一種提升梯級利用電池組一致性的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提升梯級利用電池組一致性的方法，包括荷電狀態(tài)調整的步驟：對電池組內的電池進行涓流充電，涓流充電次數(shù)為兩次或者兩次以上。通過對電池組內的電池的荷電狀態(tài)進行調整，保證電池組內的電池狀態(tài)一致，進而保證各電池的充放電曲線的同步性，提升電池組的一致性。
【專利說明】-種提升梯級利用電池組一致性的方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種提升梯級利用電池組一致性的方法，屬于電池利用【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 目前裡離子動力電池價格偏高是限制電動汽車推廣的重要因素之一，當電池容量 衰減至初始容量的80% W下時，電動汽車的續(xù)航里程會明顯減少，已不能滿足車用要求，但 對于儲能系統(tǒng)來說，該些電池仍具有較大的使用價值。容量低于80%的電池從電動汽車上 退下后，可繼續(xù)應用于通訊基站、太陽能路燈、備用電源等儲能領域。如此梯級利用，可充分 發(fā)揮動力電池價值，從而降低電池在汽車使用階段的成本，推動電動汽車提前普及。
[0003] 然而，由于電池在用于電動汽車時經(jīng)歷過復雜的運行工況，不同電池組之間W及 同一電池組內的不同電池之間的老化程度均差異很大。裡離子電池要實現(xiàn)梯級利用，必須 有效解決性能差異較大的電池重新配組后的一致性問題，從而避免梯級利用電池組中出現(xiàn) 短板效應，進而影響電池組性能。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種提升梯級利用電池組一致性的方法，用W解決性能差異 較大的電池重新配組時，電池一致性較差的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種提升梯級利用電池組一致性的方法，該 方法包括荷電狀態(tài)調整的步驟；對電池組內的電池進行渭流充電，渭流充電次數(shù)為兩次或 者兩次W上。
[0006] 設渭流充電次數(shù)為N，第一次充電電流為A1，第二次充電電流為A2,......第N次充 電電流為AN，第一次充電結束時的電壓為VI，第二次充電結束時的電壓為V2，......第N次 充電結束時的電壓為VN ;A1〉A2>……〉AN，VKV2<……<VN《充電限制電壓；充電限制電壓 為充電特性曲線中電壓變化速率等于第一設定值時的電壓值。
[0007] A1 二 kiC梯，A2 二 ksC梯，......,AN 二 梯，ki〉k2〉......梯為該電池組內的電池 的標稱容量值。
[0008] 在荷電狀態(tài)調整之前，該方法還包括W下步驟：
[0009] (1)根據(jù)電池在設定溫度下的充、放電特性曲線，確定電池的充電限制電壓和放電 限制電壓；
[0010] (2)根據(jù)所述充電限制電壓和放電限制電壓，對電池進行容量標定，取得每個電池 的實際容量；根據(jù)實際容量和設定的梯度規(guī)則，得到每個電池的標稱容量；
[0011] (3)按照電池標稱容量進行分組；
[0012] 梯度規(guī)則為；選定一系列的梯度容量值，梯度容量值與梯度范圍對應，將電池的實 際容量與梯度容量值進行比較，W確定電池所處的梯度范圍。
[0013] 電池為磯酸鐵裡電池，放電限制電壓為放電特性曲線中電壓變化速率等于第二設 定值時的電壓值。
[0014] 任意兩個相鄰的梯度容量值之間構成一個梯度范圍，實際容量處于同一個梯度范 圍的電池標稱容量相同，且標稱容量為構成該梯度范圍的兩個相鄰梯度容量值中較小的數(shù) 值。
[0015] 磯酸鐵裡電池的原始容量相同。
[0016] 本發(fā)明提供的對電池的荷電量進行調整，具體為對電池W多階段的渭流方式進行 充電，保證了每個電池的本質狀態(tài)盡量一致，進而保證各電池的充放電曲線的同步性，提升 電池組的一致性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是不同溫度下充電特性曲線示意圖；
[0018] 圖2是不同溫度下放電特性曲線示意圖；
[0019] 圖3是提升梯級利用電池組一致性的方法總的流程圖；
[0020] 圖4是采用本發(fā)明的技術方案得出的梯級利用電池的一致性狀態(tài)示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0022] 本發(fā)明的基本方案是：一種提升梯級利用電池組一致性的方法，包括荷電狀態(tài)調 整的步驟；對電池組內的電池進行渭流充電，渭流充電次數(shù)為兩次或者兩次W上。
[0023] 基于W上基本技術方案，結合附圖，給出W下幾個具體實施例。
[0024] 實施例1
[00巧]對原有的磯酸鐵裡電池組中的電池進行荷電狀態(tài)調整。
[0026] 具體為每個電池W多階段渭流方式進行充電。目P 多個不同的電流值依次對電 池進行充電。
[0027] 設渭流充電次數(shù)為N，第一次充電電流為A1，第二次充電電流為A2,......第N次充 電電流為AN，第一次充電結束時的電壓為VI，第二次充電結束時的電壓為V2，......第N次 充電結束時的電壓為VN。
[0028] A1>A2>......>AN, VKV2<......<VN《充電限制電壓。
[0029] A1 二 kiC梯，A2 二 ksC梯，......,AN 二 梯，ki〉k2〉......梯為該電池組內的電池 的標稱容量值。
[0030] 具體的：
[0031] 多階段渭流方式分為至少2個階段，充電電流值按充電階段順序遞減，每個階段 的充電電流值的數(shù)值范圍為〇.〇2C? (A)?0. 5C? (A)，每個階段設定的充電結束電壓值按 充電階段順序遞增，數(shù)值范圍包括3. 35V?3. 5V，最高電壓值與充電限制電壓相同。
[0032] 荷電狀態(tài)調整方案制定的依據(jù)是；影響所有的電池的一致性的一個重要因素是成 組前電池荷電量的平衡程度，若起始荷電量差異較大，則會造成電池組內電池充放電進程 不同步，一致性差。采用多階段渭流方式將每支電池充電至限制電壓，充分消除充電極化內 阻，可有效保證性能差異較大的梯級利用電池初始荷電狀態(tài)的平衡性，進而保證梯級利用 電池組的一致性。
[003引 實施例2
[0034] 第一步；首先，選擇電池為磯酸鐵裡電池。
[0035] 選取若干個原始容量（C^ (Ah))相同的梯級利用磯酸鐵裡電池作為待處理電池。
[0036] 根據(jù)磯酸鐵裡電池不同環(huán)境溫度下充放電特性曲線，本實施例中充放電曲線為時 間-電壓曲線。
[0037] 如圖1和2所示，其中：曲線1為(TC時的充電特性曲線，曲線2為1(TC時的充電特 性曲線，曲線3為2(TC時的充電特性曲線，曲線4為45C時的充電特性曲線，曲線5為0C 時的放電特性曲線，曲線6為10°C時的放電特性曲線，曲線7為20°C時的放電特性曲線，曲 線8為45C時的放電特性曲線，曲線9為55C時的放電特性曲線。
[003引常規(guī)磯酸鐵裡電池在充放電限制電壓范圍2. 5V?3. 6V內使用時，電池充、放電末 期電壓變化速率極快，易造成電池充放電末端組內電壓差較大（即電池充放電電壓區(qū)間差 異較大），會導致每個電池循環(huán)過程性能劣化速率不同，進而降低電池組長期使用過程一致 性。根據(jù)磯酸鐵裡電池充放電特性曲線，將充放電限制電壓設置在工作電壓平臺的兩端，可 顯著降低電池組充放電末期電壓差異，保證分選后的電池組使用過程一致性，同時可最大 程度的減少因降低充電限制電壓和升高放電限制電壓帶來的能量損失。
[0039] 充電平臺結束時的電壓值定義為充電后期dV/dt >0.02時的臨界電壓值，與充電 環(huán)境溫度有直接關系，需根據(jù)環(huán)境溫度的變化分別設置在3. 4?3. 55V。
[0040] 放電平臺結束電壓值定義為放電后期dv/dt >0.03時的臨界電壓值，與放電環(huán)境 溫度有直接關系，需根據(jù)環(huán)境溫度的變化分別設置在2. 8V?3. 15V。
[0041] 根據(jù)磯酸鐵裡電池不同環(huán)境溫度下充放電特性曲線，對梯級利用磯酸鐵裡電池充 放電限制電壓進行調整，充電限制電壓設定為充電平臺結束時的電壓值，放電限制電壓設 定為放電平臺結束時的電壓值。
[0042] 第二步，根據(jù)充電限制電壓和放電限制電壓，確定電池的實際容量和標稱容量。
[0043] W下給出一個具體的方式：
[0044] 根據(jù)充電限制電壓和放電限制電壓，確定每個磯酸鐵裡電池的實際容量，步驟如 下：
[0045] (1)對每個梯級利用磯酸鐵裡電池W第一設定電流恒流放電至放電限制電壓，并 靜置第一設定時間。
[0046] (2)對每個電池W第二設定電流恒流充電至充電限制電壓，并靜置第二設定時間。
[0047] (3)對每個電池W第H設定電流恒流放電至一定電壓值，記錄此時每個電池的實 際容量；該一定電壓值是根據(jù)放電限制電壓設定的，比放電限制電壓略大。
[004引第一設定電流、第二設定電流和第H設定電流的值為0. 1*C初?1. 0*C初，C初為電 池的原始容量。
[0049] 具體的，根據(jù)24V45Ah梯級利用磯酸鐵裡電池組集成需求，選取20支原標稱容量 與。為60Ah的車用退役電池作為集成對象。
[0050] 在2(TC下對上述20支電池進行容量標定，根據(jù)磯酸鐵裡電池2(TC下充放電特性 曲線，將容量標定采用的充放電限制電壓分別設定為3. 45V和3. 05V，具體容量標定步驟 為：
[005。 1) W電流值為1C初化0A)對20支電池分別恒流放電至3. 05V ;
[005引。靜置 lOmin ;
[005引扣W電流值為0. 5C初（30A)對20支電池分別恒流充電至3. 45V ;
[0054] 4)靜置 lOmin ;
[005引 W W電流值為1C初（60A)對20支電池分別恒流放電至3. IV，記錄本步驟實際容 量，為C實。
[0056] 上述充放電電流還可W是其他值，只要滿足給定的范圍即可。
[0057] 選取若干個梯度容量值，比如40、45、50,任意兩個相鄰的梯度容量值之間構成一 個梯度范圍；將電池實際容量與上述梯度容量值進行比較，確定電池所處的梯度范圍。實際 容量處于同一個梯度范圍的電池標稱容量相同，且電池的標稱容量為構成該梯度范圍的兩 個相鄰梯度容量值中較小的數(shù)值。作為其他的實施方式，也可W是兩個相鄰梯度容量值中 較大的數(shù)值。
[0058] W下給出一種標稱容量確定示例，如表1所示。表1中Cg為上述2(TC下20支電 池的實際容量，0?為確定的標稱容量。
[0059] 表 1
[0060]

【權利要求】
1. 一種提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在于，所述方法包括荷電狀態(tài)調整 的步驟：對電池組內的電池進行涓流充電，涓流充電次數(shù)為兩次或者兩次以上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在于，設涓流充 電次數(shù)為N,第一次充電電流為A1,第二次充電電流為A2,......第N次充電電流為AN,第一 次充電結束時的電壓為VI，第二次充電結束時的電壓為V2,......第N次充電結束時的電壓 為VN; A1>A2>……>AN，V1〈V2〈……〈VN彡充電限制電壓； 所述充電限制電壓為充電特性曲線中電壓變化速率等于第一設定值時的電壓值。
3. 根據(jù)權利要求2所述的提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在于，A1 = k ， A2 = k2C梯，......，AN = kNC梯，kpk^〉......〉kN，C梯為該電池組內的電池的標稱各星值。
4. 根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在 于，在所述荷電狀態(tài)調整之前，所述方法還包括以下步驟： (1) 根據(jù)電池在設定溫度下的充、放電特性曲線，確定電池的充電限制電壓和放電限制 電壓； (2) 根據(jù)所述充電限制電壓和放電限制電壓，對電池進行容量標定，取得每個電池的實 際容量；根據(jù)實際容量和設定的梯度規(guī)則，得到每個電池的標稱容量； (3) 按照電池標稱容量進行分組； 所述梯度規(guī)則為：選定一系列的梯度容量值，梯度容量值與梯度范圍對應，將電池的實 際容量與梯度容量值進行比較，以確定電池所處的梯度范圍。
5. 根據(jù)權利要求4所述的提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在于，所述電池 為磷酸鐵鋰電池，所述放電限制電壓為放電特性曲線中電壓變化速率等于第二設定值時的 電壓值。
6. 根據(jù)權利要求5所述的提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在于，任意兩個 相鄰的梯度容量值之間構成一個梯度范圍，實際容量處于同一個梯度范圍的電池標稱容量 相同，且標稱容量為構成該梯度范圍的兩個相鄰梯度容量值中較小的數(shù)值。
7. 根據(jù)權利要求5或6所述的提升梯級利用電池組一致性的方法，其特征在于，所述磷 酸鐵鋰電池的原始容量相同。
【文檔編號】H01M10/42GK104485489SQ201510011360
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2015年1月9日 優(yōu)先權日:2015年1月9日
【發(fā)明者】王騰, 郭盛昌, 王玲, 趙艷艷, 張鵬 申請人:中航鋰電（洛陽）有限公司