技术摘要：
本发明涉及一种退役电池重构方法及系统。该方法包括：获取参与重构的所有退役电池组成的待重构电池阵列，所有退役电池符合热稳定性要求；待重构电池阵列包括固定结构和自由结构，固定结构为m行n列电池组成的固定电池阵列，自由结构为m行1列电池组成的自由电池阵列；固  全部
背景技术：
新能源汽车动力电池的第一个退役高峰期已经来临。仅2019年上半年我国动力电 池产量累计达49.2GWh，而动力电池总装车量已超过170GWh，预计至2020年，我国动力电池 累计退役量约达25GWh。大规模的废弃电池存在浪费电池使用价值的问题，同时也对生态环 境造成重大威胁。 退役动力电池在其他地方仍然具有很高的能量价值，例如，退役动力电池的梯次 利用具备环保价值和经济价值，是实现电池全寿命综合应用，令其使用价值和经济效益发 挥到最大化的重要手段。并且梯次利用已经退役的动力电池，可延长电池使用寿命，充分发 挥其剩余价值，促进新能源消纳，能够缓解当前电池退役体量大而导致的回收压力，降低电 动汽车的产业成本，带动新能源汽车行业的发展。因此，梯次利用电池储能技术的研究，对 于储能电站的大规模推广应用、降低储能成本以及保护生态环境等方面具有重大经济效 益、生态效益和社会效益。 当前，退役电池不仅存在电池指标分散性大、自引发热失控等难题，还面临退役电 池梯次利用场景多样化的影响，对电池性能的能量和功率要求差异性大。因此，亟需一种退 役电池重组技术。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种退役电池重构方法及系统，以提高退役电池组利用时的 热稳定性。 为实现上述目的，本发明提供了如下方案： 一种退役电池重构方法，包括： 获取参与重构的所有退役电池组成的待重构电池阵列；所述待重构电池阵列中所 有退役电池符合热稳定性要求；所述待重构电池阵列包括固定结构和自由结构，所述固定 结构为m行n列电池组成的固定电池阵列，所述自由结构为m行1列电池组成的自由电池阵 列；所述固定电池阵列中位于同一行的电池之间相互并联形成行电池组，相邻的行电池组 之间串联； 获取参与重构的所有退役电池的运行参数；所述退役电池的运行参数包括电池末 期温度、电池内阻和电池剩余容量； 获取所述待重构电池阵列的开关矩阵模型；所述开关矩阵模型中的第i行第j列的 元素Sij表示自由电池阵列中第i个电池的接口与固定电池阵列中第j行电池组的接口之间 的连接状态； 根据所述开关矩阵模型，确定所述待重构电池阵列对应的多个开关矩阵；一个开 关矩阵不同的开关矩阵对应的电池重构阵列中自由电池阵列与固定电池阵列之间的连接 6 CN 111584951 A 说　明　书 2/9 页 关系不同； 根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基于最小均衡差，确定每个开关 矩阵对应的电池重构阵列的适应度值； 将适应度值最低的电池重构阵列按照对应的开关矩阵进行重构。 可选的，所述获取参与重构的所有退役电池组成的待重构电池阵列，之前还包括： 获取待重构的电池阵列规格；所述电池阵列规格为m行n列电池组成的固定电池阵 列和m行1列电池组成的自由电池阵列； 根据所述电池阵列规格，逐个筛选符合热稳定性要求的退役电池；所述符合热稳 定要求的退役电池在标准条件下电池末期温度小于稳定性阈值； 根据筛选得到的所有符合热稳定性要求的退役电池，按照所述电池阵列规格构建 待重构电池阵列。 可选的，所述待重构电池阵列的开关矩阵模型为： 其中，第i行第j列的元素Sij表示自由电池阵列中第i个 电池的接口与固定电池阵列中第j行电池组的接口之间的连接状态，i＝1,2,… ,m，j＝1, 2,…,m； 当Sij为第一取值时，所述自由电池阵列中第i个电池的接口与所述固定电池阵列 中第j行电池组的接口之间的连接状态为闭合状态，所述自由电池阵列中第i个电池并联至 所述固定电池阵列中第j行电池组；当Sij为第二取值时，所述自由电池阵列中第i个电池的 接口与所述固定电池阵列中第j行电池组的接口之间的连接状态为断开状态，所述自由电 池阵列中第i个电池与所述固定电池阵列中第j行电池组不连接。 可选的，所述根据所述开关矩阵模型，确定所述待重构电池阵列对应的多个开关 矩阵，具体包括： 按照赋值标准对所述开关矩阵模型进行不同的赋值，得到多个开关矩阵；所述赋 值标准为：所述开关矩阵中每一行至多有一个元素赋值为第一取值，所述开关矩阵中除赋 值为第一取值的元素之外的其他元素均赋值为第二取值。 可选的，所述根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基于最小均衡差，确 定每个开关矩阵对应的电池重构阵列的适应度值，具体包括： 根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基于最小均衡差，利用公式 确定每个开关矩阵对应的电池重构阵列对应的平均剩余容量；其中，Hi为所述 电池重构阵列中第i行的平均电池剩余容量，Ni为所述电池重构阵列中第i行的并联电池个 数，Eij为所述电池重构阵列中第i行第j个电池的剩余容量； 7 CN 111584951 A 说　明　书 3/9 页 根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基于最小均衡差，利用公式 确定每个开关矩阵对应的电池重构阵列对应的平均末期温度；其中，Gi为所述 电池重构阵列中第i行的平均电池的末期温度，Tij为为所述电池重构阵列中第i行第j个电 池的末期温度； 根据所述电池重构阵列对应的平均剩余容量和平均末期温度，利用公式 确定所述电池重构阵列的适 应度值；其中，Fit为所述电池重构阵列的适应度值；ω1为适应度模型中电池剩余容量比重 系数；ω2为适应度模型中电池末期温度比重系数；Est为退役电池的容量衰减至出厂额定容 量80％时的标准值；Tst为标准条件下的电池末期温度；m为所述电池重构阵列的行数。 本发明还提供一种退役电池重构系统，包括： 待重构电池阵列获取模块，用于获取参与重构的所有退役电池组成的待重构电池 阵列；所述待重构电池阵列中所有退役电池符合热稳定性要求；所述待重构电池阵列包括 固定结构和自由结构，所述固定结构为m行n列电池组成的固定电池阵列，所述自由结构为m 行1列电池组成的自由电池阵列；所述固定电池阵列中位于同一行的电池之间相互并联形 成行电池组，相邻的行电池组之间串联； 运行参数获取模块，用于获取参与重构的所有退役电池的运行参数；所述退役电 池的运行参数包括电池末期温度、电池内阻和电池剩余容量； 开关矩阵模型获取模块，用于获取所述待重构电池阵列的开关矩阵模型；所述开 关矩阵模型中的第i行第j列的元素Sij表示自由电池阵列中第i个电池的接口与固定电池阵 列中第j行电池组的接口之间的连接状态； 开关矩阵确定模块，用于根据所述开关矩阵模型，确定所述待重构电池阵列对应 的多个开关矩阵；一个开关矩阵不同的开关矩阵对应的电池重构阵列中自由电池阵列与固 定电池阵列之间的连接关系不同； 适应度值确定模块，用于根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基于最 小均衡差，确定每个开关矩阵对应的电池重构阵列的适应度值； 重构模块，用于将适应度值最低的电池重构阵列按照对应的开关矩阵进行重构。 可选的，还包括： 电池阵列规格获取模块，用于在获取参与重构的所有退役电池组成的待重构电池 阵列之前，获取待重构的电池阵列规格；所述电池阵列规格为m行n列电池组成的固定电池 阵列和m行1列电池组成的自由电池阵列； 稳定性筛选模块，用于根据所述电池阵列规格，逐个筛选符合热稳定性要求的退 役电池；所述符合热稳定要求的退役电池在标准条件下电池末期温度小于稳定性阈值； 待重构电池阵列构建模块，用于根据筛选得到的所有符合热稳定性要求的退役电 池，按照所述电池阵列规格构建待重构电池阵列。 8 CN 111584951 A 说　明　书 4/9 页 可选的，所述待重构电池阵列的开关矩阵模型为： 其中，第i行第j列的元素Sij表示自由电池阵列中第i个 电池的接口与固定电池阵列中第j行电池组的接口之间的连接状态，i＝1,2,… ,m，j＝1, 2,…,m； 当Sij为第一取值时，所述自由电池阵列中第i个电池的接口与所述固定电池阵列 中第j行电池组的接口之间的连接状态为闭合状态，所述自由电池阵列中第i个电池并联至 所述固定电池阵列中第j行电池组；当Sij为第二取值时，所述自由电池阵列中第i个电池的 接口与所述固定电池阵列中第j行电池组的接口之间的连接状态为断开状态，所述自由电 池阵列中第i个电池与所述固定电池阵列中第j行电池组不连接。 可选的，所述开关矩阵确定模块具体包括： 赋值单元，用于按照赋值标准对所述开关矩阵模型进行不同的赋值，得到多个开 关矩阵；所述赋值标准为：所述开关矩阵中每一行至多有一个元素赋值为第一取值，所述开 关矩阵中除赋值为第一取值的元素之外的其他元素均赋值为第二取值。 可选的，所述适应度值确定模块具体包括： 平均剩余容量确定单元，用于根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基 于最小均衡差，利用公式 确定每个开关矩阵对应的电池重构阵列对应的平均 剩余容量；其中，Hi为所述电池重构阵列中第i行的平均电池剩余容量，Ni为所述电池重构阵 列中第i行的并联电池个数，Eij为所述电池重构阵列中第i行第j个电池的剩余容量； 平均末期温度确定单元，用于根据所述参与重构的所有退役电池的运行参数，基 于最小均衡差，利用公式 确定每个开关矩阵对应的电池重构阵列对应的平均末 期温度；其中，Gi为所述电池重构阵列中第i行的平均电池的末期温度，Tij为为所述电池重 构阵列中第i行第j个电池的末期温度； 适应度值确定单元，用于根据所述电池重构阵列对应的平均剩余容量和平均末期 温度，利用公式 确定所述电 池重构阵列的适应度值；其中，Fit为所述电池重构阵列的适应度值；ω1为适应度模型中电 池剩余容量比重系数；ω2为适应度模型中电池末期温度比重系数；Est为退役电池的容量衰 9 CN 111584951 A 说　明　书 5/9 页 减至出厂额定容量80％时的标准值；Tst为标准条件下的电池末期温度；m为所述电池重构阵 列的行数。 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果： 针对退役电池重构再利用时可能存在的自引发热失控问题(即电池自燃)，本发明 选择符合热稳定性要求的退役电池参与重组，然后通过设计的开关矩阵对退役电池进行重 构，得出重构适应度最优的电池重构阵列，进而按照对应的开关矩阵完成电池重构过程，提 高了整个电池重构阵列的热稳定性。而且，本发明兼顾退役电池热稳定性、一致性以及应用 场景所提出的技术指标，打破退役电池梯级利用的局限性，实现退役动力电池“因地制宜”， 获取经济效益，避免资源浪费。同时，本发明可以根据实际需求对不同规格的待重构电池阵 列进行重构，提高了电池重构阵列的灵活性。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。 图1为本发明退役电池重构方法的流程示意图； 图2为本发明待重构电池阵列的示意图； 图3为本发明开关矩阵的示意图； 图4为本发明退役电池重构系统的结构示意图。