大数据对梯次利用处理方法可行性

2022-10-27张智明林府雷张琴琴

湖南有色金属 2022年5期

蒋涛，陈倩，李爽，张智明，林府雷，张琴琴

（兴义民族师范学院，贵州兴义 562400）

随着新能源汽车迅速发展，国内对退役动力电池处理越来越重视。大数据技术的出现正在潜移默化地改变人们的生活方式，在各个行业备受瞩目，以汽车行业为例：杨明昕等［1］提出基于大数据的汽车精准营销分析；郑丽斐［2］提出解析大数据汽车电子故障远程在线诊断技术的应用；孟祥怡等［3］提出新能源汽车充电用户行为大数据分析及应用；邓敦杰［4］提出大数据对汽车电子信息控制系统的优化，无不体现大数据在各行业地位。

1 研究背景

1.1 梯次利用背景

随着动力电池装机量逐年增长，退役动力电池处理成为难题。常用处理方法投入成本高、资源回收率低。汽车智能化、电动化、互联网化的发展趋势，为大数据分析利用创造了有利的条件。2021年7月国家发展改革委官网发布的《“十四五”循环经济发展规划》提出，到2025年全面推行循环型生产方式，资源循环利用产业产值达到5万亿元，为汽车动力电池回收再利用提供了市场［5］。

1.2 大数据背景

2021年我国互联网普及率为71.6%，大数据分析与应用在制造业中的应用越来越普遍，整个制造业发展得到了质的提升，从产品开发调研到设计成型，大数据都参与其中，弥补了工艺缺陷，优化了生产技术，产品质量变得更佳。

2 常用退役动力电池处理方法

通过调查目前常用退役动力电池处理方法主要有三种，分别为物理回收、火法回收、湿法回收。（1）物理回收特点：物理回收法原理如图1所示，从中可知是通过将动力电池进行直接破碎，然后再根据各物质的物理特性进行分类；采用这种方式对退役新能源汽车动力电池进行处理，回收的效率并不是很高，投入比较大，经济效益回报不是很理想；（2）湿法回收特点：湿法回收利用原理如图2所示，该方法是将电气材料溶解在酸碱溶液中，紧接着获得液相中的元素进行分离和纯化，回收率不高，成本高；（3）火法回收：火法回收原理图如图3所示，是一种将电池中的材料进行高温煅烧，之后会产生氧化反应以及还原反应，然后再对其进行进一步分离。这种方法相对来说对于环境的污染比较大，效率不高。

图1 物理回收流程图

图2 湿法回收原理图

图3 火法回收原理图

这三种方法是将退役动力电池直接进行资源化回收，成本高，回报低，资源利用不能达到最大化，极大造成了资源浪费。

3 大数据对梯次利用处理方法应用分析

动力电池是由电池管理系统、电气系统、结构件、模组、热管理系统等组成，如图4所示。各组成部件包含大量传感器，以此来实时采集动力电池当中的电压、电流、温度、SOC估算、漏电信息数据，通过这些数据为整车安全可靠运行提供底层数据。

图4 动力电池结构图

动力电池退役后，以动力电池原传感器为基础，引入外部传感器进行连接，通过安装数据采集系统连接CAN线，将退役动力电池状态数据进行采集，利用大数据分析可对退役动力电池进行快速的有效利用［6］。

4 大数据对梯次利用处理方法理论建设

动力电池到达生命周期后，本身传感器依旧可进行再利用，通过数据采集系统的传感器与原动力电池传感器相连，采集动力电池实时状态数据，通过设计标准，进行分类，对不同档次退役动力电池进行再次利用。通过采用LTC6810-1传感器连接动力电池管理系统，使LTC6810-1传感器可以通过动力电池管理系统原来的传感器获取动力电池的实时数据，通过以下标准对动力电池进行分类，原理图如图5所示。

图5 大数据对梯次利用处理方法理论建设图

采用LTC6810-1的优势。LTC6810是一款多单元电池堆栈监控器。LTC6810可测量多达6个串联连接的电池单元，总测量误差小于1.8 mV。LTC6810具有0 V至5 V的电池测量范围，适合大多数电池化学应用。可在290μs内测量所有6个电池单元，并选择较低的数据采集速率以便降噪。可将多个LTC6810-1器件串联，以便同时监测很长的高压电池串。每个LTC6810具有isoSPI接口，用于高速、RF抗扰、远距离通信。多个器件使用LTC6810-1以菊花链形式与主机处理器连接，适用于所有器件。LTC6810-1支持双向操作，甚至可与断线进行通信。多个器件使用LTC6810-2与主机处理器并联，且每个器件单独寻址。电池堆栈可直接为LTC6810供电，也可采用隔离电源对其供电。LTC6810具有用于每个电池单元的被动式平衡和PWM占空比控制功能，且能够执行冗余电池测量。其他特性包括一个板载5 V调节器、4个通用I／O线路和休眠模式（在此模式下，功耗降至4μA）。