CN105743159A - 用于二次电池的电压控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于二次电池的电压控制方法包括：计算第一电压值与第二电压值之间的电压差，第一电压值作为二次电池的初始电压，第二电压值作为在预定的时间段期间通过恒定电流充电而被充电之后的二次电池的电压；基于电压差和在恒定电流充电中被施加的恒定电流值计算二次电池的内阻；基于内阻和在电压控制期间被施加的恒定电流值计算附加电压，以及通过将预定的要求电压和附加电压相加来计算目标电压；通过使用恒定电流给二次电池充电来控制电压，直到达到目标电压；以及在电压被控制的期间，当在预定的允许时间段内未达到目标电压时，判定二次电池有缺陷。

Description

用于二次电池的电压控制方法

技术领域

本发明涉及用于二次电池的电压控制方法，更具体地说，涉及这样的用于二次电池的电压控制方法，在此控制方法中，充电之后的二次电池的电压被控制为预定的要求电压。

背景技术

二次电池的制造过程包括电压控制过程，在此控制过程中，给二次电池充电，直到二次电池的电压达到要求电压。公开号为2011-146372的日本专利申请(JP2011-146372A)公开了此类电压控制过程的实例。根据公开号为2011-146372的日本专利申请，设置多个升降压型转换器，并且这些升降压型转换器提供符合多个二次电池的测试标准的充电电压和放电电压。

在二次电池中，由于电池的内阻(internalresistance)，在给二次电池充电之后会出现电压缓和(voltagerelaxation)现象。需要指出，要求电压是在控制电压之后的电池组的电压。需要在由电压缓和现象导致的电压下降之后检查电池组的电压，以便判定在控制电压之后，电池组的电压是否达到要求电压。

但是近几年，二次电池的电池单体数量已经在增加，并且二次电池的容量已经在增加。尤其是在用于车辆的电池组中，电池单体数量增加和容量增加的趋势非常明显。在包括多个电池单体的大容量电池组中(下文简称为“大容量电池组”)，由电压缓和现象导致的电压下降量非常大。因此，可能需要花很长的时间来判定大容量电池组的电压是否达到要求电压。

发明内容

本发明提供一种缩短用于判定大容量电池组的电压是否达到要求电压的测试的所需时间的方法。

本发明的一方面涉及一种用于二次电池的电压控制方法。所述电压控制方法包括：计算第一电压值与第二电压值之间的电压差，所述第一电压值被测量作为所述二次电池的初始电压，所述第二电压值被测量作为在预定的时间段期间通过恒定电流充电而被充电之后的所述二次电池的电压；基于所述电压差和在所述恒定电流充电中被施加于所述二次电池的恒定电流值计算所述二次电池的内阻；基于所述内阻和在电压控制期间被施加于所述二次电池的恒定电流值计算附加电压，以及通过将预定的要求电压和所述附加电压相加来计算目标电压；通过使用恒定电流给所述二次电池充电来控制所述二次电池的电压，直到所述二次电池的电压达到所述目标电压；以及在所述二次电池的电压被控制的期间，当所述二次电池的电压在预定的允许时间段内未达到所述目标电压时，判定所述二次电池为缺陷产品。

在根据本发明的上述方面的用于二次电池的电压控制方法中，基于预先计算的所述二次电池的内阻和在所述电压控制期间被施加于所述二次电池的所述恒定电流的量来计算电压控制之后的所述目标值。因此，在电压缓和现象导致电压下降之后的所述二次电池的电压被高度精确地设定为要求电压。所以，在根据本发明的上述方面的电压控制方法中，可以基于有关所述二次电池的电压在所述电压控制完成时是否达到所述目标值的判定，来判定所述二次电池的电压是否达到要求电压。

在根据本发明的上述方面的电压控制方法中，可以缩短用于判定二次电池的电压是否达到要求电压的测试的所需时间。

附图说明

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，在这些附图中，相同的附图标记表示相同的部件，其中：

图1是根据本发明的第一实施例的充放电装置的框图；

图2A是根据第一实施例的电压控制过程的流程图；

图2B是根据第一实施例的电压控制过程的流程图；

图3是根据第一实施例的电压控制过程的时序图；以及

图4是根据比较实例的电压控制过程的时序图。

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的实例实施例。为清楚起见，在下面的描述和附图中，将适当地做出省略和简化。在附图中，一个部件和相同部件将由相同的附图标记表示，并且适当地省略其详细描述的重复。

图1是根据本发明的第一实施例的充放电装置1的框图。如图1所示，充放电装置1包括电压计11、充放电部12、以及测试控制部13。充放电装置1执行电池10的充电和放电。电池10是二次电池。充放电装置1以恒定电流给电池10充电。

电压计11测量电池10的正电极与电池10的负电极之间的电压。充放电部12以恒定电流给电池10充电。电池10的放电电流被充放电部12引入预定的放电路径。测试控制部13控制其中充放电部12以恒定电流给电池10充电的时间段。测试控制部13计算电池10的目标电压，并且基于电压计11所测量的电压判定电池10是否为无缺陷产品。

接下来，将描述使用充放电装置1执行的根据第一实施例的电压控制方法。图2是根据第一实施例的电压控制方法的流程图。在根据第一实施例的电压控制方法中，如图2所示，电池10被连接到充放电装置1(步骤S1)。

接着，充放电装置1判定电池10的初始电压是否处于预定的规格值的范围(下文称为“预定的规格值范围”)内(步骤S2)。具体而言，充放电装置1通过使用电压计11，测量被连接到充放电装置1的电池10的电压。充放电装置1然后基于通过测试控制部13测量的电压值，判定电池10的电压是否处于预定的规格值范围内。当在步骤S2判定电池10的初始电压未处于预定的规格值范围内时，充放电装置1判定电池10为缺陷产品(步骤S11)并结束电压控制。

另一方面，当在步骤S2判定电池10的初始电压处于规格值范围内时，充放电装置1开始电池10的副充电(sub-charging)(步骤S3)。在经过预定的时间段之后，充放电装置1结束副充电(步骤S4)。在副充电中，充放电装置1通过在预定的时间段内将恒定电流施加于电池10来给电池10充电。然后，充放电装置1检查副充电结束时电池10的电压(步骤S5)。当在步骤S5判定电池10的电压未处于预定的规格值范围内时，充放电装置1判定电池10为缺陷产品(步骤S11)并结束电压控制。

另一方面，当在步骤S5判定电池10的电压处于预定的规格值范围内时，测试控制部13计算目标电压(步骤S6)。在计算目标电压时，测试控制部13首先计算电池10的内阻，然后基于内阻和要在主充电(在下面描述)期间被施加于电池10的恒定电流的电流值计算目标电压。内阻R通过以下等式(1)计算：内阻R＝ΔV1/Isub(等式(1))，其中Isub表示在步骤S3开始的副充电期间被施加于电池10的恒定电流的电流值，ΔV1表示电池10的初始电压(本发明的第一电压值vin的实例)与紧接在副充电结束后的电池10的电压(本发明的第二电压值的实例)之间的电压差。

目标电压可通过以下等式(2)表示：目标电压＝要求电压+内阻R×Imain(等式(2))，其中Imain表示要在主充电(在下面描述)期间被施加于电池10的恒定电流的电流值。

接下来，充放电装置1开始主充电(步骤S7)。然后，在判定主充电开始之后经过的时间(下文称为“主充电时间”)是否等于或短于预定的设定时间时(步骤S8)，充放电装置1判定电池10的电压是否达到目标值(步骤S9)。当主充电时间超过设定时间时，充放电装置1判定电池10为缺陷产品(步骤S11)并结束电压控制。另一方面，充放电装置1继续主充电，直到电池10的电压达到目标电压。然后，当电池10的电压达到目标电压时，充放电装置1结束主充电(步骤S10)并结束电压控制。

如上所述，在根据第一实施例的电压控制方法中，充放电装置1基于由副充电导致的电池10的电压差而计算电池10的内阻，然后测试控制部13基于该内阻设定目标电压。这样，测试控制部13基于有关电池10的电压是否由于主充电而达到目标电压的判定来判定电池10是否为无缺陷产品。在根据第一实施例的电压控制方法中，在响应于其中电池10的电压达到目标值的状况而结束主充电之后，出现由电压缓和现象导致的电压下降，之后电池10的电压以高精度达到要求电压。图3是根据第一实施例的电压控制方法的时序图。图3示出在图2的步骤S3中的副充电开始之后电池10的电压变化。

如图3所示，在根据第一实施例的电压控制方法中，充放电部12在副充电时间段TM1期间执行电池10的副充电。在副充电中，充放电部12通过将恒定电流施加于电池10来给电池10充电。然后，测试控制部13在放电时间段TM2期间计算目标电压。在放电时间段TM2期间，电池10处于放电状态。需要指出，用于计算目标电压的电压差ΔV1是副充电开始时电池10的初始电压与副充电结束时电池10的电压之间的电压差。然后，充放电装置1基于电压差ΔV1和在副充电时间段TM1期间被施加于电池10的恒定电流的电流值，计算目标电压与要求电压之间的电压差ΔV2。然后，当电池10的电压在主充电时间TM3中达到目标电压时，充放电装置1判定电池10为无缺陷产品。之后，由于电压缓和现象，电池10的电压下降，并且电池10的电压最终达到要求电压。

图4示出根据比较实例的电压控制方法的时序图，在该比较实例中，不执行副充电以及电池10的内阻计算。在根据图4所示的比较实例的电压控制方法中，当电池的电压为电池的初始电压时，电池的恒定电流充电开始，该恒定电流充电继续，直到电池的电压达到基于推定的内阻而设定的目标电压(时间段TM11)。然后，由于电压缓和现象，电池10的电压下降。接下来，当电池10的电压进入稳定状态时，判定电池10是否为无缺陷产品。换言之，在根据比较实例的电压控制方法中，只有在电池10的电压进入由电压缓和现象导致的电压下降之后的稳定状态后才能判定电池10是否为无缺陷产品。因此，与第一实施例的电压控制方法的测试时间相比，比较实例需要更长的测试时间。

如图4所示，电池10的内阻存在变化。在基于预先推定的内阻设定目标电压的情况下，由于电池10的实际内阻的变化，因此在由电压缓和现象导致的电压下降之后的稳定后的电池10的电压可能偏离要求电压。

如上所述，在根据第一实施例的电压控制方法中，充放电装置1执行电池10的副充电，以便测量电池10的内阻(这是电压控制的对象(subject))，然后测试控制部13基于电池10的初始电压与副充电之后的电池10的电压之间的电压差计算电池10的内阻。然后，测试控制部13基于所计算的电池10的内阻来计算适合于电池10的目标电压(这是电压控制的对象)，然后测试控制部13基于有关电池10的电压在预定的时间段内是否达到目标值的判定来判定电池10是否为无缺陷产品。

在根据第一实施例的电压控制方法中，测试控制部13在无需等到电池10的电压进入由电压缓和现象导致的电压下降之后的稳定状态的情况下，判定电池10是否为无缺陷产品，这样，电压控制方法通过缩短电压控制所需的时间来缩短测试时间。

此外，在根据第一实施例的电压控制方法中，测量电池10的内阻(这是电压控制的对象)，然后设定适合于所测量的内阻的目标电压。因此，在由电压缓和现象导致的电压下降之后的稳定后的电池10的电压以高精度达到要求电压。尤其是，用于车辆的电池组是包括多个电池单体并且每个电池单体的容量大的电池组件。因此，内阻的变化得到累积，并且变化量趋于增加。在具有大内阻变化的电池组中，通过响应于实际内阻而设定目标电压，可以显著减少因为电池的电压未达到要求电压，而将应该被识别为无缺陷产品的电池组识别为缺陷产品的不正确判定。

此外，在根据第一实施例的电压控制方法中，测试控制部13基于副充电之后的电池10的电压值，判定电池10是否为无缺陷产品。这样，可以防止对其中内阻未处于规格值范围内的缺陷电池执行主充电。

已经详细描述了本发明的发明人所做出的本发明的实施例。但是本发明不限于上述实施例，并且在本发明的范围内，可以对上述实施例做出各种更改和修改。

Claims (4)

1.一种用于二次电池的电压控制方法，其特征在于包括：

计算第一电压值与第二电压值之间的电压差，所述第一电压值被测量作为所述二次电池的初始电压，所述第二电压值被测量作为在预定的时间段期间通过恒定电流充电而被充电之后的所述二次电池的电压；

基于所述电压差和在所述恒定电流充电中被施加于所述二次电池的恒定电流值计算所述二次电池的内阻；

基于所述内阻和在电压控制期间被施加于所述二次电池的恒定电流值计算附加电压，以及通过将预定的要求电压和所述附加电压相加来计算目标电压；

通过使用恒定电流给所述二次电池充电来控制所述二次电池的电压，直到所述二次电池的电压达到所述目标电压；以及

在所述二次电池的电压被控制的期间，当所述二次电池的电压在预定的允许时间段内未达到所述目标电压时，判定所述二次电池为缺陷产品。

2.根据权利要求1所述的用于二次电池的电压控制方法，进一步包括当所述第二电压值在预定的范围之外时，判定所述二次电池为缺陷产品。

3.根据权利要求1或2所述的用于二次电池的电压控制方法，其中充电之后的所述电池的电压被控制为所述预定的要求电压。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于二次电池的电压控制方法，其中所述电压控制方法被应用于车辆用的二次电池，所述二次电池包括多个电池单体。