CN109546704A - 一种动力电池快充方法 - Google Patents

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Abstract

一种动力电池快充方法，其包括：快充参数标定包括：在25℃下进行充电容量标定；依据所述充电容量，标定SOC80％下电池的最大电压；所述快充执行包括：根据电池温度控制温度充电限制电流，根据电池电压控制电压充电限制电流，并取所述温度充电限制电流和所述电压充电限制电流中数值较小的一个作为快充充电限流电流，其充分考虑整车使用寿命和电池健康状态，结合快充标定及整车快充策略，保障动力电池安全、寿命性能。

Description

一种动力电池快充方法
技术领域
本发明关于一种动力电池快充方法。
背景技术
随着全球环境污染问题严重加剧，新能源汽车在世界范围内得到政府、车企及科研机构的高度重视，新能源汽车主要以电能为动力源，优势在于降低排放。动力电池作为新能源汽车的核心部件，其充电时间的长短直接影响用户的用车体验，快充技术应运而生。快充技术是在不影响电池循环性能和整体驾驶性能的情况下，快速的增加电池包的荷电状态。整车快充倍率的使用，直接影响动力电池的寿命、安全等性能，如何科学制定一种动力电池快充策略，确保整车安全使用是本发明要解决的一个重大问题。。
目前，大多数主机厂快充策略中，在SOC0-80％内采用一恒定倍率直充至SOC80％，然后采取恒压降电流方式充至SOC100％，缩短充电时间，提高用户体验。但主机厂电动汽车快充策略中未全面考虑电池使用寿命及安全性能，且快充次数受限。
本领域常用缩略语：
SOH:电池的健康度(State of Health)，是指在一定条件下，电池所能充入或者放出容量与标称容量的百分比。
SOC:电池的荷电状态(State of Charge)，反映电池的剩余容量状况。
发明内容
本发明的目的是：提供一种安全、充电时间短的电池包快充策略，充分考虑整车使用寿命和电池健康状态，结合快充标定及整车快充策略，保障动力电池安全、寿命性能。
为实现上述技术目的，本发明提供一种动力电池快充方法，其步骤包括：快充参数标定和快充执行，其中：所述快充参数标定包括：在25℃下进行充电容量标定；依据所述充电容量，标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)；所述快充执行包括：根据电池温度控制温度充电限制电流，根据电池电压控制电压充电限制电流，并取所述温度充电限制电流和所述电压充电限制电流中数值较小的一个作为快充充电限流电流。
本发明提供一种安全、充电时间短的电池包快充策略，充分考虑整车使用寿命和电池健康状态，结合快充标定及整车快充策略，保障动力电池安全、寿命性能。以动力电池寿命，安全为前提，标定快充参数，制定科学的快充策略。快充策略需综合考虑充电起始温度，电池SOC偏差，电池电压等因素。
作为进一步的改进，所述充电容量标定包括：以1C恒流放电至所述电池的最小电压(Vmin)为2.3V，静置30min；以0.85C恒流充电至所述电池的所述最大电压(Vmax)为3.54V；以0.5C充电至所述电池的电压为3.64V，并经降电流25A充电至3.64V；以17A恒流充电至所述电池的极限电压(Vlim)为3.65V；记录所述充电容量，静置30min。
作为进一步的改进，所述标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)包括：以0.85C恒流充电至SOC80％，降到10A，充满至所述电池的所述极限电压(Vlim)为3.65V；记录SOC80％对应的所述电池的所述最大电压(Vmax)，静置30min。
作为进一步的改进，在所述标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)之后，还包括：以1C放空至所述电池的所述最小电压(Vmin)为2.3V，静置30min。
作为进一步的改进，所述根据电池温度控制温度充电限制电流包括：根据所述电池的最小温度(Tmin)和最大温度(Tmax)选择所述温度充电限制电流；根据电池电压控制电压充电限制电流包括：比较所述电池电压(V)和温度充电电压(V1)，并选择所述电压充电限制电流。
作为进一步的改进，当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于0℃(Tmin≤0℃)时，处于0A的闭环状态；当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于4℃且大于等于1℃(1℃≤Tmin≤4℃)时，处于10A的闭环状态；当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于14℃且大于等于5℃(5℃≤Tmin≤14℃)时，处于20A的闭环状态；当所述电池的最小温度(Tmin)大于等于15℃且，所述电池的最大温度小于等于44℃(15℃≤Tmin，Tmax≤44℃)时，处于72A*SOH的闭环状态；当所述电池的最大温度(Tmax)小于等于48℃且大于等于45℃(45℃≤Tmax≤48℃)时，处于30A的闭环状态；当所述电池的最大温度(Tmax)大于等于49℃(49℃≤Tmax)时，处于0A的闭环状态。
作为进一步的改进，所述温度充电电压(V1)的取值方法为：当所述电池温度大于等于25℃时，取3.540V；当所述电池温度小于等于10℃时，取3.575V；当所述电池温度处于25℃和10℃时，通过插值计算取值。
作为进一步的改进，通过电流直降执行如下充电：当所述电池电压(V)小于所述温度充电电压(V1)时，处于72A*SOH的闭环状态；当所述电池电压(V)大于等于所述温度充电电压(V1)且小于3.64V时，降为42A*SOH的闭环状态；当所述电池电压(V)大于等于3.64V时，降为25A*SOH的闭环状态；在保持所述电池电压(V)大于等于3.64V的条件下，自25A*SOH的闭环状态降为17A*SOH的闭环状态；当所述电池电压(V)大于等于3.65V时，充电结束。
作为进一步的改进，所述快充执行记载在VCU中，并由所述VCU控制执行。
作为进一步的改进，所述VCU发送充电电流指令和充电电压指令给充电桩，所述充电电压指令为400V，所述充电电流指令最大不超过84A。
本发明以动力电池寿命，安全为前提，标定快充参数，制定科学的快充策略。快充策略需综合考虑充电起始温度，电池SOC偏差，电池电压等因素。
附图说明
图1根据电池温度控制温度充电限制电流；
图2根据电池电压控制电压充电限制电流。
附图标记：Tmin：最小温度；Tmax：最大温度；V：电池电压；V1温度充电电压。
具体实施方式
如图1至2所示，本发明提供一种动力电池快充方法。本领域常用缩略语：
SOH:电池的健康度(State of Health)，是指在一定条件下，电池所能充入或者放出容量与标称容量的百分比。
SOC:电池的荷电状态(State of Charge)，反映电池的剩余容量状况。
本发明所提供一种动力电池快充方法的步骤包括：快充参数标定和快充执行，其中：所述快充参数标定包括：在25℃下进行充电容量标定；依据所述充电容量，标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)；所述快充执行包括：根据电池温度控制温度充电限制电流，根据电池电压控制电压充电限制电流，并取所述温度充电限制电流和所述电压充电限制电流中数值较小的一个作为快充充电限流电流。
本发明提供一种安全、充电时间短的电池包快充策略，充分考虑整车使用寿命和电池健康状态，结合快充标定及整车快充策略，保障动力电池安全、寿命性能。以动力电池寿命，安全为前提，标定快充参数，制定科学的快充策略。快充策略需综合考虑充电起始温度，电池SOC偏差，电池电压等因素。
作为进一步的改进，所述充电容量标定包括：以1C恒流放电至所述电池的最小电压(Vmin)为2.3V，静置30min；以0.85C恒流充电至所述电池的所述最大电压(Vmax)为3.54V；以0.5C充电至所述电池的电压为3.64V，并经降电流25A充电至3.64V；以17A恒流充电至所述电池的极限电压(Vlim)为3.65V；记录所述充电容量，静置30min。
作为进一步的改进，所述标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)包括：以0.85C恒流充电至SOC80％，降到10A，充满至所述电池的所述极限电压(Vlim)为3.65V；记录SOC80％对应的所述电池的所述最大电压(Vmax)，静置30min。
作为进一步的改进，在所述标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)之后，还包括：以1C放空至所述电池的所述最小电压(Vmin)为2.3V，静置30min。
作为进一步的改进，所述根据电池温度控制温度充电限制电流包括：根据所述电池的最小温度(Tmin)和最大温度(Tmax)选择所述温度充电限制电流；根据电池电压控制电压充电限制电流包括：比较所述电池电压(V)和温度充电电压(V1)，并选择所述电压充电限制电流。
作为进一步的改进，当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于0℃(Tmin≤0℃)时，处于0A的闭环状态；当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于4℃且大于等于1℃(1℃≤Tmin≤4℃)时，处于10A的闭环状态；当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于14℃且大于等于5℃(5℃≤Tmin≤14℃)时，处于20A的闭环状态；当所述电池的最小温度(Tmin)大于等于15℃且，所述电池的最大温度小于等于44℃(15℃≤Tmin，Tmax≤44℃)时，处于72A*SOH的闭环状态；当所述电池的最大温度(Tmax)小于等于48℃且大于等于45℃(45℃≤Tmax≤48℃)时，处于30A的闭环状态；当所述电池的最大温度(Tmax)大于等于49℃(49℃≤Tmax)时，处于0A的闭环状态。
作为进一步的改进，所述温度充电电压(V1)的取值方法为：当所述电池温度大于等于25℃时，取3.540V；当所述电池温度小于等于10℃时，取3.575V；当所述电池温度处于25℃和10℃时，通过插值计算取值。
作为进一步的改进，通过电流直降执行如下充电：当所述电池电压(V)小于所述温度充电电压(V1)时，处于72A*SOH的闭环状态；当所述电池电压(V)大于等于所述温度充电电压(V1)且小于3.64V时，降为42A*SOH的闭环状态；当所述电池电压(V)大于等于3.64V时，降为25A*SOH的闭环状态；在保持所述电池电压(V)大于等于3.64V的条件下，自25A*SOH的闭环状态降为17A*SOH的闭环状态；当所述电池电压(V)大于等于3.65V时，充电结束。
作为进一步的改进，所述快充执行记载在VCU中，并由所述VCU控制执行。
作为进一步的改进，所述VCU发送充电电流指令和充电电压指令给充电桩，所述充电电压指令为400V，所述充电电流指令最大不超过84A。
本发明以动力电池寿命，安全为前提，标定快充参数，制定科学的快充策略。快充策略需综合考虑充电起始温度，电池SOC偏差，电池电压等因素。
在本发明优选的实施例中，基于整车快充时间目标，SOC0-80％充电时间控制在1h内，SOC0-100％充电时间控制在1.5h内，形成几种不同充电倍率充至不同SOC段的快充方案。基于某动力电池快充方案，结合其不同充电倍率下的使用寿命性能、产热量和安全性能(析锂)等相关数据，制定可行性的快充方案。
如图1至2，本发明实施例中一种动力电池快充方法，包括以下内容：
一：快充策略参数标定：以25℃为例。
(1)25℃容量标定：以1C恒流放电至单体Vmin为2.3V，静置30min；以0.85C恒流充电至单体Vmax为3.54V(80％)，以0.5C充电至3.64V，降电流25A充电至3.64V,以17A恒流充电至单体Vmax3.65V，记录充电容量，静置30min；
(2)SOC80％下Vmax标定：以25℃下充电容量为基准，设置SOC值。以0.85C恒流充电至SOC80％，降到10A，充满至单体Vmax3.65V，记录SOC80％对应的单体Vmax，静置30min；
(3)以1C放空至单体Vmin为2.3V，静置30min；
二：快充策略实现：将快充策略写入VCU软件，从电池温度、电池电压两维度控制单体充电电流，确保动力电池安全使用。
其中，温度充电电压V1对应电池SOC为80％左右，V1的参数与温度有关，参数表如下：
Tmin/℃ 25 10
V<sub>1</sub>/V 3.540 3.575
备注：
1)V1受电池温度Tmin影响，Tmin高于25℃时取25℃点参数值，低于10℃时取10℃参数值，在两者之间通过插值计算取值；
2)快充电流取“温度限流”和“电压限流”二者较小值；
3)随单体电压变高，72A*SOH(0.85C)降为42A*SOH(0.5C)、42A*SOH(0.5C)降为25A*SOH(0.3C)、25A*SOH(0.3C)降为17A*SOH(0.2C)，均为电流直降；
4)充电过程中VCU发送充电电流、充电电压指令给充电桩，充电电流见上分析，充电电压为400V；
5)充电过程中，VCU发送给充电桩的输出电流信号最大不超过84A。
本发明提供了一种全面考虑电池温度、电池SOH、电池电压的快充策略，可有效评估动力电池的快充功能，缩短动力电池充电时间，提示用户用车体验，本领域的技术人员来说，在不脱离本发明策略的前提下，还可以做出若干变形和改进，这种替换形式属于本发明预保护的关键点。本发明可以利用相同方法实现匹配不同类型电池的快充策略，根据此方法找出电池的充放电特性、发热特性、电池容量衰减特性。
应了解本发明所要保护的范围不限于非限制性实施方案，应了解非限制性实施方案仅仅作为实例进行说明。本申请所要要求的实质的保护范围更体现于独立权利要求提供的范围，以及其从属权利要求。

Claims (10)

1.一种动力电池快充方法，其步骤包括：快充参数标定和快充执行，其特征在于：
所述快充参数标定包括：在25℃下进行充电容量标定；依据所述充电容量，标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)；
所述快充执行包括：根据电池温度控制温度充电限制电流，根据电池电压控制电压充电限制电流，并取所述温度充电限制电流和所述电压充电限制电流中数值较小的一个作为快充充电限流电流。
2.如权利要求1所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：所述充电容量标定包括：
以1C恒流放电至所述电池的最小电压(Vmin)为2.3V，静置30min；
以0.85C恒流充电至所述电池的所述最大电压(Vmax)为3.54V；
以0.5C充电至所述电池的电压为3.64V，并经降电流25A充电至3.64V；
以17A恒流充电至所述电池的极限电压(Vlim)为3.65V；
记录所述充电容量，静置30min。
3.如权利要求2所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：所述标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)包括：
以0.85C恒流充电至SOC80％，降到10A，充满至所述电池的所述极限电压(Vlim)为3.65V；
记录SOC80％对应的所述电池的所述最大电压(Vmax)，静置30min。
4.如权利要求3所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：在所述标定SOC80％下电池的最大电压(Vmax)之后，还包括：以1C放空至所述电池的所述最小电压(Vmin)为2.3V，静置30min。
5.如权利要求1所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：
所述根据电池温度控制温度充电限制电流包括：根据所述电池的最小温度(Tmin)和最大温度(Tmax)选择所述温度充电限制电流；
根据电池电压控制电压充电限制电流包括：比较所述电池电压(V)和温度充电电压(V1)，并选择所述电压充电限制电流。
6.如权利要求5所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：
当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于0℃(Tmin≤0℃)时，处于0A的闭环状态；
当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于4℃且大于等于1℃(1℃≤Tmin≤4℃)时，处于10A的闭环状态；
当所述电池的最小温度(Tmin)小于等于14℃且大于等于5℃(5℃≤Tmin≤14℃)时，处于20A的闭环状态；
当所述电池的最小温度(Tmin)大于等于15℃且，所述电池的最大温度小于等于44℃(15℃≤Tmin，Tmax≤44℃)时，处于72A*SOH的闭环状态；
当所述电池的最大温度(Tmax)小于等于48℃且大于等于45℃(45℃≤Tmax≤48℃)时，处于30A的闭环状态；
当所述电池的最大温度(Tmax)大于等于49℃(49℃≤Tmax)时，处于0A的闭环状态。
7.如权利要求5所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：所述温度充电电压(V1)的取值方法为：
当所述电池温度大于等于25℃时，取3.540V；
当所述电池温度小于等于10℃时，取3.575V；
当所述电池温度处于25℃和10℃时，通过插值计算取值。
8.如权利要求7所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：通过电流直降执行如下充电：
当所述电池电压(V)小于所述温度充电电压(V1)时，处于72A*SOH的闭环状态；
当所述电池电压(V)大于等于所述温度充电电压(V1)且小于3.64V时，降为42A*SOH的闭环状态；
当所述电池电压(V)大于等于3.64V时，降为25A*SOH的闭环状态；
在保持所述电池电压(V)大于等于3.64V的条件下，自25A*SOH的闭环状态降为17A*SOH的闭环状态；
当所述电池电压(V)大于等于3.65V时，充电结束。
9.如权利要求8所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：所述快充执行记载在VCU中，并由所述VCU控制执行。
10.如权利要求9所述的一种动力电池快充方法，其特征在于：所述VCU发送充电电流指令和充电电压指令给充电桩，所述充电电压指令为400V，所述充电电流指令最大不超过84A。
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