5 分選方法

在既有的生產(chǎn)能力和工藝水平下，解決鋰電池一致性問題常見的有三條路，一是合理分選，把性能參數(shù)相近的電芯放在一個(gè)電池包里使用，盡力是電芯初始狀態(tài)一致；二是提高熱管理水平，為電池提供更適宜且更均勻的工作環(huán)境溫度，避免初始的不一致進(jìn)一步惡化；三是提高電池管理系統(tǒng)全面監(jiān)控的能力和均衡能力，力求改善已經(jīng)發(fā)生的不一致情況。

本節(jié)把重點(diǎn)放在分選方法上。

工廠里，一般電芯分選前后的流程如下圖所示：

分選方法，按照采樣電芯的狀態(tài)不同，可以分成靜態(tài)分選和動(dòng)態(tài)分選。

5.1 靜態(tài)分選

傳統(tǒng)上，應(yīng)用較多的是靜態(tài)分選。靜態(tài)，是指電芯參數(shù)與工作狀態(tài)無(wú)關(guān)。通常，被用來(lái)做靜態(tài)分選的參數(shù)包括電池的容量，開路電壓和內(nèi)阻等。

有的方法是直接按照參數(shù)數(shù)值大小劃分區(qū)間，落在同一個(gè)區(qū)間內(nèi)的電芯即為一組；

有的在初步分組后，再在組內(nèi)以另一個(gè)參數(shù)為考察對(duì)象，繼續(xù)把電芯做更細(xì)化的分組。比如先按容量劃分成5個(gè)組以后，再按照內(nèi)阻，把每個(gè)組進(jìn)一步分成3組，最后，一個(gè)批次的電芯被劃分成15組。

有的在采集關(guān)注的參數(shù)樣本后，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)算法，使得參數(shù)相近的自然歸類為一組，應(yīng)用較多的是聚類法。

聚類法是一類統(tǒng)計(jì)分析算法的總稱，其主旨是將一個(gè)參數(shù)的樣本組，按照自然篩選出來(lái)的數(shù)據(jù)中心凝聚成若干組，實(shí)現(xiàn)分組的目的。聚類法其內(nèi)涵和它所包含的子算法非常多，有興趣可自行百度。這里只要理解，這是一種無(wú)須人工干預(yù)的自然分組方法即可。聚類分析，既可以用在靜態(tài)分選的樣本數(shù)據(jù)上，也可以用來(lái)分析動(dòng)態(tài)樣本。

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，靜態(tài)分選都是鋰電池行業(yè)的主要分選方式。但靜態(tài)分選無(wú)法反應(yīng)電池工作過(guò)程中的參數(shù)特點(diǎn)。電化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，簡(jiǎn)單的用電池的幾個(gè)靜態(tài)參數(shù)，無(wú)法準(zhǔn)確概括電芯的未來(lái)特性。

5.2 動(dòng)態(tài)分選

動(dòng)態(tài)分選，是基于電池充放電等工作過(guò)程中，電芯參數(shù)有所不同 進(jìn)行分組的工作方法。

一類方法是把電芯恒流充放電作為研究過(guò)程。有的算法把電壓時(shí)間曲線作為分類對(duì)象，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)算法，把曲線特征劃分組別；有的關(guān)注過(guò)程中的電壓、容量、內(nèi)阻、放電平臺(tái)、電芯厚度等參數(shù)，并進(jìn)行分類；

另一類，是把恒流恒壓充電過(guò)程作為研究過(guò)程。有的把恒壓恒流曲線上的采樣點(diǎn)與均值點(diǎn)之間的歐式距離作為目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行聚類分析，實(shí)現(xiàn)電芯分組；有的在前面方法的基礎(chǔ)上改善采樣規(guī)則，使得電流對(duì)時(shí)間的變化率較大的區(qū)域采樣點(diǎn)更密集，同時(shí)確保采樣不會(huì)低于一個(gè)最小步長(zhǎng)。

還有一類，考慮電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行中可能遇到的脈沖電流情況，認(rèn)為電流的大小會(huì)極大的影響電芯的極化狀態(tài)。因而在前面恒流恒壓充電曲線的分組基礎(chǔ)上繼續(xù)細(xì)化分組，給電芯加載脈沖電流，把電芯端電壓作為分組依據(jù)。

5.3 分選結(jié)果的驗(yàn)證方法

最理想的分選結(jié)果是，電池包內(nèi)全部電芯同時(shí)達(dá)到壽命終點(diǎn)。但實(shí)物的老化測(cè)試方法，成本高，耗時(shí)長(zhǎng)，在文獻(xiàn)中很難見到此類驗(yàn)證過(guò)程。

應(yīng)有較多的分組驗(yàn)證方法是極差計(jì)算和標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算，也有利用實(shí)車運(yùn)行數(shù)據(jù)中大功率沖擊工況進(jìn)行的模型仿真驗(yàn)證。

參考

1 圓柱型鋰離子動(dòng)力電池分選工藝的優(yōu)化與應(yīng)用

2 車用鋰離子動(dòng)力電池組的一致性研究

3 電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池分選方法研究

4 電動(dòng)汽車動(dòng)力電池分選方法研究

5 汽車矩陣式動(dòng)力電池配組的新技術(shù)_按伏安特性曲線分選電池的方法

6 磷酸鐵鋰動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)SOC狀態(tài)下的分選

8 車用動(dòng)力電池多內(nèi)熱源生熱模型和電熱不一致性研究

9 鋰動(dòng)力電池動(dòng)態(tài)一致性評(píng)價(jià)方法的研究