一种退役动力电池梯次利用的分选方法

1.本发明涉及退役动力电池梯次利用技术领域，特别涉及一种用于退役动力电池梯次利用的分选方法。


背景技术：

2.当前，我国首批投入市场的新能源汽车所搭载的动力电池正面临退役关键期，2020年累计退役动力电池总量超过20万吨。当动力电池容量衰退至其额定容量的80％时，就要从电动汽车上退役。如果对其直接报废处理不仅造成资源浪费，还会造成环境污染，退役后的电池虽然不能满足动力电池的需求，但仍然可以用在对电池要求较低的使用场景中如家庭储能电源、电网储能和通信基站等。2017年2月，国家出台的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》提到，鼓励按照先梯次利用后再生利用原则，对废旧动力蓄力电池开展多层次、多用途的合理利用。
3.退役动力电池健康状态并不一致，如何保证重组电池的一致性问题是动力电池梯次利用的关键。锂离子电池老化参数众多，传统的筛选多基于电池的多个老化参数对电池进行依次筛选，然而这种方法需要针对每个老化参数设置筛选标准，不同类型电池的筛选标准可能又存在差异，使得电池筛选标准不统一，给退役动力电池的梯次利用带来很多困难。
4.专利文献cn108199109a公开了一种退役动力电池包梯次利用的筛选方法，该方法基于容量、内阻、功率、电压为四大体现电芯性能的因素，从该四个因素对电芯性能敏感度从大到小开始筛选，一定程度上提高了退役电池的一致性，然而这种方法仍然需要针对退役电池的每个老化参数设置相应的筛选标准。


技术实现要素：

5.为了解决上述背景技术所存在的至少一项技术问题，本发明提供一种用于退役动力电池梯次利用的分选方法。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案是：
7.一种退役动力电池梯次利用的分选方法，包括：
8.获取表征电池老化的参数；
9.基于lof算法，将表征电池老化的参数作为输入，输出退役动力电池的lof；
10.对lof设置相应的阈值，完成对退役动力电池的分级筛选。
11.进一步地，在获取表征电池老化的参数之前还包括：
12.对n个待测退役动力电池进行初步外观筛选，选出m个外观完好的电池，其中m≤n，n、m为正整数。
13.进一步地，所述表征电池老化的参数包括电池容量、内阻和自放电率。
14.进一步地，所述对n个待测退役动力电池进行初步外观筛选，选出m个外观完好的电池包括如下子步骤：
15.101：观察电池外观是否完好；
16.102：观察电池表面是否平整，有无鼓胀，有无漏液，有无磨损变形现象；
17.103：初步排除不满足子步骤101和102要求的电池。
18.如此，通过上述子步骤即可以快速、准确地筛选处外观完好的电池。
19.进一步地，所述电池容量通过如下方式测量：
20.201：将电池以0.8c0电流充电至第一设定电压，再恒压充电至电流为0.05c0截止，静置1个小时，再以0.8c0电流恒流放电至第二设定电压，静置1个小时，其中c0为退役动力电池出厂时的额定容量；
21.202：按照子步骤201的充放电程序对电池进行充放电10圈，以最后一圈的放电容量作为该电池的真实容量c。
22.如此，通过上述子步骤即可以准确地测试出每个单体电池的容量。
23.进一步地，所述电池内阻通过如下方式测量：：
24.301：将电池以1c电流充电至第一设定电压，再恒压充电至电流为0.05c截止，静置1个小时，再以1c电流恒流放电至电池在50％soc下，静置1小时；
25.302：通过混合脉冲性能测试来计算退役动力电池内阻，该测试由10秒的放电电流脉冲id，40秒静置和10秒充电电流脉冲ic组成，通过10秒放电内电压的变化量δu来计算内阻。其中δu＝u
1-u2，u1为放电开始时刻退役动力电池的电压；u2为放电脉冲结束时的电压，电池内阻计算公式为：r＝(u
1-u2)/id。
26.如此，通过上述子步骤即可以准确地测试出每个单体电池的内阻。
27.进一步地，所述电池容量通过如下方式测量：
28.401：将电池以1c电流充电至第一设定电压，再恒压充电至电流小于等于0.05c截止
29.402：在25℃下搁置7天；
30.403：采用1c电流放电至第二设定电压，测得电池的放电容量c
sd
；
31.404：计算电池的自放电率。
32.如此，通过上述子步骤即可以准确地测试出电池的自放电率。
33.进一步地，所述电池的自放电率r
sd
的计算公式为：
34.r
sd
＝(c-c
sd
)/c*100％。
35.进一步地，基于lof算法，将表征电池老化的参数作为输入，输出退役动力电池的lof包括如下子步骤：
36.501：计算所有数据点与其余各点的距离，并求出任意点o的第k距离dk(o)，dk(o)定义为o点到离它第k远的点之间的距离；
37.502：求出每个点o的第k距离邻域nk(o)，nk(o)定义为所有到点o距离小于等于dk(o)的点集；
38.503：任意两点o到p的第k可达距离reach_distk(p，o)，满足reach_distk(p，o)＝max{dk(o)，d(o，p)}，max{dk(o)，d(o，p)}表示点o的第k距离和点o到点p的距离中的较大者；
39.504：计算每个点p的第k局部可达密度；
40.505：计算每个p点的第k局部异常因子；
41.506：输出每个电池对应的lof。
42.进一步地，所述每个点p的第k局部可达密度的计算公式为：
[0043][0044]
进一步地，所述每个p点的第k局部异常因子的计算公式为：
[0045][0046]
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
[0047]
本发明提供了一种退役动力电池梯次利用分选方法，其优点在于与传统的分选方法相比，该方法简化了退役动力电池筛选时的多参数化标准，利用lof算法对多个电池老化参数进行评估，仅通过lof即可实现对退役动力电池的不一致性评估，通过设置不同的lof可实现对退役动力电池的多级筛选。相对于专利文献cn108199109a，本发明并不是通过对退役动力电池老化参数的逐次筛选来实现电池的一致性，而是基于lof(local outlier factor，局部异常因子)算法，将表征电池老化的参数作为输入，输出退役动力电池的lof，仅通过设定不同的lof阈值，即可实现对退役动力电池的分级筛选，大大简化了传统退役动力电池筛选中的参数设置问题，提高了筛选效率。
附图说明
[0048]
图1为本发明实施例提供的退役动力电池梯次利用的分选方法的流程图；
[0049]
图2是本发明实施例中退役动力电池的容量图；
[0050]
图3是本发明实施例中内阻测试示意图；
[0051]
图4是本发明实施例中退役动力电池在50％soc下的内阻图；
[0052]
图5是本发明实施例中退役动力电池的自放电图；
[0053]
图6是本发明实施例中lof算法示意图；
[0054]
图7是本发明实施例中以lof＝1.08作为筛选标准时，退役动力电池的筛选结果。
具体实施方式
[0055]
实施例：
[0056]
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
[0057]
参阅图1所示，本实施例提供的退役动力电池梯次利用的分选方法，该方法如下步骤：
[0058]
步骤1：对n个待测退役动力电池进行初步外观筛选，选出m个外观完好的电池，其中m≤n，均为正整数；
[0059]
步骤2：测试每个单体电池的容量；
[0060]
步骤3：测试每个单体电池的在50％soc下的内阻；
[0061]
步骤4：测试每个单体电池的自放电率。
[0062]
步骤5：基于lof(local outlier factor，局部异常因子)算法，将电池容量、内阻和自放电率作为输入，输出m个退役动力电池的lof；
[0063]
步骤6：对lof设置相应的阈值，即可完成对退役动力电池的分级筛选。
[0064]
如此，通过上述步骤，利用lof算法对多个电池老化参数进行评估，仅通过lof即可
实现对退役动力电池的不一致性评估，通过设置不同的lof可实现对退役动力电池的多级筛选。本发明中选用的电池老化参数为电池容量、内阻和自放电率，但实际上电池的老化参数不限于此，任何能表征电池老化的参数(如：电池充放电曲线中容量增量曲线中峰的位置、峰的强度、峰的面积均能表征电池的老化状态)均能作为此方法的输入参数，均在此发明包括的范围之内。
[0065]
具体地，步骤1中具体包括如下子步骤：
[0066]
101：观察电池外观是否完好；
[0067]
102：观察电池表面是否平整，有无鼓胀，有无漏液，有无磨损变形现象；
[0068]
103：初步排除不满足子步骤101和102要求的电池。
[0069]
具体地，步骤2中具体包括如下子步骤：
[0070]
201：将电池以0.8c0电流充电至第一设定电压，再恒压充电至电流为0.05c0截止，静置1个小时，再以0.8c0电流恒流放电至第二设定电压，静置1个小时，其中c0为退役动力电池出厂时的额定容量；
[0071]
202：按照子步骤201的充放电程序对电池进行充放电10圈，以最后一圈的放电容量作为该电池的真实容量c。
[0072]
具体地，步骤3中具体包括如下子步骤：
[0073]
301：将电池以1c电流充电至第一设定电压，再恒压充电至电流为0.05c截止，静置1个小时，再以1c电流恒流放电至电池在50％soc下，静置1小时；
[0074]
302：通过混合脉冲性能测试来计算退役动力电池内阻，该测试由10秒的放电电流脉冲id，40秒静置和10秒充电电流脉冲ic组成，通过10秒放电内电压的变化量δu来计算内阻。其中δu＝u
1-u2，u1为放电开始时刻退役动力电池的电压；u2为放电脉冲结束时的电压，电池内阻计算公式为：r＝(u
1-u2)/id；
[0075]
具体地，步骤4中具体包括如下子步骤：
[0076]
401：将电池以1c电流充电至第一设定电压，再恒压充电至电流小于等于0.05c截止；
[0077]
402：在25℃下搁置7天；
[0078]
403：采用1c电流放电至第二设定电压，测得电池的放电容量c
sd
[0079]
404：计算电池的自放电率，其中自放电率r
sd
的计算公式为：
[0080]rsd
＝(c-c
sd
)/c*100％
[0081]
具体地，步骤5计算每个电池的局部异常因子有如下子步骤：
[0082]
501：计算所有数据点与其余各点的距离，并求出任意点o的第k距离dk(o)，dk(o)定义为o点到离它第k远的点之间的距离；
[0083]
502：求出每个点o的第k距离邻域nk(o)，nk(o)定义为所有到点o距离小于等于dk(o)的点集。
[0084]
503：任意两点o到p的第k可达距离reach_distk(p，o)，满足reach_distk(p，o)＝max{dk(o)，d(o，p)}，max{dk(o)，d(o，p)}表示点o的第k距离和点o到点p的距离中的较大者；
[0085]
504：计算每个点p的第k局部可达密度：
[0086]
[0087]
505：计算每个p点的第k局部异常因子:
[0088][0089]
506：输出每个电池对应的lof。
[0090]
下面以某款退役磷酸铁锂动力电池为例，对上述方法步骤进行验证说明，该动力电池出厂容量为5.2ah(c0＝5.2ah)，具体步骤如下：
[0091]
步骤1：选取60个退役离子电池进行初步外观筛选，筛选出外观不完整，有鼓胀和漏液的电池，最终获得48个外观完好的退役动力电池；
[0092]
步骤2：测试单体电池的容量，图2为这48个退役动力电池的容量，具体子步骤如下：
[0093]
201：将电池以0.8c0电流充电至3.6v，再恒压充电至电流小于等于0.05c0截止，静置1个小时，再以0.8c0电流恒流放电至2.5v，静置1个小时；
[0094]
202：按照子步骤201的充放电程序对电池进行充放电10圈，以最后一圈的放电容量作为该电池的真实容量c。
[0095]
步骤3：测试单体电池的在50％soc下的内阻，图3为48个退役动力电池在50％soc下的内阻，具体子步骤如下：
[0096]
将电池以1c电流充电至3.6v，再恒压充电至电流小于等于0.05c截止，静置1个小时，再以1c电流恒流放电至50％soc下，静置1个小时，采用混合脉冲性能测试法测试该soc下的电池内阻，混合脉冲性能测试由10秒的放电脉冲id(8a)，40秒静置和10秒充电脉冲ic(6a)组成，图4为混合脉冲性能测试中电压随时间的变化及内阻计算说明；
[0097]
步骤4：测试单体电池的自放电，具体子步骤如下：
[0098]
401：将电池以1c电流充电至3.6v，再恒压充电至电流小于等于0.05c截止；
[0099]
402：在25℃下搁置7天；
[0100]
403：采用1c电流放电至2.5v，测得电池的放电容量c
sd
；
[0101]
404：根据公式r
sd
＝(c-c
sd
)/c*100％计算电池的自放电率，结果如图5所示；
[0102]
步骤5：将电池容量、内阻、自放电作为数据输入，基于lof算法，分别计算48个退役动力电池的lof，在该实例中，k取值30，具体包括如下子步骤：
[0103]
501：计算所有数据点与其余各点的距离，并求出任意点o的d
30
(o)；
[0104]
502：求出每个点o的n
30
(o)；
[0105]
503：计算任意两点o到p的reach_dist
30
(p，o)；
[0106]
504：计算每个点p的局部可达密度：
[0107][0108]
505：计算每个数据点的局部异常因子:
[0109][0110]
506：输出每个电池对应的lof；
[0111]
步骤6：对lof设置相应的阈值，即可完成对退役动力电池的分级筛选，具体筛选流
程图6所示，结果如图7所示。
[0112]
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。