CN104037461A - 车用动力锂离子电池配组方法 - Google Patents

车用动力锂离子电池配组方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车用动力锂离子电池配组方法，包括如下步骤：将电池以小电流充电至SOC100％，充电完成后，在室温下搁置预定时间；测量电池电压，剔除压降不符合要求的单体电池；将电池以预定充放电电流进行5次充放电循环，其中所述预定充放电电流为单体电池实际工作时的充放电电流；剔除5次循环中任意1次的充放电参数不符合要求的电池；以第5次循环的充放电数据为参考，选择性能符合条件的单体电池并联成电池模组；将放电容量符合要求的电池模组串联，配成具有一定容量和电压的电池包。本发明将单体电池并联与串联的条件分别考虑，可以在保证电池包循环寿命的同时，大幅提高配组率，使电池单体得到有效利用。

Description

车用动力锂离子电池配组方法
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种车用动力锂离子电池单体的配组方法。
背景技术
锂离子电池单体电压高、能量密度大、绿色环保无污染，已在手机、笔记本电脑、电动工具等领域得到广泛应用。近年来，随着锂电池生产技术的成熟，电池安全性能及能量密度的提高，其在电动汽车领域也受到很大重视。随着燃油价格的日益增长，电动汽车以其电驱动、绿色环保的优势，逐渐成为传统燃油汽车强有力的竞争对手。
电动汽车有一定的功率及续驶里程要求，因此，需要将很多单体锂电池进行串并联，才能达到所需电压与容量，这样就需要对锂电池单体进行配组。由于锂电池在生产过程中，会受到人、机、料、法、环各个方面的影响，单体锂电池性能会有一定差异，而电池包中单体电池的性能会对电池包整体性能有很大影响，一颗坏的电池会导致电池包整体性能迅速下降，因此，正确的配组方法对电池包的性能至关重要。
由于充放电电流大小的差异，不同的用电器中电池包所需的配组方法是不一样的，例如，太阳能路灯的充放电电流一般只有0.05C，而电动汽车为0.5C，这么明显的充放电电流的差异，在配组方法中显然要考虑不同的性能参数。另外，电池包中串并联电池相互之间的影响也是不同的，因此，串并联电池之间的配组条件也是不一样的，而以往的配组方法并没有考虑到这两方面的差异，配组过于严格导致电池配组率的降低或者太宽松导致电池包性能的下降。
发明内容
本发明针对电动汽车在行驶过程中的工作电流、电压变化的特点，公开了一种车用动力锂离子电池配组方法，包括如下步骤：
(1)将电池以小电流充电至SOC100％，充电完成后，在室温下搁置预定时间；
(2)测量电池电压，剔除压降不符合要求的单体电池；
(3)将第(2)步保留的电池以预定充放电电流进行充放电循环，循环次数为5次，第5次循环放电结束后，电池再以1/3C恒流充电1h，其中所述预定充放电电流为单体电池实际工作时的充放电电流；
(4)剔除5次循环中任意1次的充放电参数不符合要求的电池；
(5)以第5次循环的充放电数据为参考，选择性能符合条件的单体电池并联成电池模组；
(6)将放电容量符合要求的电池模组串联，配成具有一定容量和电压的电池包。
优选的，所述步骤(1)中的小电流充电方式为：电池以1/3C～0.5C恒流恒压充电至电流降至初始充电电流的10％。
优选的，所述步骤(1)中的搁置预定时间为7～14天。
所述步骤(2)中单体电池的压降要求为：压降≤0.15V。
所述步骤(3)中的5次循环过程要持续进行，测试过程不能有间断。
所述步骤(4)中的充放电参数包括恒流充电容量百分比和放电容量，且符合下列要求：
A、恒流充电容量百分比≥90％；
B、放电容量≥电池额定容量。
所述步骤(5)中并联单体电池间要符合下列要求：
A、放电中值电压差≤0.005V；
B、放电容量差≤额定容量的3％；
C、交流内阻百分差≤15％。
所述步骤(6)中串联电池模组需符合下列要求：
A、模组的单体电池放电容量总和之差≤总额定容量的5％。
本发明具有如下有益效果：
(1)本发明针对车用动力锂离子电池的工作电压、电流特点，选用合适的配组测试工艺，与电池实际工作情况更相符，配组后电池包性能更优良；
(2)本发明根据串联电池与并联电池中电池单体间相互影响不同，采用不同的配组条件，先将符合条件的单体并联成电池模组，再将模组串联装配成电池包，该方法在不影响电池包性能的情况下，大幅提高了电池配组率，使电池得到有效利用；
(3)本发明与其他发明的有益效果还在于，本发明考虑了恒流充电容量百分比、放电中值电压等因素。单体电池的恒流充电容量百分比直接影响与其并联的电池的充电容量，而放电中值电压直接影响与其并联的电池的放电容量，这两个因素对电池包性能影响至关重要，是必须要考虑的因素；
(4)本发明配组方法用时短、简单易操作、电池配组率高，用本发明方法配组的电池包特别适用于电动汽车，具有较长循环寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1电池包的循环测试曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例选择20Ah磷酸铁锂动力电池为配组单体电池，装配成24V60Ah电池包，具体配组步骤如下：
(1)将电池以10A充电至3.6V，再3.6V恒压充电至充电电流降至1A，充电完成后，在室温下搁置14天；
(2)磷酸铁锂电池满电状态的电压为3.33V，搁置完成后，测量电池电压，剔除电压＜3.18V的单体电池；
(3)将第(2)步保留的电池以0.5C充电电流，0.5C放电电流进行充放电循环，循环次数为5次，第5次循环放电结束后，电池再以1/3C恒流充电1h；
(4)剔除5次循环中任意1次的充放电参数不符合下列要求的电池：
A、恒流充电容量百分比≥90％；
B、放电容量≥20Ah。
步骤(4)完成后得到的电池的第5次循环性能数据见表1。
表1 单体电池第5次循环性能测试数据
电池编号 放电容量(Ah) 放电中值电压(V) 交流内阻(mΩ)
1 20.173 3.213 2.8
2 21.788 3.200 2.4
3 21.022 3.220 2.5
4 20.542 3.188 3.0
5 21.112 3.200 2.7
6 21.000 3.174 3.6
7 20.888 3.221 2.5
8 20.451 3.208 2.7
9 21.098 3.203 2.6
10 20.621 3.183 3.4
11 20.876 3.198 2.7
12 21.245 3.178 3.2
13 20.332 3.210 3.0
14 20.832 3.180 3.4
15 20.170 3.220 2.3
16 21.345 3.180 3.2
17 20.232 3.217 2.4
18 20.298 3.211 2.5
19 21.200 3.182 3.3
20 21.023 3.230 2.1
21 20.320 3.210 2.4
22 21.320 3.170 2.8
23 20.765 3.217 2.3
24 20.760 3.177 3.5
25 20.333 3.185 3.1
26 20.309 3.215 2.3
27 20.410 3.221 2.4
28 20.650 3.175 3.4
29 20.004 3.176 3.3
(5)以第5次循环的充放电数据为参考，选择性能符合下列要求的单体电池并联成电池模组：
A、放电中值电压差≤0.005V；
B、放电容量差≤0.6Ah；
C、交流内阻百分差≤15％。
按照上述要求，配组出以下8组3并的电池模组：
1，8，13； 3，7，23； 4，10，25； 5，9，11；
12，16，19； 18，21，26； 14，24，28； 15，17，27。
(6)将放电容量符合下列要求的电池模组串联，配成具有一定容量和电压的电池包：
A、模组的单体电池放电容量总和之差≤3Ah。
以上8组电池模组放电容量符合要求，将其串联，即成24V60Ah小电池包一个。
配组过程中所述步骤(3)中的5次循环过程要持续进行，测试过程不能有间断。
将实施例1所得配组电池包进行循环性能测试，充放电电流均为1C，现已进行循环800次，性能良好，测试结果见图1。
由图1可知，使用本发明方法所配电池包800次循环的容量保持率仍在88％左右，具有良好的循环性能。

Claims (8)

1.一种车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将电池以小电流充电至SOC100％，充电完成后，在室温下搁置预定时间；
(2)测量电池电压，剔除压降不符合要求的单体电池；
(3)将第(2)步保留的电池以预定充放电电流进行充放电循环，循环次数为5次，第5次循环放电结束后，电池再以1/3C恒流充电1h，其中所述预定充放电电流为单体电池实际工作时的充放电电流；
(4)剔除5次循环中任意1次的充放电参数不符合要求的电池；
(5)以第5次循环的充放电数据为参考，选择性能符合条件的单体电池并联成电池模组；
(6)将放电容量符合要求的电池模组串联，配成具有一定容量和电压的电池包。
2.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(1)中的小电流充电方式为：电池以1/3C～0.5C恒流恒压充电至电流降至初始充电电流的10％。
3.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(1)中的搁置预定时间为7～14天。
4.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(2)中单体电池的压降要求为：压降≤0.15V。
5.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(3)中的5次循环过程要持续进行，测试过程不能有间断。
6.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(4)中的充放电参数包括恒流充电容量百分比和放电容量，且符合下列要求：
A、恒流充电容量百分比≥90％；
B、放电容量≥电池额定容量。
7.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(5)中并联单体电池间要符合下列要求：
A、放电中值电压差≤0.005V；
B、放电容量差≤额定容量的3％；
C、交流内阻百分差≤15％。
8.根据权利要求1所述的车用动力锂离子电池配组方法，其特征在于，所述步骤(6)中串联电池模组需符合下列要求：
A、模组的单体电池放电容量总和之差≤总额定容量的5％。
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