[發明專利]一種基于熱一致性的退役動力鋰電池篩選方法

有效

• 申請號: 202010625359.3
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111729856B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 彭紀昌;孟錦豪;劉海濤;蔡磊
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B07C5/00
• 分類號: B07C5/00;B07C5/344;H01M10/44
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王磊

1.一種基于熱一致性的退役動力鋰電池篩選方法，其特征在于，包括以下步驟：

測量退役動力鋰電池的容量和內阻并進行初步篩選；

根據電池類型布局熱電偶；

注入預設頻率的電池脈沖加熱電池，通過熱電偶獲取并記錄退役動力鋰電池的溫度變化，具體包括：

步驟301：記錄退役動力鋰電池的初始溫度為T₁；

步驟302：針對退役動力鋰電池注入頻率為f_D＝20Hz的雙脈沖方波電流，通過布局的熱電偶觀測并記錄退役動力鋰電池的溫度變化；

步驟303：當任一熱電偶最大溫度上升到T_max＝T₁+10℃時，停止注入雙脈沖方波電流并繼續記錄退役動力鋰電池的溫度變化；

步驟304：當所有熱電偶的溫度恢復至與初始溫度T₁的溫差低于預設的溫差閾值時，停止記錄退役動力鋰電池的溫度變化；

進行退役動力鋰電池的溫度變化數據預處理，提取電池表面溫度的動態變化特征，具體包括：

步驟401：選取最先到達T_max的熱電偶記錄的溫度變化作為退役動力鋰電池的溫度變化數據；

步驟402：以△T＝1℃為步長，將溫度變化曲線劃分為N＝20個片段；

步驟403：從每個溫度變化曲線片段中提取動態特征，所述動態特征為曲線片段的斜率；提取方法為：定義i點的坐標為(X_i，Y_i)，j點的坐標為(X_j，Y_j)，則由兩點所組成溫度變化曲線片段的動態特征為：

步驟404：重復步驟403，得到N維動態特征向量K₁，K₂，…，K_N；

通過高斯回歸模型針對電池表面溫度的動態變化特征進行聚類分析，獲得電氣特性和熱一致性符合標準的退役動力鋰電池單體。

2.根據權利要求1所述的基于熱一致性的退役動力鋰電池篩選方法，其特征在于，所述測量退役動力鋰電池的容量具體包括以下步驟：

步驟101：對退役動力鋰電池以恒流恒壓充電方式充電后，再以額定電流放電至退役動力鋰電池的截止電壓；

步驟102：將所述步驟101循環3次，得到放電容量的平均值作為電池容量Q，所述電池容量Q的計算公式為：

Q＝(Q₁+Q₂+Q₃)/3

其中，Q₁、Q₂及Q₃分別為第1次、第2次與第3次測量到的放電容量。

3.根據權利要求1所述的基于熱一致性的退役動力鋰電池篩選方法，其特征在于，所述測量退役動力鋰電池的內阻具體包括以下步驟：

步驟201：將電池充電至SOC_t＝50％；

步驟202：選取4種不同幅值的電流脈沖對電池進行充放電測試，其中，4種不同的幅值分別為I₁＝1.5C、I₂＝lC、I₃＝0.5C和I₄＝0.25C，每種電流脈沖持續15秒；

步驟203：根據每次電流變化ΔI_i對應的電池端電壓變化量ΔU_i，計算各電流脈沖下測量到的電池內阻R_i，計算公式為：

R_i＝ΔU_i/ΔI_i。

4.根據權利要求1所述的基于熱一致性的退役動力鋰電池篩選方法，其特征在于，所述根據電池類型布局熱電偶具體為：

當退役動力鋰電池為方形軟包電池，將方形軟包電池的一個側面三等分，將方形軟包電池的正負極之間兩等分，分別在靠近正負電極的兩個等分區域內布局第一熱電偶和第二熱電偶，分別在等分線的交點處布局第三熱電偶和第四熱電偶；

或

當退役動力鋰電池為圓柱形鋰電池，將圓柱形鋰電池沿圓柱的高三等分，將圓柱形鋰電池沿圓柱的直徑兩等分，得到六個等分區域，然后分別在每個等分區域的中間位置布局熱電偶。

5.根據權利要求1所述的基于熱一致性的退役動力鋰電池篩選方法，其特征在于，所述通過高斯回歸模型針對電池表面溫度的動態變化特征進行聚類分析具體包括以下步驟：

步驟501：記N維動態特征向量x_i＝[K₁，K₂,...,K_N]，共M塊待分類的退役動力鋰電池；

步驟502：初始化k個高斯混合模型的參數，所述高斯混合模型的參數包括：混合系數π_k、均值向量μ_k、協方差矩陣Σ_k，其中，0≤π_k≤1，且

步驟503：根據預設的高斯混合模型的參數計算動態特征向量x_i屬于k類的后驗概率，計算公式為：

其中，q_ik表示特征向量x_i是否屬于第k個分類，若q_ik＝1，則表示特征向量x_i屬于第k個分類；否則特征向量x_i不屬于第k個分類，Ν(x_i|μ_j,Σ_j)為多元高斯分布：

步驟504：根據所述步驟503中的計算結果更新π_k，μ_k和Σ_k，計算公式為：

步驟505：重復步驟503和步驟504，直到似然函數收斂為止，所述似然函數包括π_k，μ_k和Σ_k。