CN101783423A

CN101783423A - 电池电芯优化配组技术

Info

Publication number: CN101783423A
Application number: CN200910215738A
Authority: CN
Inventors: 章森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2010-07-21

Abstract

一种电池电芯的优化配组技术，用来实现电池电芯的快速自动配组。针对M并N串的电池电芯配组问题，采用了一种新的方法，解决了大规模的电芯配组问题。基于本发明开发的计算机程序可实现电池电芯的快速自动配组。经过对电芯生产厂家提供的电芯实际数据的配组实验，验证了本发明技术的效率和性能都比人工配组有显著的提高。本发明主要实现方法包括：电池电芯技术参数的选择与测定，按照参数RC配组，配组优化等三个部分。

Description

电池电芯优化配组技术

所属技术领域

本发明涉及一种电池电芯的优化配组技术，属于新能源和电子技术领域。

背景技术

目前，锂离子电池(也称锂电池，下同)由于工作电压高、体积小、质量轻、能量密度大、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，得到广泛的认可。自从商业化以来，锂离子电池已在手提电脑、摄像机、移动通讯设备、汽车以及电动汽车中得到普遍应用。

锂电池内部主要有两个模块，即电池电芯模块和饱和保护电路模块。其中，电池电芯模块可以储存电能，因为单个电芯的容量有限，所以它一般由多个电芯通过适当的串联和并联组合而成，这个过程称为电芯的配组。当把多个电芯进行配组时必须考虑各个电芯的技术参数，如电压、容量、内阻等。如果参加配组的电芯的技术参数不匹配，就会出现各种问题。例如，或者无法充分发挥每个电芯的性能，形成内耗，降低整个电池的性能和使用寿命；或者发生打火甚至爆炸，存在严重的安全隐患。因此，电芯的配组是一个非常重要的问题。理想的情况是参加配组的各个电芯的技术参数都相同，但这种理想情况在实际生产中是不存在的。即使同一厂家生产的同一批次的同类型号的电芯，经实测后也会发现各个电芯的技术参数会存在一定的差异。所以，在实际配组时，一般要求各个电芯的技术参数在规定的误差范围之内即可。

实际应用中，电池电芯配组的基本情况是：选M个电芯并联，称为并联组；再将N个并联组串联形成电池电芯模块。这称为M并联N串联的电池电芯模块，也称为M并N串。对于M并N串的电池电芯模块，一般要求一个并联组中的M个电芯之间的电压、内阻*容量等参数的差异越小越好，而N个并联组的容量差异越小越好。在实际配组时，还有一些具体到指标要求，例如，要求配组组的电压差≤0.02V，内阻差≤5毫欧，容量差≤标称容量的1％等。目前，这种电池电芯配组的工作一般由经验丰富的技术人员或工人负责完成，但配组工作效率较低，一致性较差。特别是，当需要很多电芯参与配组时，仅仅依靠人工完成是非常困难的。这是因为在配组过程中需要进行大量的计算，需要耗费大量的时间。如果利用计算机进行配组，可以显著提高工作效率。但是，如果采用穷举方法进行配组，当电芯数量很大时，即使现在的计算机也难以完成计算。例如，假设有10000只电芯，要做100并10串的电池电芯模块。根据组合数学原理，其计算量大约是10⁴⁰⁰量级。实际上，这个电芯配组问题是一个NP问题，随着问题规模的增大，其计算量呈指数级增长。本发明针对M并N串的电池电芯模块配组问题，采用了一种新的方法，解决了大规模的电芯配组问题。基于本发明开发的计算机程序可实现电池电芯的快速自动配组。经过对电芯生产厂家提供的电芯实际数据的配组实验，验证了本发明技术的效率和性能都比人工配组有显著的提高。

发明内容

本发明是一种电池电芯的优化配组技术，用来实现电池电芯的快速自动配组，主要实现方法如下：

1.电池电芯技术参数的选择与测定：

电池电芯的技术参数很多，根据配组的要求，选择了电芯的三个主要技术参数：内阻R、电压V、电容C(容量)。根据内阻R和容量C可以计算出参数RC＝R*C。对每个将要参与配组的电芯进行编号并测定其三个技术参数R、V、C。

2.按照参数RC配组

将参与配组的所有电芯按照参数RC从小到大进行排序。根据排序后的结果选出M个分组，每个分组含有N个电芯。选取M个分组的要求是：一组内每个电芯参数RC的差异最小或者符合规定范围。计算一组内电芯参数V的最大差异，替换掉与组内其它电芯参数V差异最大的电芯，使每个分组的参数V的最大差异符合规定范围，如小于0.03V。

3.配组优化

计算每个分组的容量，即计算组内各个电芯的容量C之和。根据各个分组的容量大小，再计算分组容量的最大差异MaxErrorC。如果MaxErrorC在规定的误差范围内，则配组结束，输出每个分组的标号；否则，找出分组容量的误差最大者，通过逐个替换该分组内的电芯，增加或减少该分组对容量，直到MaxErrorC在规定的误差范围内。

Claims

1.本发明涉及一种电池电芯的优化配组技术，用来实现电池电芯的快速自动配组。针对M并N串的电池电芯配组问题，采用了一种新的方法，解决了大规模的电芯配组问题。本发明主要实现方法包括：电池电芯技术参数的选择与测定，按照参数RC配组，配组优化等三个部分。

2.根据权利要求1，电池电芯的优化配组技术的技术特征是：选取了电池电芯的3个主要技术参数，即内阻R、电压V、电容C(容量)。根据内阻R和容量C计算出参数RC＝R*C。对每个将要参与配组的电芯进行编号。

3.根据权利要求1，按照参数RC配组的技术特征是：将参与配组的所有电芯按照参数RC从小到大进行排序。根据排序后的结果选出M个分组，每个分组含有N个电芯。选取M个分组的要求是：一组内每个电芯参数RC的差异最小或者符合规定范围。计算一组内电芯参数V的最大差异，替换掉与组内其它电芯参数V差异最大的电芯，使每个分组的参数V的最大差异符合规定范围，如小于0.03V。

4.根据权利要求1，配组优化的技术特征是：计算每个分组的容量，即计算组内各个电芯的容量C之和。根据各个分组的容量大小，再计算分组容量的最大差异MaxErrorC。如果MaxErrorC在规定的误差范围内，则配组结束，输出每个分组的标号；否则，找出分组容量的误差最大者，通过逐个替换该分组内的电芯，增加或减少该分组对容量，直到MaxErrorC在规定的误差范围内。