一种退役电池的梯次利用方法和装置

技术领域

本发明属于电池储能技术领域，特别涉及一种退役电池的梯次利用方法和装置。

背景技术

退役电池存在内阻、端电压、容量、自放电等参数的差异性，以及电池在使用过程中，电池之间的通风散热差异和电池过充电、过放电等加剧了单体电池之间的不一致性，并且随着电池的充放电循环及持续使用，单体电池之间的不一致性会持续加大。在退役电池进行重新利用时，由于电池组的“木桶效应”，会造成电池组放电容量降低和电池寿命缩短。在极端情况下，电池过充或过放甚至会引起安全事故。另外，现有的退役电池的利用存在更换效率低，安全性差的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种退役电池的梯次利用方法和装置，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面公开一种退役电池的梯次利用方法，所述方法包括如下步骤：

利用自动传送设备将退役电池传送到储能系统的指定位置；

连接传送到位的所述退役电池与储能系统的H桥电路；

对连接后的所述退役电池进行SOC均衡管理，使所述退役电池在所述储能系统中充电或放电工作，所述SOC均衡管理包括相内均衡和相间均衡。

进一步地，所述利用自动传送设备将退役电池传送到储能系统的指定位置，包括：

利用所述自动传送设备的位置传感器，检测所述退役电池是否传送到位，以实现所述退役电池的点对点传送。

进一步地，所述连接传送到位的所述退役电池与储能系统的H桥电路，包括：

首先将所述H桥电路连接交流回路的旁路开关闭合，使储能系统的交流回路电流不再流经所述H桥电路，再将所述H桥电路与所述交流回路断开，将所述退役电池与所述H桥电路连接后，依次恢复所述H桥电路与所述交流回路的连接以及所述旁路开关断开。

进一步地，所述对连接后的所述退役电池进行SOC均衡管理，包括：

检测所述退役电池的SOC值，将所述退役电池的SOC值与预设的SOC标准值作差，根据得到的差值生成偏差量，将所述偏差量叠加到与所述退役电池连接的H桥电路的调制正弦波上，控制所述退役电池的充电或放电速率。

进一步地，所述方法还包括：

将所述退役电池的SOC值与预设的SOC限定值对比，若所述退役电池的SOC值低于SOC限定值，则对该退役电池进行更换。

进一步地，所述相内均衡具体为：

通过如下公式计算出各相内各所述退役电池的容量差值ΔC

其中，C

使各所述退役电池的容量差值ΔC

进一步地，所述相间均衡具体为：

通过如下公式计算出零序电压

其中，K

把零序电压

其中，

进一步地，所述方法还包括：

待所述退役电池充电或放电到预设状态时，将所述退役电池从所述储能系统拆下，并通过所述自动传送设备运送离所述指定位置。

本发明另一方面公开一种退役电池的梯次利用装置，所述装置包括：

自动传送设备，用于将退役电池传送到储能系统的指定位置；

连接控制器，用于连接传送到位的所述退役电池与储能系统的H桥电路；

SOC均衡器，用于对连接后的所述退役电池进行SOC均衡管理，使所述退役电池在所述储能系统中充电或放电工作，所述SOC均衡管理包括相内均衡和相间均衡。

进一步地，所述自动传送设备设有位置传感器，所述自动传送设备利用所述位置传感器，检测所述退役电池是否传送到位，以实现所述退役电池的点对点传送。

本发明的优点及有益效果是：

本发明的梯次利用方法中，通过自动传送设备以流水线的方式将退役电池传送到储能系统中电池待更换位置，可实现电池的智能化更换，提高了更换效率和安全性；并且该方法中，通过对退役电池进行SOC均衡管理，可以减储能系统中小单体电池间的差异，能最大限度地延长退役电池的使用寿命，有效实现对退役电池的回收利用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明的一个实施例中退役电池的梯次利用方法的实施步骤图；

图2为本发明的一个实施例中退役电池的梯次利用方法实施的示意图；

图3为本发明的一个实施例中H桥电路的连接结构图；

图4为本发明的一个实施例中退役电池进行SOC均衡管理的原理图；

图5为本发明的一个实施例中储能系统相内均衡的原理图；

图6为本发明的一个实施例中储能系统相间均衡的原理图；

图7为本发明的一个实施例中退役电池的梯次利用装置的结构示意图；

图8为本发明的一个实施例中退役电池的梯次利用装置的结构示意图；

图9为本发明的一个实施例中退役电池的梯次利用装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。

本发明一个实施例中公开一种退役电池的梯次利用方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤1，如图2所示，利用自动传送设备将退役电池传送到储能系统的指定位置；例如：当储能系统中的某个或某些电池需要更换时，通过传送带和传送盘以流水线的方式将退役电池批量传送至储能系统中需要更换电池的位置。其中，退役电池可以是空电状态，也可以是满电状态。

步骤2，连接传送到位的退役电池与储能系统的H桥电路；当退役电池被传送到指定位置后，把退役电池连接到储能系统的H桥电路上，连接过程可以通过机械自动化实现。

步骤3，在退役电池连接到H桥电路上后，对退役电池进行SOC均衡管理，针对性地对每个退役电池的电量进行均衡控制，减小各单体电池间的差异，使退役电池在储能系统中充电或放电工作，SOC均衡管理包括相内均衡和相间均衡。

综上，本实施例的梯次利用方法中，通过自动传送设备以流水线的方式将退役电池传送到储能系统中电池待更换位置，可实现电池的智能化更换，提高了电池更换效率和安全性；并且该方法中，通过对退役电池进行SOC均衡管理，可以减小储能系统中单体电池间的差异，能最大限度地延长退役电池的使用寿命，有效实现对退役电池的回收利用。

在一个实施例中，利用自动传送设备将退役电池传送到储能系统的指定位置，包括：

利用自动传送设备的位置传感器，检测退役电池是否传送到位，以实现退役电池的点对点传送，进而提高退役电池的传送效率，便于退役电池进行智能更换。位置传感器可以直接设置在自动传送设备上或者设置在储能系统上的H桥电路处，位置传感器可以选用红外线位置传感器。

在一个实施例中，如图3所示，连接传送到位的退役电池与储能系统的H桥电路，包括：

首先将H桥电路连接交流回路的旁路开关k

在一个实施例中，对连接后的退役电池进行SOC均衡管理，包括：

如图4所示，检测退役电池的SOC值，将退役电池的SOC值与预设的SOC标准值作差，根据得到的差值生成偏差量，将偏差量叠加到与退役电池连接的H桥电路的调制正弦波上，控制退役电池的充电或放电速率。通过对储能系统上的各退役电池进行SOC均衡管理，可以针对每个退役电池的电量进行均衡调节，克服各单体电池间的差异，实现各退役电池同步充满电或放空电，保证了退役电池充放电的一致性。

进一步地，退役电池的梯次利用方法还包括：

为了防止退役电池中存在储能能力差的电池影响储能系统的运行，将退役电池的SOC值与预设的SOC限定值对比，若退役电池的SOC值低于SOC限定值，则对该退役电池进行更换。

在一个实施例中，如图5所示，相内均衡具体为：

通过如下公式计算出各相内各退役电池的容量差值ΔC

其中，C

使各退役电池的容量差值ΔC

相内均衡具体为：通过合理地控制相内各退役电池的电流，实现对各退役电池充放电功率的控制，也即实现对各退役电池充放电速度的控制。在SOC均衡控制中，根据SOC的差异计算出每个退役电池的给定电流值，可以实现对退役电池充放电电流的控制，进而实现充放电过程中相内各退役电池间的SOC均衡控制，使各退役电池同时达到充满或者放空的状态，实现提高储能系统中电池利用率的目的。

在一个实施例中，如图6所示，相间均衡具体为：

通过如下公式计算出零序电压

其中，K

把零序电压

其中，

相间均衡具体为：在储能系统中采用相内SOC均衡控制，仅能确保每一相内的各个退役电池间实现SOC均衡，而三相之间的退役电池平均SOC仍有可能存在差距。因此，在进行相间SOC均衡控制的同时，需要使相间各退役电池的SOC达到均衡。在储能系统的输出电压中注入零序电压，可以在电池侧三相功率不平衡的前提下，不改变储能系统总有功功率，保持电网侧的三相功率平衡状态，不影响网侧的电能质量。因此可以采用零序电压注入的方式控制三相各自的电池总功率进行相间SOC均衡控制，根据SOC差异计算一个合理的零序电压，可以使储能系统充电过程中平均SOC较小的一相有较大的充电功率，而平均SOC较大的一相有较小的充电功率；放电时则情况相反。

在一个优选实施例中，退役电池的梯次利用方法还包括：

待退役电池充电或放电到预设状态时，将退役电池从储能系统拆下，并通过自动传送设备运送离指定位置。

具体为，当电网中的电能过剩时，而储能系统上的退役电池无法容纳过剩电能，可把充电到预设状态的退役电池从储能系统上拆下，并通过自动传送设备运离储能系统，然后把空电的退役电池移送至储能系统上电池空缺位置，使退役电池与H桥电路连接，实现退役电池充电。当电网中的电能不足时，而储能系统上的退役电池无法补充不足电能，可把放电到预设状态的退役电池从储能系统上拆下，并通过自动传送设备运离储能系统，然后把满电的退役电池移送至储能系统上电池空缺位置，使退役电池与H桥电路连接，实现退役电池放电。只需通过更换储能系统上的退役电池，就可以实现储能系统扩容。

本发明一个实施例中公开一种退役电池的梯次利用装置700，如图7所示，该梯次利用装置700包括：

自动传送设备710，用于将退役电池传送到储能系统的指定位置。

连接控制器720，用于连接传送到位的退役电池与储能系统的H桥电路。

SOC均衡器730，用于对连接后的退役电池进行SOC均衡管理，使退役电池在储能系统中充电或放电工作，SOC均衡管理包括相内均衡和相间均衡。

优选地，自动传送设备710设有位置传感器，自动传送设备利用位置传感器，检测退役电池是否传送到位，以实现退役电池的点对点传送。

在一个实施例中，连接控制器720，用于连接传送到位的退役电池与储能系统的H桥电路，包括：

首先将H桥电路连接交流回路的旁路开关闭合，使储能系统的交流回路电流不再流经H桥电路，再将H桥电路与交流回路完全断开，将退役电池与H桥电路连接后，依次恢复H桥电路与交流回路的连接以及旁路开关断开。

在一个实施例中，SOC均衡器730，用于检测退役电池的SOC值，将退役电池的SOC值与预设的SOC标准值作差，根据得到的差值生成偏差量，将偏差量叠加到与退役电池连接的H桥电路的调制正弦波上，控制退役电池的充电或放电速率。

在一个实施例中，如图8所示，退役电池的梯次利用装置700还包括：

对比控制器740，用于将退役电池的SOC值与预设的SOC限定值对比，若退役电池的SOC值低于SOC限定值，则对该退役电池进行更换。

进一步地，相内均衡具体为：

通过如下公式计算出各相内各退役电池的容量差值ΔC

其中，C

使各退役电池的容量差值ΔC

进一步地，相间均衡具体为：

通过如下公式计算出零序电压

其中，K

把零序电压

其中，

在一个实施例中，自动传送设备，用于待退役电池充电或放电到预设状态时，将退役电池从储能系统拆下，并通过自动传送设备运送离指定位置。

本发明一个实施例中公开一种退役电池的梯次利用装置，包括：处理器；以及被安排成存储计算机可执行指令的存储器，可执行指令在被执行时使处理器执行上述任一退役电池的梯次利用方法。

图9是本申请的一个实施例退役电池的梯次利用装置的结构示意图。请参考图9，在硬件层面，该退役电池的梯次利用装置包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该退役电池的梯次利用装置还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended IndustryStandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。

处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成目标检测装置。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体用于执行以下操作：

利用自动传送设备将退役电池传送到储能系统的指定位置。

连接传送到位的退役电池与储能系统的H桥电路。

对连接后的退役电池进行SOC均衡管理，使退役电池在储能系统中充电或放电工作，SOC均衡管理包括相内均衡和相间均衡。

上述如本申请图1所示实施例揭示的退役电池的梯次利用方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本申请实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的退役电池的梯次利用装置执行时，能够使该退役电池的梯次利用装置执行图1所示实施例中退役电池的梯次利用方法，并具体用于执行：

利用自动传送设备将退役电池传送到储能系统的指定位置。

连接传送到位的退役电池与储能系统的H桥电路。

对连接后的退役电池进行SOC均衡管理，使退役电池在储能系统中充电或放电工作，SOC均衡管理包括相内均衡和相间均衡。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。