一種蓄電池梯級利用評估方法與流程
2023-06-11 23:38:06
本發明屬於蓄電池回收利用技術領域，尤其涉及一種蓄電池梯級利用評估方法。
背景技術：
電動汽車對動力電池的性能要求較高，當動力電池的容量下降到一定程度後，為了確保電動汽車的動力性能、續駛裡程和運行過程中的安全性能，就必須對其進行更換；從電動汽車上更換下來的電池，仍具有較高的剩餘容量(一般為初始容量的80％)，但其對於儲能系統來說，這些電池仍具有較大的使用價值，如可繼續應用於通訊基站、太陽能路燈、備用電源等儲能領域。如此梯級利用，可充分發揮動力電池價值，從而降低電池在汽車使用階段的成本，推動電動汽車提前普及，也有利於節能減排。
但這些退役的廢舊動力電池的健康狀態參差不齊，必須進行嚴格篩選、梯次利用才能保障其性能發揮。但是，通常對電池篩選時，採用鋰離子電池專用容量檢測櫃對電池進行充放電，綜合考察每隻電池的電壓、內阻、容量、電壓降等因素，具體的，先對蓄電池通過預定充電方法進行充電，充電充滿後，然後進行電流放電，直至降低到預期的放電終止電壓，並記錄放電時間，然後根據放電電流值和放電時間計算放電容量，然後判斷放電容量是否滿足餘能要求。但是實際情況下，由於回收的蓄電池數量較多，而且蓄電池餘能檢測時對電池進行完全充放電檢測必然會消耗大量時間。
技術實現要素：
鑑於上述問題，本發明的目的在於提供一種蓄電池梯級利用評估方法，旨在解決現有蓄電池梯級利用評估方法比較耗時的技術問題。
本發明採用如下技術方案：
所述蓄電池梯級利用評估方法包括下述步驟：
建立蓄電池的電池基礎資料庫，所述資料庫以廠家和蓄電池類型進行分類，包括不同廠家、不同蓄電池類型的標準時間電流曲線和標準時間電壓曲線；
針對當前回待測蓄電池，首先對蓄電池進行大電流充電，將蓄電池的電量完全衝滿；
然後通過負載對蓄電池進行放電，放電時間為t，記錄放電時間內的電壓和電流變化數據，抽樣時間間隔為△t，電壓和電流共均記錄有n個數據點，其中t＝n*△t，記錄的電壓數據為v1,v2,...,vn，記錄的電流數據為i1,i2,...,in；
根據蓄電池廠家和蓄電池類型從電池基礎資料庫中找到對應的標準時間電流曲線fi(t)和標準時間電壓曲線fu(t)；
根據標準時間電壓曲線先前記錄的放電時間t內的電壓變換數據擬合出蓄電池的期望時間電壓曲線zu(t)，以及根據標準電流曲線和先前記錄的放電時間t內的電流變化數據擬合出蓄電池的期望時間電流曲線zi(t)；
根據期望時間電壓曲線計算出當蓄電池電壓下降至電壓閾值下限u0時所需時間t0，然後根據0-t0時間段內的期望時間電壓曲線和期望時間電流曲線計算餘能電量；
根據餘能電量判定是否符合梯級利用要求。
進一步的，所述根據標準時間電壓曲線先前記錄的放電時間t內的電壓變換數據擬合出蓄電池的期望時間電壓曲線步驟，具體如下：
計算放電時間t內的n個抽樣點下的標準時間電壓曲線對應的電壓值與記錄的電壓數據的差值，因此第j個抽樣點的差值表示為fu(j*δt)-vj；
得到的期望時間電壓曲線：
其中km為第m個放電時間段的電壓差調整係數。
進一步的，所述根據標準電流曲線和先前記錄的放電時間t內的電流變化數據擬合出蓄電池的期望時間電流曲線步驟，具體如下：
計算放電時間t內的n個抽樣點下的標準時間電流曲線對應的電流值與記錄的電流數據的差值，因此第j個抽樣點的差值表示為fi(j*δt)-ij；
得到的期望時間電流曲線：
其中rm為第m個放電時間段的電流差調整係數。
本發明的有益效果是：本發明在蓄電池放電時，只用經過t的放電時間，並記錄此階段的電壓數據和電流數據，然後根據所述電壓數據和電流數據，並結合標準電壓曲線和標準電流曲線得到期望時間電壓曲線和期望電流曲線，最後根據期望時間電壓曲線和期望電流曲線以及蓄電池電壓下降至電壓閾值下限u0時所需時間t0，即可計算出餘能電量，因此本發明中，放電過程中放電時間t之後的電壓和電流曲線是根據之前數據擬合得到，無需實際全部放電，基本上可以節約40％時間。
附圖說明
圖1是本發明實施例提供的蓄電池梯級利用評估方法流程圖；
圖2是標準時間電壓曲線和期望時間電壓曲線的示意圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
為了說明本發明所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。
如圖1所示，本實施例提供的蓄電池梯級利用評估方法包括下述步驟：
步驟s101、建立蓄電池的電池基礎資料庫，所述資料庫以廠家和蓄電池類型進行分類，包括不同廠家、不同蓄電池類型的標準時間電流曲線和標準時間電壓曲線。
由於不同廠家不同類型的蓄電池不同，使得每種電池的充電費性能都有所不同。比如a廠家的48v20a的蓄電池與b廠家的48v20a的蓄電池可能存在一定差異，a廠家的48v20a的蓄電池與本廠的48v20a的蓄電池60v20a蓄電池也不同，因此建立的電池基礎資料庫以廠家和蓄電池類型進行分類。並記錄市場上常見廠家和蓄電池類型的電池基礎資料庫，資料庫中保存的是新蓄電池的標準時間電流曲線和標準時間電壓曲線。以標準電壓曲線為例，曲線如圖2的時限所示。
步驟s102、針對當前回待測蓄電池，首先對蓄電池進行大電流充電，將蓄電池的電量完全衝滿。
對於回收的蓄電池，首先根據電池廠家和蓄電池類型進行分類，然後對蓄電池進行快速充電，直至蓄電池電量全部充滿。充電過程中，當蓄電池的電壓不再變化且穩定一定時間即可認定充電充滿。
步驟s103、然後通過負載對蓄電池進行放電，放電時間為t，記錄放電時間內的電壓和電流變化數據，抽樣時間間隔為△t，電壓和電流共均記錄有n個數據點，其中t＝n*△t，記錄的電壓數據為v1,v2,...,vn，記錄的電流數據為i1,i2,...,in。
本實施例只需對蓄電池放電一定時間，假設放電時間為t，即0-t時間段為放電時間。需要記錄這段時間的電壓和電流變化數據，實際情況下，數據記錄是離散的，有一個抽樣時間間隔，這裡設置為△t，假設有n個數據點，那麼t＝n*△t。
步驟s104、根據蓄電池廠家和蓄電池類型從電池基礎資料庫中找到對應的標準時間電流曲線fi(t)和標準時間電壓曲線fu(t)。
步驟s105、根據標準時間電壓曲線先前記錄的放電時間t內的電壓變換數據擬合出蓄電池的期望時間電壓曲線zu(t)，以及根據標準電流曲線和先前記錄的放電時間t內的電流變化數據擬合出蓄電池的期望時間電流曲線zi(t)。
本實施例的目的是，根據記錄的一段電壓數據和電流數據，然後根據該蓄電池對應的標準電壓時間曲線和標準電流時間曲線擬合得到時間t以後的蓄電池放電的電壓電流變化情況，即得到期望時間電壓曲線和期望時間電流曲線，這樣就無需將蓄電池完全放電，節約檢測時間。
作為一種具體擬合實例，以電壓擬合為例，具體如下：
計算放電時間t內的n個抽樣點下的標準時間電壓曲線對應的電壓值與記錄的電壓數據的差值。n個電壓數據為v1,v2,...,vn，標準時間電壓曲線為fu(t)，因此對於第j個抽樣點，差值可表示為fu(j*δt)-vj。
在t至2t時間段內，標準時間電壓曲線與期望時間電壓曲線的差值為0-t時間段內差值的一定倍數，假設為k1，這樣在t至2t時間段的標準與期望的電壓差值可表示為k1*(fu(j*δt)-vj)，因此可得到t至2t時間段內期望時間電壓曲線的離散表達式為zu(t+j*δt)＝fu(t+j*δt)-k1*(fu(j*δt)-vj)；
同理在2t至3t時間段內，zu(2t+j*δt)＝fu(2t+j*δt)-k2*(fu(j*δt)-vj)；
依次類推：
在mt至(m+1)t時間段內，zu(mt+j*δt)＝fu(mt+j*δt)-km*(fu(j*δt)-vj)。
這裡km為第m個放電時間段的電壓差調整係數，km一般為固定常數，不同廠家和類型的蓄電池的km值略有不同，可以將標準時間電壓曲線和蓄電池進行完全放電後得到的電壓曲線進行分段比較，看各段放電時間下的實際電壓差值與第一段放電時間的電壓差值進行比較，經過多次對比後，可以得到一個實際的電壓差調整係數，一般情況下m越大，km值越大。因此可以得到一個完整的期望時間電壓曲線離散表達式：
同理也可以得到期望時間電流曲線離散表達式：
其中rm為第m個放電時間段的電流差調整係數。
步驟s106、根據期望時間電壓曲線計算出當蓄電池電壓下降至電壓閾值下限u0時所需時間t0，然後根據0-t0時間段內的期望時間電壓曲線和期望時間電流曲線計算餘能電量。
對於計算餘能電量，電池放電無需全部放空，而且也不能完全放空，電池嚴重虧電特別損傷電池。因此都會設置一個電壓閾值下限u0，放電達到該電壓時即停止放電。從圖2所示，蓄電池電壓下降至電壓閾值下限u0時所需時間t0，根據期望時間電壓曲線即可得到時間t0。實際情況下，由於期望時間電壓曲線是離散的，因此t0是電壓值剛下將到u0或以下時的第一個採樣時間點。
得到的期望時間電壓曲線和期望時間電流曲線，用積分即可得到0-t0時間段的放電電量，即餘能電量。具體計算時，將0-t0時間段等分，每份是△t，用電壓乘以電流得到功率，然後乘以時間間隔△t，就可以每份的電量，然後累加就可以得到餘能電量。
步驟s107、根據餘能電量判定是否符合梯級利用要求。
只有具有達到一定餘能電量的蓄電池才具有梯級利用價值。本實施例只用放電時間t就可以估計到整個蓄電池的餘能電量，對於蓄電池檢測，能夠減少40％左右的檢測時間。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。