随着电动汽车数量的快速增长,电动汽车电池退役后的出路问题成为了社会各界关注的焦点。动力锂离子电池从电动汽车上退役后,仍具有约70-80%的容量,将退役电池应用在其他性能要求较低的领域,实现电池的梯次利用,不仅可以缓解电池进入回收阶段的压力,也可以发挥出电池的剩余价值,延长电池的使用年限,降低电池全生命周期的使用成本,有助于电动汽车的推广和普及。梯次利用电池与新电池相比一致性较差,电池单体间的不一致为电池组的状态评估带来了巨大的挑战,若不能准确评估电池组的状态,电池组无法实现最大化利用,将进一步降低电池组的经济效益,使得电池梯次利用不再具备经济性的优势。围绕着梯次利用电池组状态估计难题,本论文开展了包含筛选成组和再循环使用过程的梯次利用电池组全生命周期状态评估技术研究,其主要研究内容如下:(1)针对退役电池筛选成组过程中电池测试时间长、成本高的问题,研究了退役界面电池组一致性评价及分选方法。基于退役界面电池组和电池单体的测试数据,分析了电池单体参数的分布特性,分析了电池单体老化和电池一致性对电池组老化的贡献。利用容量增量分析法,分析了电池的老化差异特性。基于电池老化差异特性的分析结果,以容量增量曲线特征参数取代电池容量作为筛选指标,提出了电池的快速分选策略,与传统基于容量的筛选策略相比,缩短了测试周期。(2)针对电池梯次利用场景下由一致性差导致的电池单体健康状态估计不准确的问题,开展了电池单体再循环特性与健康状态评估技术研究。设计了三种储能系统中的应用工况,开展了梯次利用电池再循环测试。结合容量增量分析法,分析了电池再循环场景下的老化机制及不同工况下老化的差异性。基于电池容量增量曲线上特征参数随电池老化的演变规律,提出了三种适用于电池单体容量估计的方法,以最大绝对误差、平均绝对误差和均方根误差三个指标对三种方法的精度进行了对比,给出了每种方法的适用条件。分析了串联电池组中电池容量估计的难点,在总结电池容量增量曲线演变规律的基础上,提出了一种适用于串联电池的容量估计方法,实现了再循环过程电池单体健康状态的准确估计。(3)针对由电池一致性差导致的电池组性能难以准确评估的问题,开展了电池组一致性建模及能量利用率估计方法研究。针对电池一致性参数的特点,采用Copula函数描述参数间的耦合关系,提出了基于Copula理论的电池组一致性建模方法,为后续电池组性能的评价提供模型基础。将所提出的一致性建模方法和现有的两种建模方法进行了对比,分别从参数统计特性刻画和参数间相关性刻画两个方面阐明了所提出一致性建模方法的优越性。以能量利用率作为电池组性能的评价指标,基于一致性模型,提出了电池组能量利用率的计算方法,实现了电池组一致性准确刻画和电池组性能的准确评估。(4)针对电池组老化受电池单体老化和一致性恶化共同影响,进而导致电池组健康状态估计不准确、无法对电池组的优化使用提供有效指导的问题,开展了电池组健康状态演变规律预测研究。首先提出了基于高斯过程回归的电池单体参数演变规律的预测方法。随后提出了基于可用能量的电池组健康状态定义,实现了电池老化和和电池一致性恶化的量化评价,最后提出了包含电池单体参数估计、电池单体演变规律预测和电池组健康状态评估等三部分的电池组健康状态演变规律预测方法,设计并开展了电池组老化实验,验证了所提出方法的精度。电池组健康状态演变规律的准确预测,将为电池组的均衡维护提供有效指导,实现了电池组能量的最大化利用。本文提出的退役界面电池的快速分选策略、电池单体健康状态评估方法、电池组一致性建模及能量利用率估计方法和电池组健康状态演变规律预测方法,解决了梯次利用锂离子电池组全生命周期状态评估面临的关键技术问题,提高了动力锂离子电池梯次利用的经济性,具有工程应用和推广价值。