CN104377396B - 一种锂电池组充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提一种锂电池组充电方法，采用恒流预充电模式、恒流均衡充电模式、恒压降电流充电模式、恒流涓流充电模式这四个阶段逐步缩小电池单体的差异性，通过控制单体性能较差的充电时间和充电电流，使得较低单体电池能充满些，较高的电池能被均衡放掉，从而达到很好的缩小单体电池差异性的效果，并在恒压充电模式中采用停止充电一段时间可使得电池得到一定的恢复，较高电压的单体电池的电压值有所下降，使得较低电压的电池能够延长充电时间，最后以最小充电电流进行涓流充电，这段充电时间加长，使得较低电压的电池继续得到长时间的续充，整个充电过程中通过延长充电时间，缩小单体电池的差异性，达到电池充得更满、电池组寿命更长的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池充电方法，特别是一种锂电池组充电方法。
背景技术
目前的电池充电模式，特别是对锂电池的充电模式，主要采用恒流、恒压充电模式先后对电池进行充电，这种充电方法虽然考虑了电池的基本特性，在一定程度上保证了锂电池的寿命周期前能够充满，对单个或者少数几个电池组成的电池组比较适用，但是目前应用在电动汽车行业的电池组都是多个单体电池串联组合在一起，每个单体电池的特性都不一样，随着电池的使用，电池单体所处的环境也不一样，特别是在电池组寿命的中后期，这样简单的恒流、恒压模式充电方法会导致电池单体的不一致性越来越大，高电压的单体先到达充电停止后，低电压的电池还未达到，最后对于整个电池组就一直处于未充满状态，严重缩短电池组的寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种减少电池单体间差异性的锂电池组充电方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种锂电池组充电方法，包括四个阶段：
恒流预充电模式，以设定的小电流恒流值I0对电池组进行预充电，当电池组平均电压达到设定值V0或最高单体电压Vmax与最低单体电压Vmin差值△V达到设置值△V0时，结束预充电过程；
恒流均衡充电模式，以恒定大电流I1进行恒流充电，当最高单体电压Vmax达到设定值V1时，电池管理***开启均衡模块，对最高的单体电压Vmax提前进行均衡消耗能量处理；
恒压降电流充电模式，最高单体电压Vmax达到设定值V2或者总电压达到设定值Vsumv时，暂停充电设定时间值T0后以步长电流Istep进行降电流充电，当最高单体电压Vmax再次达到设定值V2或者总电压再次达到设定值Vsumv时，再次停止充电设定时间值T0后再次以步长电流Istep进行降电流充电，并以此循环，直至充电电流降到设定的最小充电电流Imin后进入下一充电模式；
恒流涓流充电模式，以最小充电电流Imin对电池组进行恒定电流充电，直至最高单体电压达到设定值V3时，充电结束。
优选的，所述充电过程中，当单体电池出现大于设定值V1时，电池管理***控制开启均衡模块。
优选的，所述小电流恒流值I0和恒定大电流I1参考电池厂设定值，后续可随着电池容量衰减重新标定，所述小电流恒流值I0为电池标称容量0.1C，所述恒定大电流I1为10安培～80安培。
优选的，所述T0、Istep以电池厂设定值为准，所述T0为2秒～180秒，Istep为2安培～25安培。
优选的，所述V0、△V0、V1、Imin、V2、V3、Vsumv根据不同电池的实际情况设定，所述V0为2.6伏特～3.1伏特，所述△V0为0.3伏特～1伏特，所述V1为3.3伏特～3.6伏特，所述Imin为2安培～10安培，所述V2为3.4伏特～3.65伏特，所述V3为3.55伏特～3.75伏特，所述Vsumv为340伏特～365伏特。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供一种锂电池组充电方法，采用四个阶段逐步缩小电池单体的差异性，通过控制单体性能较差，即单体性能最高或最低的电池的充电时间和充电电流，使得较低单体电池能充满些，较高的电池能被均衡放掉，从而达到很好的缩小单体电池差异性的效果，并在恒压充电模式中采用停止充电一段时间可使得电池得到一定的恢复，较高电压的单体电池的电压值有所下降，使得较低电压的电池能够延长充电时间，最后以最小充电电流进行涓流充电，这段充电时间加长，使得较低电压的电池继续得到长时间的续充，整个充电过程中通过延长充电时间，缩小单体电池的差异性，达到电池充得更满、电池组寿命更长的效果。
附图说明
图1为本发明充电电流曲线图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步详细描述。
实施例
如图1所示，一种锂电池组充电方法，整个充电过程包括恒流预充电模式、恒流均衡充电模式、恒压降电流充电模式和恒流涓流充电模式。通过这四种充电模式依次进行，使得逐步地缩小电池单体的差异性。下面以20V 100AH磷酸铁锂电池组为例进行阐述：
恒流预充电模式A：在开启充电后，参考电池厂设定值，以电池的标称容量0.1C进行小电流恒流值I0=10A预充电，该小电流恒流值可随着电池容量衰减重新标定，当电池组平均电压达到设定值VO=2.8V或最高单体电压与最低单体电压差值△V（Vmax-Vmin）达到设置值△V0=0.5V时，结束预充电过程，在电池放电末端初期，电池的一致性较差，用小电流恒流充电可以使得电压高的电池上升的不会过快，从充电开始就缩小电池的差异性，接着进入恒流均衡充电模式。
恒流均衡充电模式B：以恒定大电流I1=50A进行恒流充电，在充电过程中，由于最高单体电压Vmax上升得比较快，最先达到设定值V1=3.45V时，开启电池管理***的均衡模块，对最高单体电压提前进行均衡消耗能量处理，达到进一步降低电池差异性的目的。
恒压降电流充电模式C：当最高单体电压Vmax达到设定值V2=3.55V或者总电压达到设定值Vsumv=355V时，进入恒压降电流充电模式，此时暂时先停止充电，降低电池内部分子的活跃程度，使得Vmax电压有所下降，充电停止时间达到T0=20S时，重新开启充电，此时充电电流进行降电流处理，进行步长电流Istep=5A降电流充电。待下一次当最高单体电压Vmax达到设定值V2=3.55或者总电压达到设定值Vsumv=355时，继续暂停充电，充电停止时间T0=20S，再重新开启充电以步长电流Istep=5A进行降电流充电，重新循环上述充电过程，直至充电电流降到设定值最小充电电流Imin即电池标称容量0.1C即10A为止。由于在这个阶段电压已经处于比较高的状态，如再使用大电流充电高电压电池很快就会达到保护截止电压从而导致充电结束，此时停止充电一段时间可使得电池电压得到一定恢复，充电电流进行降电流处理也可以使充到每次上升到设定值V2的时间变长，这样可使得较低的电压的电池能够每次充的时间加长。
恒流涓流充电模式D：以最小充电电流Imin=5A恒定电流继续对电池组充电，直至当最高单体电压达到设定值V3=3.65时，充电结束。在充电的最后阶段以最小充电电流进行涓流充电直至充电设定电压值V3时，这段充电时间加长，使得较低电压的电池继续得到长时间的续充。
并在整个充电过程中，当单体电池出现大于设定值V1时，电池管理***均衡模块处于开启状态。整个充电过程延长了充电时间，缩小了电池的差异性，达到使得电池充的更满，延长电池组寿命的效果。
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种锂电池组充电方法，其特征在于，包括四种充电模式，所述四种充电模式依次进行：
（1）恒流预充电模式，以设定的小电流恒流值I0对电池组进行预充电，当电池组平均电压达到设定值V0或最高单体电压Vmax与最低单体电压Vmin差值△V达到设置值△V0时，结束预充电过程；
（2）恒流均衡充电模式，以恒定大电流I1进行恒流充电，当最高单体电压Vmax达到设定值V1时，电池管理***开启均衡模块，对最高的单体电压Vmax提前进行均衡消耗能量处理；
（3）恒压降电流充电模式，最高单体电压Vmax达到设定值V2或者总电压达到设定值Vsumv时，暂停充电设定时间值T0后以步长电流Istep进行降电流充电，当最高单体电压Vmax再次达到设定值V2或者总电压再次达到设定值Vsumv时，再次停止充电设定时间值T0后再次以步长电流Istep进行降电流充电，并以此循环，直至充电电流降到设定的最小充电电流Imin后进入下一充电模式；
（4）恒流涓流充电模式，以最小充电电流Imin对电池组进行恒定电流充电，直至最高单体电压达到设定值V3时，充电结束；在整个充电过程中，当单体电池出现大于设定值V1时，电池管理***控制开启均衡模块。
2.根据权利要求1所述的锂电池组充电方法，其特征在于：所述小电流恒流值I0和恒定大电流I1参考电池厂设定值，后续可随着电池容量衰减重新标定，所述预充电为以电池的标称容量0.1C进行小电流恒流值I0的预充电；所述恒定大电流I1为10安培～80安培。
3.根据权利要求2所述的锂电池组充电方法，其特征在于：所述T0、Istep以电池厂设定值为准，所述T0为2秒～180秒，Istep为2安培～25安培。
4.根据权利要求3所述的锂电池组充电方法，其特征在于：所述V0、△V0、V1、Imin、V2、V3、Vsumv根据不同电池的实际情况设定，所述V0为2.6伏特～3.1伏特，所述△V0为0.3伏特～1伏特，所述V1为3.3伏特～3.6伏特，所述Imin为2安培～10安培，所述V2为3.4伏特～3.65伏特，所述V3为3.55伏特～3.75伏特，所述Vsumv为340伏特～365伏特。
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