梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线技术方案

本发明专利技术提供一种梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线，其步骤在于：S1:对经过筛选合格的梯次电芯进行充放电测试；S2:从所述充放电测试曲线上提取特征量；S3:将特征量组成样本数据集，并设置多个聚类中心，利用聚类算法计算每个所述样本数据集与各所述聚类中心之间的距离，根据所述距离将所有样本数据集分类成多个聚类组；S4:将每个所述聚类组中包含的样本数据集所对应的梯次电芯，成组为一个梯次利用电池。本发明专利技术通过充放电测试曲线来提取表征梯次电芯动态特征的特征量，并利用聚类算法来进行特征量的一致性计算分类，使梯次电芯根据分类结果，成组为梯次利用电池，从而提高梯次利用电池的一致性。高梯次利用电池的一致性。高梯次利用电池的一致性。

Classification and grouping method, system and production line of echelon utilization battery

【技术实现步骤摘要】
梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线


[0001]本专利技术涉及梯次利用电池
，尤其涉及梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线。

技术介绍

[0002]根据国家电动汽车电池使用标准，当动力电池容量衰退为原容量80％时，不再适合继续在电动汽车上使用，而随着电动汽车行业的发展及大规模的使用，可以预见未来几年内，将有大批量的动力电池从电动车上退役下来。在这些退役动力电池中，很多还具有较高的剩余容量，它们经过拆解筛选，还可能应用于低速电动车、电网储能、通讯基站备电等场景中，实现退役动力电池的梯次利用。然而，退役动力电池来自不同的厂家，生产类型和工艺不同，曾经的使用位置、使用工况等因素也不尽相同，造成电池容量、内阻等特性参数衰退具有不一致性，这种不一致性会影响到梯次利用电池的使用寿命和安全性能。
[0003]为了提高梯次利用电池各特性参数的一致性，需要对退役电池进行评估筛选，现有的筛选分类技术是对退役电池进行容量标定，然后给开路电压、交流内阻和容量这三个参数一个较宽的阈值进行优胜劣汰的选择，对没有淘汰的退役电池进行分类，将三个参数值相对接近的退役电池归为一类，最终进行梯次利用电池的组装。
[0004]现有技术主要依据的是退役电池的三个静态特征的参数信息，而忽略更能表征电池特性的动态特征，一致性精确度低，导致梯次利用电池在使用中容易会出现组内压差大、电芯衰减程度不一等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种梯次利用电池的分类成组方法、系统及生产线，以便提高梯次利用电池的一致性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种梯次利用电池的分类成组方法，其步骤在于：
[0007]S1:对经过筛选合格的梯次电芯进行充放电测试，获得每个所述梯次电芯的充放电测试曲线；
[0008]S2:从所述充放电测试曲线上提取特征量，所述特征量用来表征所述梯次电芯的动态特征，所述动态特征包括以下部分或全部：放电欧姆内阻、充电欧姆内阻、极化特性、老化状态及放电容量；
[0009]S3:将每条所述充放电曲线上提取到的特征量，组成所对应的梯次电芯的样本数据集，并设置多个聚类中心，利用聚类算法计算每个所述样本数据集与各所述聚类中心之间的距离，根据所述距离将所有样本数据集分类成多个聚类组；
[0010]S4:将每个所述聚类组中包含的样本数据集所对应的梯次电芯，成组为一个梯次利用电池。
[0011]优选的，所述充放电测试的步骤包括：
[0012]S11:采用恒定电流值放空所述梯次电芯的剩余电量；
[0013]S12:采用相同的恒定电流值对放空后的所述梯次电芯充电至充电截止电压；
[0014]S13:采用恒定电压值对到达所述充电截止电压的梯次电芯进行充电，直至充电电流降至规定的截止电流时停止，并在预设的时间内静置所述梯次电芯；
[0015]S14:采用相同的恒定电流值对静置后的所述梯次电芯放电至放电截止电压。
[0016]优选的，在步骤S14之后，还包括：
[0017]S15:采用相同的恒定电流值对所述梯次电芯充电至规定的回充电压，再以规定的回充电压值充电至电流降为所述截止电流时停止。
[0018]优选的，所述特征量包括：在步骤S12充电开始时电压曲线在1s内的上升量，用来表征所述充电欧姆内阻；在步骤S14放电结束后电压曲线在1s内的上升量，用来表征所述放电欧姆内阻；在步骤S14整个放电阶段的放电容量；在步骤S14放电结束后电压曲线在1～100s内上升量，用来表征所述极化特性；在步骤S12中的充入电量与在步骤S13中的充入电量的比值，用来表征所述老化状态。
[0019]优选的，所述步骤S3包括：
[0020]S31:选取K个样本数据集作为K个聚类中心；
[0021]S32:分别计算剩余样本数据集与所述K个聚类中心的距离，所述距离包括表征同一个动态特征的两个所述特征量之间的差距；
[0022]S33:分别计算所述剩余样本数据集与所述K个聚类中心的平均差距，或者设置所述K个聚类中心的特征量级别；
[0023]S34:将所述剩余样本数据集分类至所述平均差距最小的聚类中心，或者根据所述距离和所述特征量级别来分类所述剩余样本数据集，形成K个聚类组。
[0024]优选的，所述步骤S3还包括：
[0025]S35:对所述聚类组重复执行步骤S31～S34，直至最后形成的聚类组满足设定的条件。
[0026]优选的，所述合格的梯次电芯的筛选步骤包括：拆解退役电池包，获取单体电芯，检测所述单体电芯是否符合预设的外观标准和预设的静态参数标准，若符合，则视为合格的梯次电芯，若不符合，则视为报废电芯。
[0027]优选的，所述静态参数标准包括所述单体电芯的开路电压不小于2.5V，所述单体电芯的交流内阻不大于标准内阻值的2倍。
[0028]本专利技术还提供一种梯次利用电池的分类成组系统，包括：外观检测模块，用于检测单体电芯是否符合预设的外观标准；静态参数检测模块，用于检测所述单体电芯的开路电压及交流内阻是否符合预设的静态参数标准；充放电测试模块，用于对符合所述外观标准和所述静态参数标准的单体电芯进行充放电测试，提供充放电测试曲线，并从所述充放电测试曲线中提取特征量，所述特征量用来表征所述单体电芯的动态特征；聚类模块，包括聚类算法，用于将所述特征量组成样本数据集，并设置聚类中心，对所述样本数据集进行一致性计算分类。
[0029]本专利技术还提供一种梯次利用电池的生产线，包括退役电池拆解线、如上述的梯次利用电池的分类成组系统以及梯次利用电池装配线，所述退役电池拆解线用于拆解退役电池包，获取单体电芯；所述梯次利用电池的分类成组系统用于对所述单体电芯进行筛选分类成组；所述梯次利用电池装配线用于对分类成组的单体电芯进行装配，组成所述梯次利
用电池。
[0030]与现有技术相比，本专利技术之技术方案具有以下优点：通过充放电测试曲线来提取表征梯次电芯动态特征的特征量，并利用聚类算法来进行特征量的一致性计算分类，使梯次电芯根据分类结果，成组为梯次利用电池，从而提高梯次利用电池的一致性；使用5个动态特征的特征量来进行计算分类，计算数据更多，一致性计算精确度更高；采用外观参数标准和静态参数标准筛选出合格的梯次电芯，将静态特征和动态特征相结合进行综合分类，可以更全面的分配梯次电芯；另外通过一条测试曲线即可以提取到多个动态特征的特征量，提取过程简单，提高梯次利用电池分类成组的效率。
附图说明
[0031]图1是本专利技术梯次利用电池的分类成组方法的流程图；
[0032]图2是本专利技术聚类计算方法的流程图；
[0033]图3是利用现有技术成组的梯次利用电池的充放电循环示意图；
[0034]图4是利用本专利技术的提供的方法成组的梯次利用电池的充放电循环示意图；
[0035]图5是本专利技术提供的梯次利用电池的分类成组系统的示意图；
[0036]图6是本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯次利用电池的分类成组方法，其步骤在于：S1:对经过筛选合格的梯次电芯进行充放电测试，获得每个所述梯次电芯的充放电测试曲线；S2:从所述充放电测试曲线上提取特征量，所述特征量用来表征所述梯次电芯的动态特征，所述动态特征包括以下部分或全部：放电欧姆内阻、充电欧姆内阻、极化特性、老化状态及放电容量；S3:将每条所述充放电曲线上提取到的特征量，组成所对应的梯次电芯的样本数据集，并设置多个聚类中心，利用聚类算法计算每个所述样本数据集与各所述聚类中心之间的距离，根据所述距离将所有样本数据集分类成多个聚类组；S4:将每个所述聚类组中包含的样本数据集所对应的梯次电芯，成组为一个梯次利用电池。2.根据权利要求1所述的梯次利用电池的分类成组方法，其特征在于，所述充放电测试的步骤包括：S11:采用恒定电流值放空所述梯次电芯的剩余电量；S12:采用相同的恒定电流值对放空后的所述梯次电芯充电至充电截止电压；S13:采用恒定电压值对到达所述充电截止电压的梯次电芯进行充电，直至充电电流降至规定的截止电流时停止，并在预设的时间内静置所述梯次电芯；S14:采用相同的恒定电流值对静置后的所述梯次电芯放电至放电截止电压。3.根据权利要求2所述的梯次利用电池的分类成组方法，其特征在于，在步骤S14之后，还包括：S15:采用相同的恒定电流值对所述梯次电芯充电至规定的回充电压，再以规定的回充电压值充电至电流降为所述截止电流时停止。4.根据权利要求2所述的梯次利用电池的分类成组方法，其特征在于，所述特征量包括：在步骤S12充电开始时电压曲线在1s内的上升量，用来表征所述充电欧姆内阻；在步骤S14放电结束后电压曲线在1s内的上升量，用来表征所述放电欧姆内阻；在步骤S14整个放电阶段的放电容量；在步骤S14放电结束后电压曲线在1～100s内上升量，用来表征所述极化特性；在步骤S12中的充入电量与在步骤S13中的充入电量的比值，用来表征所述老化状态。5.根据权利要求1所述的梯次利用电池的分类成组方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31:选取K个样本数据集作为K个聚类中心；S32...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁赟，王丽琴，蒋丽娜，陈滨滨，
申请(专利权)人：杭州安影科技有限公司，
类型：发明
国别省市：