池单元中提取的功率越大，平均电池单元电压降的值就越大。电容也是必不可少的度量。该度量单位为A·h(安时)；它是每单位时间可提取的电流量。能量(以Wh为单位，瓦时)是完全或部分放电期间容量与可恢复的电压的乘积，因此，它本质上决定了电池系统的独立运行时间，例如电动车辆(EV)的运行时间。考虑到电动车辆的领域，以复杂的方式(电池组)组装这些电池单元中的数百个，以便为电动机提供足够的动力来移动车辆(串联组件)并确保EV有可接受的运行时间(并联组件)。电化学能量存储系统的性能在其使用过程中自然收缩(称为循环相关老化程度)，或甚至与它们的使用无关(称为日历老化程度)。对于EV，老化程度例如取决于所使用的电池单元、EV的使用、气候、车库的位置以及甚至影响其温度的车辆颜色。这个既定事实使得定义了一个称为“健康状态(StateofHealth)”或SOH的变量。无单位，定义为实际电能与标称电能之比。因此，对于新系统，实际电能与标称电能相同。SOH为100％。对于电动车辆而言，这种渐进式损耗会导致渐进且不可控制的运行时间损耗(可适度地预测)。如果运行时间对于驾驶员来说变得无法接受(对于雷诺佐伊(RenaultZoé)，SOH为75％)，则在车辆上安装新电池，然后将旧电池以不同形式回收(拆解、零件回收、金属的燃烧和翻新)。回收的步骤考虑在性能下降不被禁止的领域中重新使用这些系统的情况下可能是有利的；二次寿命的车载EV在运行时间或固定存储方面落后于电网应用，以形成例如间歇性、不可预测的光伏发电的组合。与购买时的新产品和整个二次寿命期间的市场价格相比，这样的二次寿命在经济上具有吸引力。这种再利用也符合欧盟建立循环经济的目标。仅在安全性、性能和寿命令人满意且可充分预测的情况下，才可以使用这种系统。因此，电池的SOH测量是二次使用的关键要素。技术上的困难是要对使用过的电池经受几年来未知使用应力的评估标准。甚至在电池单元水平上，这些性能的异质性也增加了，尤其是在不同的使用条件之后从一个电池组到另一电池组的异质性也不可避免地增加了。我们对二手电动车电池的再利用特别感兴趣。实际上，拥有电池的公司要么将其回收利用，要么将其出售给第三方。但是，即使将这些电池出售给第三方之后，它们仍然对这些电池承担法律责任，并且在销毁或回收之前一直如此。从这些废旧电池中获得价值的一种方法是，使用它们生产新的存储系统，同时保持其完整性(当将其从车辆中取出时无需拆卸电池的各个元件)。因此，确定电池或电池单元的健康状态是一个障碍。如今，只有一种方法能够确定这一关键属性。该测量包括电池或电池单元的完全放电，以测量其能量或容量。否则，将使用老化程度的预测模型。在固定系统中二次寿命的电池的再利用的情况下，两种做法很普遍。第一种做法包括拆卸包装以便评估每个电池单元的质量。当最初拥有电池的公司自己回收电池时，这种情况是可能的。对它们进行表征化，然后根据大量参数进行分类。该解决方案花费大量时间，需要进行表征的手段，并且需要进行新的集成(电子、焊接、外壳等)。然后可以使具有可接受质量水平的电池单元均匀地重新组装。另一种做法是，在不了解电池组健康状态的情况下，或者通过从专门设计的模型中得出的估计值来从二手电池组中生产二次寿命的电池，该模型专门用于估算电动车在车载时的健康状态。在将这些电池转让给第三方公司的情况下，由于工业秘密的明显原因，很难设想数据和模型的转移。VE制造商提供的其他预测模型将与固定使用的电池的新寿命条件不符。对于这些保持完好无损的系统，甚至不可能将系统完全放电。电池管理系统禁止这种可能性，以优化在任何EV中使用期间的使用寿命。实际上，电动车辆的制造商通常将充电窗口限制在低状态和高状态之间(例如，在20％与80％之间)，以确保更长的电池寿命。因此不可能将电池完全放电。由于在温度、电流和循环窗口方面，新的使用条件可能与电动车辆使用过程中遇到的条件大不相同，因此该系统的老化程度预测甚至更加复杂并且存在问题，因为使得尝试大规模使用二次寿命的电池存在风险。因此，需要快速、简单且可靠地评估由一个或多个电池形成的电力存储系统的老化程度，而无需参考一个或多个电池的先前寿命。
技术实现思路
本公开旨在改善这种情况。本专利技术的一个方面涵盖了用于确定在电力存储系统中使用的至少一个电池的老化程度的方法，电池在形成标称运行域(nominaloperatingdomain)的一部分的循环窗口内具有可变充电状态，其中，针对每个电池：-从电池使用的至少一个时刻起，获得以所述时刻开始的一段时间间隔内电池的充电状态随时间变化的追踪，其中该追踪包括在循环窗口内交替唤起充电和放电；-对于时间间隔内的多个唤起，获得指示唤起期间电池所交换能量的电测量的值，并基于所述值估计唤起期间电池的健康状态；以及-根据估计的健康状态确定电池的老化程度。本专利技术的另一方面涵盖计算机程序，该计算机程序包括当该程序由处理器执行时用于实现上述方法的指令。本专利技术的另一方面涉及计算机可读的非易失性记录载体，其上记录有由处理器执行时用于实现上述方法的程序。如图2所示，本专利技术的另一方面涉及处理电路，该处理电路包括连接到上述非易失性记录载体MEM200的处理器PROC100。这样的处理电路可以例如包括用于电力存储系统的与控制装置通信COM300的接口。通过追踪从使用时刻开始读取的电池的充电状态，例如在二次寿命的电池的常规运行期间，可以评估其健康状态随时间的发展。基于该评估，有可能在不知道使用时刻之前电池的任何先前使用的情况下确定电力存储系统中使用的电池的老化程度，并建立对充电状态的追踪。由于在重新使用电池期间有可能实施本专利技术的方法，因此不必在一次寿命后且在重新使用之前对这些电池或组成它们的电池单元进行表征采用。由于在使用期间确定电池的老化程度而节省时间，这使得更容易在例如用于电动车辆的大规模废旧电池上重复使用。特别地，使得固定式电力存储系统中的再利用变得更容易。在一个实施例中，电池先前被安装在电动车辆中使用。由于在设计期间施加的限制，这种电池不能完全充电或放电。因此，如前所述，电池的健康状态是在追踪其完全充电或放电的基础上通过参考确定的。由于追踪电池的充电状态(包括交替唤起充电和放电)，因此可以确定电池(包括先前已安装在电动车辆上的电池)的老化程度，因此即使电池不能完全使用充电或放电也能确定老化程度。在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定在电力存储系统中使用的至少一个电池的老化程度的方法，电池在形成标称运行域的一部分的循环窗口内具有可变的充电状态，其中针对每个电池，所述方法包括：/n-从电池使用的至少一个时刻起，获得以所述时刻开始的一段时间间隔内电池的充电状态随时间变化的追踪，其中追踪包括在循环窗口内交替唤起充电和放电；/n-对于时间间隔内的多个唤起，获得指示唤起期间电池所交换能量的电测量的值，并基于所述值估计唤起期间电池的健康状态；以及/n-根据估计的健康状态确定电池的老化程度。/n

【技术特征摘要】
20191218 FR 19148001.用于确定在电力存储系统中使用的至少一个电池的老化程度的方法，电池在形成标称运行域的一部分的循环窗口内具有可变的充电状态，其中针对每个电池，所述方法包括：
-从电池使用的至少一个时刻起，获得以所述时刻开始的一段时间间隔内电池的充电状态随时间变化的追踪，其中追踪包括在循环窗口内交替唤起充电和放电；
-对于时间间隔内的多个唤起，获得指示唤起期间电池所交换能量的电测量的值，并基于所述值估计唤起期间电池的健康状态；以及
-根据估计的健康状态确定电池的老化程度。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，唤起充电和唤起放电的交替形成循环：
-唤起期间估计的每种健康状态与唤起之前的时间间隔内完成的循环次数有关；以及
-根据估计的健康状态确定电池的老化程度包括确定在时间间隔之前电池完成的循环次数的指示。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
-唤起期间估计的每种健康状态均与唤起的日期相关联，以及
-根据估计的健康状态确定电池的老化程度...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥雷利恩·哈斯科特，
申请(专利权)人：法国电力公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR