CN106684472A - 一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法及装置 - Google Patents

一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法及装置。技术方案为利用恒定功率P分别对多个单体电池在一特定时间t1内进行充电，再根据各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组。本发明通过利用恒功率补电的方法，使得补电结束后，单体电池的能量状态保持一致，克服了现有技术恒流恒压充电或者恒流充电方式容易导致单体电池的荷电态或者荷能态不一致，使得电池成组后动态压差大的技术问题，有效降低电池组的动态压差，提升了动力电池组的耐久性、可靠性和安全性。本发明可广泛应用于各种电池补电分选领域。

Description

一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法及装置
技术领域
本发明涉及电池应用领域，尤其涉及一种电池组的补电分选方法及装置。
背景技术
随着动力电池在电动汽车动力***中的广泛应用,逐渐暴露出一系列诸如耐久性、可靠性和安全性等方面的问题。电池成组后单体之间的不一致是引起这一系列问题的主要原因之一。由于电动汽车类型和使用条件限制，对电池组功率、电压等级和额定容量的要求存在差别，电池组中单体电池数量存在很大的差异。即使参数要求相似，由于电池类型不同，所需的电池数量也存在较大的差别。总体看来，单体数量越多，电池一致性差别越大，对电池组性能的影响与越大。
单体电池在制造环节由于材料及制造精度等原因造成单体电池之间的性能差异在电池成组应用中是绝对存在的，该问题只能减小而无法彻底消除，因此对单体电池进行分选来提高成组时单体电池初始性能和状态的一致性就显得尤为重要。
现有技术中，对单体电池进行分选通常采用恒流恒压充电或者恒流充电的方式对电池进行补电，然后根据各电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组。但是该方法容易导致单体电池的荷电态或者荷能态不一致，使得电池成组后动态压差大，影响电池组的正常使用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可有效减少多串并联锂离子电池组动态压差的补电分选方法及装置。
本发明所采用的技术方案是：
本发明基本构思为：
采用恒功率补电方式，其原理是补电过程中保持充电电压和充电电流的乘积不变。补电结束后，单体电池的能量状态保持一致，然后根据各电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组，成组后动态压差大幅度下降。
为了实施上述构思，本发明首先设计了一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法，包括步骤：S1，利用恒定功率P分别对多个单体电池在一特定时间t1内进行充电；S2，根据各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组。
优选的，所述恒定功率P=n*C1*V1，其中，n为大于零的常数，C1为电池标称容量，V1为电池标称电压。n的取值不能令恒定功率P超过电池可允许充电的功率。
优选的，所述步骤S2具体包括子步骤：S21，将步骤S1充电后的单体电池在第一温度下搁置12至24小时，记录该单体电池的第一电压OCV1，第一内阻R1；S22，将步骤S1充电后的单体电池在第一温度下搁置24至108小时, 记录该单体电池的第二电压OCV2，第二内阻R2；S23，根据各单体电池测得的容量确定各单体电池间的容量差；根据各单体电池测得的第一内阻R1确定各单体电池间的内阻差；根据各单体电池测得的第一电压OCV1确定各单体电池间的电压差；根据单体电池测得的第一电压OCV1、第二电压OCV2以及两次测试的时间差确定单体电池容量确定该单体电池的自放电参数，再根据各单体电池的自放电参数确定各单体电池间的自放电差；S24，如各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差满足第一约束条件，分配在同一组。
优选的，所述第一约束条件包括：容量差<100毫安时,电压差<10毫伏,内阻差<1毫欧，自放电<0.01毫伏/小时。
优选的，所述电池为磷酸铁锂电池。显然也可以是其它类型的电池。
本发明为了实施上述基本构思，还设计了一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选装置，包括：恒定功率补电模块，用于利用恒定功率P分别对多个单体电池在一特定时间t1内进行充电；配组模块，用于根据各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组。
优选的，所述恒定功率P=n*C1*V1，其中，n为大于零的常数，C1为电池标称容量，V1为电池标称电压。n的取值不能令恒定功率P超过电池可允许充电的功率。
优选的，所述配组模块具体包括：第一测量子模块，用于将恒定功率补电模块充电后的单体电池在第一温度下搁置12至24小时，记录该单体电池的第一电压OCV1，第一内阻R1；第二测量子模块，用于将恒定功率补电模块充电后的单体电池在第一温度下搁置24至108小时, 记录该单体电池的第二电压OCV2，第二内阻R2；参数确定子模块，用于根据各单体电池测得的容量确定各单体电池间的容量差；根据各单体电池测得的第一内阻R1确定各单体电池间的内阻差；根据各单体电池测得的第一电压OCV1确定各单体电池间的电压差；根据单体电池测得的第一电压OCV1、第二电压OCV2以及两次测试的时间差确定单体电池容量确定该单体电池的自放电参数，再根据各单体电池的自放电参数确定各单体电池间的自放电差；参数配组子模块，用于判断各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差是否满足第一约束条件，如是则分配在同一组。
优选的，所述第一约束条件包括：容量差<100毫安时,电压差<10毫伏,内阻差<1毫欧，自放电<0.01毫伏/小时。
优选的，所述电池为磷酸铁锂电池。显然也可以是其它类型的电池。
本发明的有益效果是：
本发明通过利用恒功率补电的方法，使得补电结束后，单体电池的能量状态保持一致，克服了现有技术恒流恒压充电或者恒流充电方式容易导致单体电池的荷电态或者荷能态不一致，使得电池成组后动态压差大的技术问题，有效降低电池组的动态压差，提升了动力电池组的耐久性、可靠性和安全性。
本发明可广泛应用于各种电池补电分选领域。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
该实施例中，将磷酸铁锂电池分容后，以恒定的功率P =n*C1*V1(0<n,C1为电池标称容量，V1为电池标称电压)充电一特定时间t1(t1>0),以一定温度搁置12~24h，记录电压OCV1，内阻R1；以一定温度搁置24~108h,记录OCV2，内阻R2。根据容量差、电压差、内阻差以及自放电对电池进行配组。具体的，根据各单体电池测得的容量确定各单体电池间的容量差；根据各单体电池测得的第一内阻R1确定各单体电池间的内阻差；根据各单体电池测得的第一电压OCV1确定各单体电池间的电压差；根据单体电池测得的第一电压OCV1、第二电压OCV2以及两次测试的时间差确定单体电池容量确定该单体电池的自放电参数,其中，
自放电参数=（第一电压OCV1-第二电压OCV2）/两次测试的时间差
再根据各单体电池的自放电参数确定各单体电池间的自放电差；如各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差满足第一约束条件，分配在同一组。
更具体的，本实施例中，将75150147-10Ah磷酸铁锂电池分容后，以恒定的功率P=0.5*10*3.2=16W充电30min（特定时间t1），常温（第一温度）搁置24h,记录第一电压OCV1，第一内阻R1；常温（第一温度）搁置96h，记录第二电压OCV2，第二内阻R2。根据容量差<100mAh（毫安时）,电压差<10mV（毫安）,内阻差<1mΩ（毫欧），自放电差<0.01 mV/h（毫伏/小时）（以上为第一约束条件）进行配组。
实验测得8S1P（8个单体电池串联）电池组充放电过程中的动态压差最大为59mV。
作为对比，将75150147-10Ah磷酸铁锂电池分容后，以0.5C（0.5倍额定电流）电流恒流恒压充电至3.65V，截止电流0.02C，常温搁置24h,记录第一OCV1，第一内阻R1，常温搁置96h，记录第二电压OCV2，第二内阻R2。根据容量差<100mAh,电压差<10mV,内阻差<1毫欧，自放电差<0.01mV/h进行配组,8S1P电池组充放电过程中的动态压差最大为528mV。
由此可见，本发明方法可大幅降低电池组充放电过程中的动态压差。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法，其特征在于，包括步骤：
S1，利用恒定功率P分别对多个单体电池在一特定时间t1内进行充电；
S2，根据各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组。
2.根据权利要求1所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法，其特征在于，所述恒定功率P=n*C1*V1，其中，n为大于零的常数，C1为电池标称容量，V1为电池标称电压。
3.根据权利要求1或2所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括子步骤：
S21，将步骤S1充电后的单体电池在第一温度下搁置12至24小时，记录该单体电池的第一电压OCV1，第一内阻R1；
S22，将步骤S1充电后的单体电池在第一温度下搁置24至108小时, 记录该单体电池的第二电压OCV2，第二内阻R2；
S23，根据各单体电池测得的容量确定各单体电池间的容量差；根据各单体电池测得的第一内阻R1确定各单体电池间的内阻差；根据各单体电池测得的第一电压OCV1确定各单体电池间的电压差；根据单体电池测得的第一电压OCV1、第二电压OCV2以及两次测试的时间差确定单体电池容量确定该单体电池的自放电参数，再根据各单体电池的自放电参数确定各单体电池间的自放电差；
S24，如各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差满足第一约束条件，分配在同一组。
4.根据权利要求3所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法，其特征在于，所述第一约束条件包括：容量差<100毫安时,电压差<10毫伏,内阻差<1毫欧，自放电<0.01毫伏/小时。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选方法，其特征在于，所述电池为磷酸铁锂电池。
6.一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选装置，其特征在于，包括：
恒定功率补电模块，用于利用恒定功率P分别对多个单体电池在一特定时间t1内进行充电；
配组模块，用于根据各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差来配组。
7.根据权利要求6所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选装置，其特征在于，所述恒定功率P=n*C1*V1，其中，n为大于零的常数，C1为电池标称容量，V1为电池标称电压。
8.根据权利要求6或7所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选装置，其特征在于，所述配组模块具体包括：
第一测量子模块，用于将恒定功率补电模块充电后的单体电池在第一温度下搁置12至24小时，记录该单体电池的第一电压OCV1，第一内阻R1；
第二测量子模块，用于将恒定功率补电模块充电后的单体电池在第一温度下搁置24至108小时, 记录该单体电池的第二电压OCV2，第二内阻R2；
参数确定子模块，用于根据各单体电池测得的容量确定各单体电池间的容量差；根据各单体电池测得的第一内阻R1确定各单体电池间的内阻差；根据各单体电池测得的第一电压OCV1确定各单体电池间的电压差；根据单体电池测得的第一电压OCV1、第二电压OCV2以及两次测试的时间差确定单体电池容量确定该单体电池的自放电参数，再根据各单体电池的自放电参数确定各单体电池间的自放电差；
参数配组子模块，用于判断各单体电池间的容量差、内阻差、电压差以及自放电差是否满足第一约束条件，如是则分配在同一组。
9.根据权利要求8所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选装置，其特征在于，所述第一约束条件包括：容量差<100毫安时,电压差<10毫伏,内阻差<1毫欧，自放电<0.01毫伏/小时。
10.根据权利要求6、7或9所述的一种减少多串并联电池组动态压差的补电分选装置，其特征在于，所述电池为磷酸铁锂电池。
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