CN103579696B - 电池配组方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池配组方法，所述电池配组方法包括以下步骤：A）将多个满充电的电池以预定电流放电至截止电压并测量每个电池的放电容量，其中预定电流为电池在工作状态下的充放电电流；B）将多个电池放电至预定电压，然后将放电后的多个电池搁置第一预定时间，测量每个电池在搁置第一预定时间前后的第一电压降；C）对多个电池进行充电，将充电后的多个电池搁置第二预定时间，测量每个电池在搁置第二预定时间前后的第二电压降；和D）根据多个电池的放电容量、第一电压降和第二电压降将多个电池进行分组。所述电池配组方法可以大大地提高多个所述电池的配组测试的准确性，并可以保证多个所述电池在配组后的实际应用中具有很好的一致性。

Description

电池配组方法

技术领域

本发明涉及电池领域，具体而言，涉及一种电池配组方法。

背景技术

为了达到一定的电压、功率和能量等级，需要将多个单体电池串联或并联成组使用。但是单体电池由于受材料特性、生产条件、设备精度、工艺水平等的影响，造成其容量、电压、内阻等参数存在差异，因此需要对单体电池进行配组。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有配组质量高、操作简单、易于操作等优点的电池配组方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提出了一种电池配组方法，所述方法包括以下步骤：

A）将多个满充电的电池以预定电流放电至截止电压并测量每个所述电池的放电容量，其中所述预定电流为所述电池在工作状态下的充放电电流；B）将多个所述电池放电至预定电压，然后将放电后的多个所述电池搁置第一预定时间，测量每个所述电池在搁置所述第一预定时间前后的第一电压降；C）对多个所述电池进行充电，将充电后的多个所述电池搁置第二预定时间，测量每个所述电池在搁置所述第二预定时间前后的第二电压降；和D）首先根据多个所述电池的所述放电容量、所述第一电压降和所述第二电压降中的一个将多个所述电池分成多个大组，然后根据每个大组的多个所述电池的所述放电容量、所述第一电压降和所述第二电压降中的另一个将每个所述大组分成多个中组，最后根据每个中组的多个所述电池的所述放电容量、所述第一电压降和所述第二电压降中的再一个将每个所述中组分成多个小组。

根据本发明实施例的电池配组方法通过以所述预定电流将多个满充电的所述电池放电至截止电压来测量每个所述电池的所述放电容量，从而不仅可以使每个所述电池的配组测试条件与每个所述电池的工作条件（即实际使用环境）保持一致，而且可以使多个所述电池在同一状态下进行测试，这样可以大大地提高多个所述电池的配组测试的准确性，并可以保证多个所述电池在配组后的实际应用中具有很好的一致性。

而且，根据本发明实施例的电池配组方法通过配组测试每个所述电池的直流内阻和自放电性能（电池的直流内阻和自放电性能可以更好地反映电池的电性能特征），从而可以大大地提高和改善所述电池的配组质量，使配组后的电池组的性能发挥到最优，大大地提高了所述电池组的使用寿命。

另外，根据本发明上述实施例的电池配组方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，在所述步骤B）中，将多个满充电的所述电池放电至所述预定电压。这样不仅可以在同一状态下测量多个所述电池的直流内阻以便提高所述电池的配组测试的准确性，而且可以使每个所述电池在更大的范围内进行放电，这样可以更加精确地测量每个所述电池的直流内阻，从而可以更加准确地反映每个所述电池的电性能特征。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤B）中，将多个所述电池放电至所述截止电压。这样可以使每个所述电池在更大的范围内进行放电，从而可以更加精确地测量每个所述电池的直流内阻，进而可以更加准确地反映每个所述电池的电性能特征。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤B）中，将多个所述电池以所述预定电流放电至所述预定电压。这样可以在每个所述电池的工作条件下测量每个所述电池的直流内阻，从而可以进一步提高多个所述电池的配组测试的准确性，并可以保证多个所述电池在配组后的实际应用中具有很好的一致性。

在本发明的一个实施例中，所述第一预定时间为1小时-5小时。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤C）中，将多个所述电池恒流恒压充电至上限电压以便使每个所述电池处于满充电状态。通过测量处于满充电状态的所述电池的所述第二电压降ΔV2，从而可以使所述第二电压降ΔV2更准确地反映所述电池的自放电性能，进而可以更准确地反映所述电池的电性能特征，这样可以大大地提高和改善所述电池的配组质量，使配组后的电池组的性能发挥到最优，大大地提高了所述电池组的使用寿命。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤C）中，首先将充电后的多个所述电池搁置第三预定时间以便消除极化影响，然后将充电后的多个所述电池搁置所述第二预定时间。这样可以使测量到的所述第二电压降更准确地反映所述电池的自放电性能，进而可以更准确地反映所述电池的电性能特征，从而可以大大地提高和改善所述电池的配组质量，使配组后的电池组的性能发挥到最优，大大地提高了所述电池组的使用寿命。

在本发明的一个实施例中，所述第三预定时间为20分钟-30分钟。

在本发明的一个实施例中，所述第二预定时间为120小时-360小时。

在本发明的一个实施例中，所述放电容量的分组步长值为0.05安培小时，所述第一电压降的分组步长值为0.02伏特，所述第二电压降的分组步长值为0.005伏特。

在本发明的一个实施例中，所述电池为锂离子电池。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的电池配组方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照图1描述根据本发明实施例的电池配组方法。如图1所示，所述电池配组方法包括以下步骤：

A）将多个满充电的电池（具体地，所述电池可以是锂离子电池）以预定电流I放电至截止电压，并测量每个所述电池的放电容量C，其中所述预定电流I是所述电池在工作状态下的充放电电流。换言之，所述预定电流I是根据所述电池在配组后的实际使用环境来确定的，所述预定电流I等于所述电池在配组后实际使用中的充放电电流，这样可以使所述电池的配组测试与实际使用保持一致。

B）将多个所述电池放电至预定电压，然后将放电后的多个所述电池搁置第一预定时间T1，测量每个所述电池在搁置所述第一预定时间T1前后的第一电压降ΔV1。换言之，测量每个所述电池在搁置所述第一预定时间T1后的电压V1，然后用所述预定电压减去所述电压V1就得到所述第一电压降ΔV1。

C）对多个所述电池进行充电，将充电后的多个所述电池搁置第二预定时间T2，测量每个所述电池在搁置所述第二预定时间T2前后的第二电压降ΔV2。换言之，对多个所述电池充电后，测量每个所述电池的电压V2，并在搁置所述第二预定时间T2后测量每个所述电池的电压V3，所述第二电压降ΔV2=V2-V3。

D）首先根据多个所述电池的放电容量C、第一电压降ΔV1和第二电压降ΔV2中的一个将多个所述电池分成多个大组，然后根据每个大组的多个所述电池的放电容量C、第一电压降ΔV1和第二电压降ΔV2中的另一个将每个所述大组分成多个中组（即将多个所述大组中的每一个都分成多个所述中组），最后根据每个中组的多个所述电池的放电容量C、第一电压降ΔV1和第二电压降ΔV2中的再一个将每个所述中组分成多个小组（即将多个所述中组中的每一个都分成多个所述小组）。

可以对每个所述小组的多个所述电池进行配组以便形成电池组。通过所述步骤A）可以得到每个所述电池的放电容量，通过所述步骤B）可以得到每个所述电池的直流内阻（所述直流内阻=所述第一电压降ΔV1/所述预定电流I=欧姆内阻+极化内阻）。通过所述步骤C）可以得到每个所述电池的自放电性能。本领域技术人员可以理解的是，所述步骤A）、所述步骤B）和所述步骤C）之间没有关联，也没有先后顺序（例如可以先进行所述步骤B），再进行所述步骤C，最后进行所述步骤A）），都是可以单独进行的步骤。

根据本发明实施例的电池配组方法通过以所述预定电流I将多个满充电的所述电池放电至截止电压来测量每个所述电池的放电容量C，从而不仅可以使每个所述电池的配组测试条件与每个所述电池的工作条件（即实际使用环境）保持一致，而且可以使多个所述电池在同一状态下进行测试，这样可以大大地提高多个所述电池的配组测试的准确性，并可以保证多个所述电池在配组后的实际应用中具有很好的一致性。

而且，根据本发明实施例的电池配组方法通过配组测试每个所述电池的直流内阻和自放电性能（电池的直流内阻和自放电性能可以更好地反映电池的电性能特征），从而可以大大地提高和改善所述电池的配组质量，使配组后的电池组的性能发挥到最优，大大地提高了所述电池组的使用寿命。

在本发明的一些实施例中，在所述步骤B）中，可以将多个满充电的所述电池放电至所述预定电压。这样不仅可以在同一状态下测量多个所述电池的直流内阻以便提高所述电池的配组测试的准确性，而且可以使每个所述电池在更大的范围内进行放电，这样可以更加精确地测量每个所述电池的直流内阻（即通过测量所述电池的所述第一电压降ΔV1得到的所述电池的直流内阻的测量值更加接近所述电池的直流内阻的理论值），从而可以更加准确地反映每个所述电池的电性能特征。

在本发明的一个实施例中，在所述步骤B）中，可以将多个所述电池放电至所述截止电压。这样可以使每个所述电池在更大的范围内进行放电，从而可以更加精确地测量每个所述电池的直流内阻，进而可以更加准确地反映每个所述电池的电性能特征。由于电池在其电压邻近所述截止电压时的放电过程不同于电池在其电压远离所述截止电压时的放电过程，因此通过将多个所述电池放电至所述截止电压，从而可以更加精确地测量每个所述电池的直流内阻，进而可以更加准确地反映每个所述电池的电性能特征。

有利地，可以将多个满充电的所述电池放电至所述截止电压。这样可以使每个所述电池在整个放电范围内进行放电，从而可以进一步精确地测量每个所述电池的直流内阻，进而可以进一步准确地反映每个所述电池的电性能特征。而且，在所述步骤A）中，为了测量每个所述电池的放电容量，需要将每个满充电的所述电池放电至所述截止电压。这样在所述步骤B）中可以利用所述步骤A）中的多个放电至所述截止电压的电池来测量电池的所述第一电压降ΔV1（即电池的直流内阻），从而可以大大地简化所述电池配组方法的步骤，缩短测量所述电池的所述第一电压降ΔV1的时间，提高电池配组的效率。

具体地，在所述步骤B）中，可以将多个所述电池以所述预定电流I放电至所述预定电压。这样可以在每个所述电池的工作条件（即实际使用环境）下测量每个所述电池的直流内阻，从而可以进一步提高多个所述电池的配组测试的准确性，并可以保证多个所述电池在配组后的实际应用中具有很好的一致性。

在本发明的一些示例中，在所述步骤C）中，可以将多个所述电池恒流恒压充电至上限电压以便使每个所述电池处于满充电状态。换言之，可以先以所述预定电流I对每个所述电池进行充电（即每个所述电池的充电电流等于所述预定电流I），直至每个所述电池的电压达到上限电压，然后以所述上限电压对每个所述电池进行充电（即每个所述电池的充电电压等于所述上限电压），直至每个所述电池的充电电流下降至所述预定电流I的10%，至此所述电池处于满充电状态。

通过测量处于满充电状态的所述电池的所述第二电压降ΔV2，从而可以使所述第二电压降ΔV2更准确地反映所述电池的自放电性能，进而可以更准确地反映所述电池的电性能特征，这样可以大大地提高和改善所述电池的配组质量，使配组后的电池组的性能发挥到最优，大大地提高了所述电池组的使用寿命。

在本发明的一个示例中，在所述步骤C）中，首先可以将充电后的多个所述电池搁置第三预定时间T3以便消除极化影响，然后可以将充电后的多个所述电池搁置所述第二预定时间T2。换言之，将充电后的多个所述电池搁置所述第三预定时间T3后，可以使多个所述电池达到稳定状态。具体地，所述第三预定时间T3可以是20分钟-30分钟。

通过将所述电池搁置所述第三预定时间T3后再测量所述电池的所述第二电压降ΔV2，可以消除极化作用对所述第二电压降ΔV2的影响，这样可以使测量到的所述第二电压降ΔV2更准确地反映所述电池的自放电性能，进而可以更准确地反映所述电池的电性能特征，从而可以大大地提高和改善所述电池的配组质量，使配组后的电池组的性能发挥到最优，大大地提高了所述电池组的使用寿命。

所述第一预定时间T1可以是1小时-5小时。有利地，所述第一预定时间T1可以是1小时，这样不仅可以更加精确地测量每个所述电池的直流内阻，而且可以缩短测量所述电池的直流内阻的时间，提高电池配组的效率。

所述第二预定时间T2可以是120小时-360小时。有利地，所述第二预定时间T2可以是168小时，这样可以在测量到的所述第二电压降ΔV2能准确地反映所述电池的自放电性能的情况下，缩短测量所述第二电压降ΔV2的时间，提高电池配组的效率。

在本发明的一个具体示例中，所述放电容量C的分组步长值可以是0.05安培小时，所述第一电压降ΔV1的分组步长值可以是0.02伏特，所述第二电压降ΔV2的分组步长值可以是0.005伏特。

下面以20只锂离子电池的配组过程为示例来进一步描述根据本发明实施例的电池配组方法。

具体地，所述锂离子电池的额定容量为2安培小时，上限电压为4.2伏特，截止电压为2.75伏特。所述锂离子电池配组后应用到纯电动汽车中，所述纯电动汽车在实际使用中用到的充放电电流为2安培，因此所述锂离子电池在配组测试时的放电电流为2安培。换言之，所述锂离子电池的所述预定电流I为2安培。

将这20个满充电的锂离子电池以2安培的放电电流放电至截止电压（2.75伏特），测量并记录每只所述锂离子电池的放电容量C。然后将这20只所述锂离子电池搁置1小时，并测量搁置1小时前后的第一电压降ΔV1。最后以恒流恒压将这20只所述锂离子电池充电至上限电压（4.2伏特），将充电后的20只所述锂离子电池搁置30分钟以便这20只所述锂离子电池达到稳定状态，然后将这20只所述锂离子电池搁置168小时，并测量搁置168小时前后的第二电压降ΔV2。这20只所述锂离子电池的放电容量C、第一电压降ΔV1和第二电压降ΔV2列于表1中。

表1锂离子电池的参数测量表

其中，所述放电容量C的分组步长值为0.05安培小时，所述第一电压降ΔV1的分组步长值为0.02伏特，所述第二电压降ΔV2的分组步长值为0.005伏特。先利用所述放电容量C对这20只所述锂离子电池进行分组，即所述放电容量C为2.0安培小时-2.05安培小时的锂离子电池分入第一大组，所述放电容量C为2.06安培小时-2.10安培小时的锂离子电池分入第二大组，所述放电容量C为2.11安培小时-2.15安培小时的锂离子电池分入第三大组，以此类推。由表1可知，所述第一大组包括编号为9、13、16的锂离子电池，所述第二大组包括编号为1、2、3、4、5、7、8、10、11、12、14、15、17、19、20的锂离子电池，所述第三大组包括编号为6、18的锂离子电池。

然后，以所述第二大组为例（将其他大组分成多个中组的方法与此相同，因此不再详细描述），利用所述第一电压降ΔV1对所述第二大组的所述锂离子电池进行分组，即所述第一电压降ΔV1为-0.790伏特至-0.810伏特的锂离子电池分入第一中组，所述第一电压降ΔV1为-0.811伏特至-0.830伏特的锂离子电池分入第二中组，以此类推。由表1可知，所述第一中组包括编号为2、3、4、7、8、10、11、12、14、17、19、20的锂离子电池。为了节省篇幅，其他中组包括的锂离子电池的编号从略。

最后，以所述第一中组为例（将其他中组分成多个小组的方法与此相同，因此不再详细描述），利用所述第二电压降ΔV2对所述第一中组的所述锂离子电池进行分组，即所述第二电压降ΔV2为0.010伏特-0.015伏特的锂离子电池分入第一小组，所述第二电压降ΔV2为0.016伏特-0.020伏特的锂离子电池分入第二小组，以此类推。由表1可知，所述第一小组包括编号为2、3、7、10、11、12、14、17、19、20的锂离子电池。为了节省篇幅，其他小组包括的锂离子电池的编号从略。

可以将编号为2、3、7、10、11、12、14、17、19、20的锂离子电池进行配组以得到锂离子电池组。换言之，可以将所述第一小组的锂离子电池进行配组以得到锂离子电池组。

根据本发明实施例的电池配组方法可以大大地提高多个所述电池的配组测试的准确性，并可以保证多个所述电池在配组后的实际应用中具有很好的一致性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种电池配组方法，其特征在于，包括：

A)将多个满充电的电池以预定电流放电至截止电压并测量每个所述电池的放电容量，其中所述预定电流为所述电池在工作状态下的充放电电流；

B)将多个所述电池放电至预定电压，然后将放电后的多个所述电池搁置第一预定时间，测量每个所述电池在搁置所述第一预定时间前后的第一电压降；

C)对多个所述电池进行充电，将充电后的多个所述电池搁置第二预定时间，测量每个所述电池在搁置所述第二预定时间前后的第二电压降；和

D)首先根据多个所述电池的所述放电容量、所述第一电压降和所述第二电压降中的一个将多个所述电池分成多个大组，然后根据每个大组的多个所述电池的所述放电容量、所述第一电压降和所述第二电压降中的另一个将每个所述大组分成多个中组，最后根据每个中组的多个所述电池的所述放电容量、所述第一电压降和所述第二电压降中的再一个将每个所述中组分成多个小组，

其中，在所述步骤B)中，将多个满充电的所述电池放电至所述预定电压。

2.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，在所述步骤B)中，将多个所述电池放电至所述截止电压。

3.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，在所述步骤B)中，将多个所述电池以所述预定电流放电至所述预定电压。

4.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，所述第一预定时间为1小时-5小时。

5.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，在所述步骤C)中，将多个所述电池恒流恒压充电至上限电压以便使每个所述电池处于满充电状态。

6.根据权利要求1或5所述的电池配组方法，其特征在于，在所述步骤C)中，首先将充电后的多个所述电池搁置第三预定时间以便消除极化影响，然后将充电后的多个所述电池搁置所述第二预定时间。

7.根据权利要求6所述的电池配组方法，其特征在于，所述第三预定时间为20分钟-30分钟。

8.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，所述第二预定时间为120小时-360小时。

9.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，所述放电容量的分组步长值为0.05安培小时，所述第一电压降的分组步长值为0.02伏特，所述第二电压降的分组步长值为0.005伏特。

10.根据权利要求1所述的电池配组方法，其特征在于，所述电池为锂离子电池。