变电站退役电池分选方法与聚类算法∗

为了提高电池的再利用效率并减少资源浪费,研究退役电池的一致性分选具有重要意义.主要介绍了电池 一致性分选的几种方法,包括单参数分选、多参数分选、动态特性分选、电化学阻抗谱分选和综合特性分选,并且比 较分析了它们的优缺点.同时,介绍了常见聚类算法的分类和使用原理,对比分析了不同聚类算法的优缺点和适用场 景,为选择合适的聚类算法提供了依据.最后,对一致性分选技术的未来发展方向进行了预测.     

基于DBSCAN聚类的退役动力电池深度配组方法

退役动力电池在梯次利用时，因单体一致性差异较大，常难以满足使用要求。综合考量退役动力电池动态特性和静态特性，提出一种改进的多参数DBSCAN聚类算法对退役动力电池进行深度配组。对比实验表明，与Kmeans++聚类的结果相比，采用该方法聚类后电池最大容量差减少了86.04%；循环充放电实验表明，采用该方法得到的电池组充电性能提高约3%～5%，其放电量更大，其容量衰减速率降低了64.96%。该方法可有效提高电池组内单体的一致性并延长电池组的使用寿命。     

串联液态金属电池组均衡控制策略研究

液态金属电池是一类廉价高效、适合规模电能存储的新型储能电池技术。在分析液态金属电池特性的基础上,研究了一种基于开关矩阵的电感型均衡电路,提出以荷电状态(SOC)作为均衡变量,以SOC极大和极小的电池单体作为均衡对象,通过"变步长"方式对均衡电流进行控制的cell-to-cell均衡控制策略,并阐明了其具体的工作原理。利用Ma tla b/S imulink软件构建了串联液态金属电池组均衡控制系统模型,并针对串联液态金属电池组处于静置状态和恒流充电状态分别进行均衡控制仿真分析。该均衡控制策略适用于电池组的各种运行状态,可有效提高电池组中液态金属电池的一致性和容量利用率。     

MH-Ni蓄电池组一致性及分选技术

MH-Ni蓄电池组充放电性能的一致性主要表现在电压和电池容量的一致性,是因为制造工艺和材料的不一致等因素造成的。电池分选技术非常重要,采用内阻法、容量法、特性曲线法相结合,提高了MH-Ni蓄电池的一致性,即使在240A(3C)放电,电池组单体电压相差值也在20mV之内。     

基于放电平台期的Wkmeans退役锂离子电池分选方法

针对退役锂离子电池单体之间由于生产过程及后续工作环境的不同产生的不一致性差异对分选后电池成组性能的影响,提出一种基于放电平台期参数的锂离子电池分选方法.以磷酸铁锂电池为研究对象,通过研究电池组不一致性的影响因素确定聚类的指标,进而进行放电实验,得到电池的电压、电流、容量等时序数据,并通过固定电压窗口的方法得到放电平台高...     

基于改进DBSCAN的退役动力电池分选方法

退役动力电池梯次利用时电池单体不一致性对于分选后电池组性能具有重要影响，高效的分选方法能够降低电池不一致性，提高电池组的使用性能和安全性。针对目前常用的电池检测系统采样频率较低等问题，首先使用自适应分段拟合方法对充放电数据进行拟合，从充放电曲线中提取表征电池不一致性的动态特征电压上升高度（VR）、电压下降深度（DVF），并与容量、开路电压静态特征结合构成分选特征向量；然后提出一种基于核密度估计的DBSCAN算法（KDEDBSCAN），通过核密度估计自适应确定聚类算法参数，对特征聚类实现电池的分选；最后通过实验验证该分选方法的有效性。     

基于特性曲线的锂离子电池分类新方法

提出一种基于特性曲线的电池新分类方法,通过分析列放电特性曲线上的特征,解释各特征点的物理意义,并说明特征点的提取方法,同时提出了通过增长容量分析（ICA）法分析电池内部材料相变过程的思想,再采用FCM聚类算法对电池进行分类筛选。通过电池组循环寿命实验验证新方法的有效性。     

锂离子电池组合前后的特性研究

为更好地使用锂离子电池组,更精确地估算电池的荷电状态(SOC),对锂离子电池组合前后进行了常温4.0 A充放电、常温7.5 A放电、-20℃下4.0A放电以及55℃下4.0A放电等实验测试.实验结果显示:锂离子电池成组后的充放电特性有所下降,电池组总容量下降为单体电池的90%左右,SOC偏低,工作电压的下降速率在放电末期急剧上升,可达平台区的50倍.对电池组的一致性进行了分析,得出锂离子电池成组时应充分考虑单体电池的一致性;在估算SOC时,采用电池组参数和单体电池参数相结合的方式.     

电池模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征

电池放电电压曲线包含电池所有状态信息,研究模组放电电压曲线簇,对模组一致性分析具有重要意义。通过研究模组放电电压曲线簇,提出一种模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征方法:综合考虑电池Rint等效电路和热累积、容量衰减、库仑效率以及内阻增长等效应,构建多维参数的电池数学模型;在此基础上提出一种基于变换矩阵的模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征方法;结合所构建的电池模型和所提的表征方法,基于Matlab/Simulink搭建四节单体串联模组的仿真模型,研究随着充放电循环次数的增加,模组一致性影响因素在放电电压曲线簇上的表征特点;最后从电池模组容量衰减角度,对所提表征方法和所得仿真结果进行了验证。结果表明,所提表征方法可有效地反映模组一致性影响因素的特征,为后续模组一致性分选等提供参考依据。     

基于容量增量分析的退役LiFePO4电池分选方法

为解决电动汽车(EVs)动力电池批量退役时检测与分选效率低下的问题,提出一种基于容量增量分析(ICA)的退役磷酸铁锂(LiFePO4)电池分选方法.分析电池容量增量(IC)曲线特征与内部老化过程的关系,提出一致性特征量提取方法;结合模糊C均值聚类(FCM)方法,确定电池一致性分选方法.实验结果表明,IC特征一致性分选方法与传统容量-内阻分选方法相比,提高了退役电池分选的一致性和分选效率.此分选方法对电动汽车退役电池科学高效梯次利用有重要意义.     

基于模糊逻辑控制器的液态金属电池组两级均衡系统

液态金属电池是面向电网大规模储能应用近年发展起来的一类低成本、长寿命的新型储能电池技术。电池均衡管理是电池组安全、高效运行的基本保障,该文针对液态金属电池低电压、大电流特性,设计基于电感和变压器的两级混合均衡系统。通过MATLAB/Simulink平台搭建液态金属电池模型以及电池组均衡系统仿真模型。在采用基于荷电状态(stateofcharge,So C)的均衡控制策略中引入模糊逻辑控制器,提高了电池组的均衡效率。经过在静置工况和动态工况下仿真表明所提出的均衡方案能够有效改善电池组的不一致性,提高电池组的可用容量。另外,在静置工况下与单级均衡电路相比,所提出的均衡方案均衡时间缩短了91.6%。     

锂离子电池组的一致性及影响因素研究

以明确锂离子电池组一致性对使用寿命的影响为目标,详细分析了电池组一致性和使用寿命之间的关系,重点讨论了影响锂离子电池组一致性的因素,在此基础上提出提高锂离子电池组一致性的方案。结果表明:提高单体电池的一致性、科学的电池分选制度以及优异的电池管理系统是确保电池组一致性最重要、最有效的三种手段。     

直流内阻对锂电池性能和配组电压一致性研究

对铝壳IFP1865140-12Ah方形锂电池直流内阻进行测试,考察了在常温下直流内阻对电池电性能如放电特性、功率特性、搁置特性和循环特性的影响,研究了直流内阻对电池配组后电压一致性的影响。结果表明,直流内阻在电池电性能方面有着重要的影响,直流内阻低的电池电性能更好。直流内阻一致性好的电池配组后电池组的一致性会更好,能够避免电池的过充或过放,延长电池组的使用寿命,提升电池组的性能。     

退役电池梯次利用的一致性管理研究综述

一致性管理是退役电池梯次利用的关键.在深度调研国内外研究现状的基础上,对基于电子电路的电池均衡技术和一致性分选技术相关研究进行综述.均衡电路可以实现同一模组内单体之间能量均衡,也可以实现一个电池包内多个模组之间能量均衡,对这两种均衡电路拓扑形式及控制策略进行了分析、对比;系统介绍以单参数、多参数、动态特性曲线和综合特性为分选特征参数的一致性分选方法;梳理了一致性管理技术目前尚存的问题,对其走向进行了预判.     

固定型VRLA电池再充电特性的研究

研究了固定型VRLA电池在不同充电条件下的再充电特性。结果表明:在均衡充电条件下,电池的放电容量可以100%恢复,电池的再充电特性极好;在浮充充电条件下,单体电池的再充电特性符合标准要求。因为均衡充电有利于提高电池的均匀一致性,所以在实际应用中,应定期对电池组进行均衡充电,避免电池自放电造成硫酸铅逐步积累,产生劣化单体电池。     

基于电压曲线的退役电池模组分选方法

对退役电池进行梯次利用,关键是对其进行一致性分选。该文提出一种基于电压曲线,面向退役电池模组的一致性分选方法:综合考虑电池Rint等值电路和热累积、库伦效率、容量衰减和内阻增长等因素,构建多维参数的单体模型和模组模型;在此基础上,提出一种基于变换矩阵的一致性影响因素在电压曲线上表征方法;结合所构建单体模型和所提表征方法,在matlab/simulink仿真环境下搭建了串联模组仿真模型,分析了不同影响因素在电压曲线上表征的特点;选方法,并通过实验对其正确性和有效性进行验证。结果表明:所提分选方法可较好地实现退役电池模组一致性分选。     

基于老化机理分析退役磷酸铁锂电池分选方法

随着电动汽车保有量的逐年上升,退役电池梯次利用已经成为能源合理利用的必然趋势,可是在经历电动汽车复杂和严苛的工况运行后,构成电池组的单体内部老化程度不尽相同,外特性上也呈现出电池单体特性不一致。如果要进行退役电池梯次利用,首先要解决退役电池的无损检测和分选问题。以退役磷酸铁锂电池为研究对象,通过对电池的容量、内阻以及电池的容量增量(increment capacity,IC)曲线进行测试和分析,对磷酸铁锂电池内部的老化机理进行判别,提出基于老化机理分析的退役磷酸铁锂电池分选方法,并对该方法进行实验验证。结果表明,利用该方法分选出的电池所构成的电池组在电池组容量利用率和温度一致性方面都具有较好的效果。     

基于电池内阻特性的电动汽车放电模式研究

电流、温度大小会影响电动汽车锂离子动力电池组放电的效率及电池组一致性,其本质是电池内阻本身固有特性所致。通过研究锂离子动力电池组在不同温度、不同放电电流下的内阻变化,建立电池内阻变化图谱,分析不同温度、电流对电池输出能量的影响。根据电池内阻特性,结合整车动力性及经济性,将电动汽车放电策略分为可供选择的三种模式:动力模式、经济模式及限制模式。通过电动汽车续驶里程及放电能量的对比测试,比较所提出的各种模式的优缺点。实验证明,根据不同路况及使用需求,采用不同的放电模式,可以保证整车动力性,延长电池寿命,提高整车续驶里程。     

影响电动自行车用MH-Ni电池组寿命的因素

讨论了影响电动自行车用MH-Ni电池组使用寿命的因素,包括电池设计、制作工艺、电池组合结构设计、电池的一致性、充电制度、放电终止电压控制以及车辆机械性能等;提出了提高MH-Ni电池组使用寿命的有效措施。     

自动曲线识别的电池分类系统

介绍了一个建立在向量空间模型上的电池分类系统 ,提出了一个基于模糊决策的快速完成识别电池容量和曲线一致性的计算方法。算法以提取电池充放电特性曲线上的电压、时间作为识别特征 ,并建立了目标隶属函数 ,基于阈值准则 ,完成曲线类别归属的决策 ,给出了系统的基本结构和具体实现方法。实验表明了该方法的可行性 ,当测出电池容量时 ,可以快速准确地将放电容量和充放电特性曲线一致的电池分为一类 ,分类的准确率达到 98%以上 ,为制作高性能的电池组提供了一种实用检测技术。