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CN112505573A - 一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法 - Google Patents

一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法 Download PDF

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CN112505573A CN202011322525.9A CN202011322525A CN112505573A CN 112505573 A CN112505573 A CN 112505573A CN 202011322525 A CN202011322525 A CN 202011322525A CN 112505573 A CN112505573 A CN 112505573A
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文贤馗
陈园园
吕黔苏
祝健杨
古庭赟
李博文
林呈辉
桂军国
邵梦桥
张建侠
陈和龙
王旭
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Guizhou Power Grid Co Ltd
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Guizhou Power Grid Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，它包括：计算动力电池外观检查评价指标；计算动力电池电池健康度评价指标；计算单体电压评价指标；计算整组电压评价指标；计算电池容量评价指标；计算电池状态评价指标；计算电池欧姆内阻评价指标和电池极化电内阻评价指标；解决了现有技术多采用单一的容量、电压等指标进行评价，缺少评价的全面性和准确性，不能准确描述电池的性能及运行状态等技术问题。

Description

一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法
技术领域
本发明属于动力电池运行评价技术领域，尤其涉及一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法。
背景技术
随着社会对环境、绿色能源重视程度不断增加，加快了电动汽车替代传统化石能源汽车的步伐。而锂离子电池为代表的动力电池因其体积小、寿命长、充放电效率高等优势得以在电动汽车生产制造领域广泛应用，同时推动了电动汽车的快速发展；同时电力、通信等行业根据现行标准、规程都有规定：当蓄电池组容量达不到额定容量的80％以上，认为整组年限到，退役更换，每年变电站、通信基站等都存在大量蓄电池退役。目前梯次利用主要集中在电动汽车和变电站退役的动力电池，其中变电站动力电池主要包括铅酸蓄电池、磷酸铁锂电池等。
同一批次、同一型号、同一参数的电池间在电压、容量、内阻等多方面都存在差异性，再加上后期运行中差异性加剧，使得各类电池间的不一致性越来越明显，若对这类电池进行梯次利用，性能指标达不到应有水平，同时会带来安全性、可靠性等方面风险。电池梯次利用的基础保证就是根据定量评价指标或指标组，筛选选出一致性较好的退役电池构建电池组，以确保电池组的安全稳定运行。但现有技术多采用单一的容量、电压等指标进行评价，缺少评价的全面性和准确性，不能准确描述电池的性能及运行状态。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提供一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，以解决现有技术多采用单一的容量、电压等指标进行评价，缺少评价的全面性和准确性，不能准确描述电池的性能及运行状态等技术问题。
本发明技术方案：
一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，它包括：
步骤1、计算动力电池外观检查评价指标；
步骤2、计算动力电池电池健康度评价指标；
步骤3、计算单体电压评价指标；
步骤4、计算整组电压评价指标；
步骤5、计算电池容量评价指标；
步骤6、计算电池状态评价指标；
步骤7、计算电池欧姆内阻评价指标和电池极化电内阻评价指标。
步骤1所述外观检查评价指标SC的计算方法为：
Figure BDA0002793331400000021
式中n表示整组中电池个数，ai为第i只电池外观检查评价得分值，
Figure BDA0002793331400000022
步骤2所述计算动力电池电池健康度评价指标SOH的方法为：
Figure BDA0002793331400000031
式中bi为第i只电池健康度评价分值；
Figure BDA0002793331400000032
步骤3所述计算单体电压评价指标US的方法为：
Figure BDA0002793331400000033
式中，m表示单只电池的电压观测次数，uj表示第j次电压观测值；
Figure BDA0002793331400000034
表示单只电池m次电压平均观测值。
步骤4所述计算整组电压评价指标UT的方法为：
Figure BDA0002793331400000035
式中USi表示第i只电池的单体电压评价指标值。
步骤5所述计算电池容量评价指标的方法为：
Figure BDA0002793331400000036
其中Rj、Tj分别表示随机两只电池R、T在第j个观测点的电池容量评价值。
步骤6所述计算电池状态评价指标的方法为：
Figure BDA0002793331400000041
其中RRj、TTj分别表示随机两只电池RR、TT在第j个观测点的电池荷电状态评价值。
步骤7所述计算电池欧姆内阻评价指标R0SOC和电池极化电内阻评价指标Rp的计算方法为：
Figure BDA0002793331400000042
式中m表示单只电池的内阻观测次数，R0j表示第j次内阻观测值；
Figure BDA0002793331400000043
表示单只电池m次内阻平均观测值；
Figure BDA0002793331400000044
式中ci为第i只电池极化内阻评价分值
Figure BDA0002793331400000045
本发明的有益效果是：
本发明提出含安全评价和性能评价指标的退役动力电池的一致性评价指标体系；包括外观检查评价指标和电池健康度评价指标；性能评价指标包括电池电压评价指标、电池容量评价指标、电池状态评价指标、电池内阻评价指标等四类评价指标；形成电池的综合评价指标；根据定量评价指标或指标组，筛选选出一致性较好的退役电池构建电池组，以确保电池组的安全稳定运行；解决了现有技术多采用单一的容量、电压等指标进行评价，缺少评价的全面性和准确性，不能准确描述电池的性能及运行状态等技术问题。
具体实施方式：
本发明一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，包括：
1、安全性评价指标
安全性评价指标包括外观检查评价指标和电池健康度评价指标。
1.1外观检查评价指标
外观检查评估指标SC表征电池的外观检查结果，主要是针对电池外观检查中，存在鼓胀、变形，损坏或液体漏出，极柱锈蚀或损坏等外观情况。外观检查评价指标SC。
Figure BDA0002793331400000051
式中，n表示整组中电池个数，ai为第i只电池外观检查评价得分值，由式(2)所示的分段函数决定。
Figure BDA0002793331400000052
1.2电池健康度评价指标
电池健康度评价指标SOH表征电池实际容量水平，用电池满充的容量与标称额定容量的百分比，即电池健康状态(State of health， SOH)的数值表示。电池健康度评价指标SOH如式(3)所示：
Figure BDA0002793331400000053
式中，bi为第i只电池健康度评价分值，由式(4)所示的分段函数决定。
Figure BDA0002793331400000061
2性能评价指标
性能评价指标包括电池电压评价指标、电池容量评价指标、电池状态评价指标、电池内阻评价指标等四类评价指标。
2.1电池电压评价指标包括单只电池电压评价指标和整组电池电压评价指标
电池电压评价指标用来评价单只电池电压和整组电压波动性，分为单体电压评价指标US和整组电池电压评价指标UT所提指标能较好地从整组和单只两个维度评价反应电压的波动情况。
(1)单体电压评价指标US
单体电压评价指标US如式(5)所示：
Figure BDA0002793331400000062
式中，m表示单只电池的电压观测次数，uj表示第j次电压观测值；
Figure BDA0002793331400000063
表示单只电池m次电压平均观测值。
(2)整组电压评价指标UT
整组电压评价指标UT如式(6)所示：
Figure BDA0002793331400000064
式中，USi表示第i只电池的单体电压评价指标值。
2.2电池容量评价指标
电池容量评价指标CDOCV通过单体电池容量CD与电池开路电压OCV 间的关系曲线获得，表征电池组内任意两只电池间的CD～OCV曲线的偏离度，从而评价其CDOCV一致性情况。电池容量评价指标CDOCV如式(7) 所示：
Figure BDA0002793331400000071
其中，Rj、Tj分别表示随机两只电池(R、T)在第j个观测点的电池容量评价值。
2.3电池状态评价指标
电池状态评价指标通过对表征电池的运行状态的参数进行评价，获得电池状态评价指标值，选取SOCOCV评价指标作为评价指标。
Figure BDA0002793331400000072
其中，RRj、TTj分别表示随机两只电池(RR、TT)在第j个观测点的电池荷电状态评价值。
2.4电池内阻评价指标
电池内阻评价指标包括电池欧姆内阻评价指标和电池极化电内阻评价指标。
(1)电池欧姆内阻评价指标
利用R0SOC作为电池欧姆内阻评价指标，表征电池欧姆内阻变化规律。电池欧姆内阻评价指标R0SOC如式(9)所示：
Figure BDA0002793331400000081
式中，m表示单只电池的内阻观测次数，R0j表示第j次内阻观测值；
Figure BDA0002793331400000082
表示单只电池m次内阻平均观测值。
(2)电池极化电内阻评价指标。
电池极化内阻评价指标Rp如式(11)所示：
Figure BDA0002793331400000083
式中，ci为第i只电池极化内阻评价分值，由式(12)所示的分段函数决定。
Figure BDA0002793331400000084
。

Claims (8)

1.一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，它包括：
步骤1、计算动力电池外观检查评价指标；
步骤2、计算动力电池电池健康度评价指标；
步骤3、计算单体电压评价指标；
步骤4、计算整组电压评价指标；
步骤5、计算电池容量评价指标；
步骤6、计算电池状态评价指标；
步骤7、计算电池欧姆内阻评价指标和电池极化电内阻评价指标。
2.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤1所述外观检查评价指标SC的计算方法为：
Figure FDA0002793331390000011
式中n表示整组中电池个数，ai为第i只电池外观检查评价得分值，
Figure FDA0002793331390000012
3.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤2所述计算动力电池电池健康度评价指标SOH的方法为：
Figure FDA0002793331390000013
式中bi为第i只电池健康度评价分值；
Figure FDA0002793331390000021
4.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤3所述计算单体电压评价指标US的方法为：
Figure FDA0002793331390000022
式中，m表示单只电池的电压观测次数，uj表示第j次电压观测值；
Figure FDA0002793331390000025
表示单只电池m次电压平均观测值。
5.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤4所述计算整组电压评价指标UT的方法为：
Figure FDA0002793331390000023
式中USi表示第i只电池的单体电压评价指标值。
6.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤5所述计算电池容量评价指标的方法为：
Figure FDA0002793331390000024
其中Rj、Tj分别表示随机两只电池R、T在第j个观测点的电池容量评价值。
7.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤6所述计算电池状态评价指标的方法为：
Figure FDA0002793331390000031
其中RRj、TTj分别表示随机两只电池RR、TT在第j个观测点的电池荷电状态评价值。
8.根据权利要求1所述的一种退役动力电池的一致性评价指标计算方法，其特征在于：步骤7所述计算电池欧姆内阻评价指标R0SOC和电池极化电内阻评价指标Rp的计算方法为：
Figure FDA0002793331390000032
式中m表示单只电池的内阻观测次数，R0j表示第j次内阻观测值；
Figure FDA0002793331390000035
表示单只电池m次内阻平均观测值；
Figure FDA0002793331390000033
式中ci为第i只电池极化内阻评价分值
Figure FDA0002793331390000034
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