CN106067572A - 一种锂离子电池包的放电控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种锂离子电池包的放电控制方法，对电池包内的单节电压进行采样、检测，计算出单节电压的最小值；当所述单节电压的最小值达到预设的单体电池的放电终止电压时，控制负载切断放电回路，停止放电。相比现有技术的人为设定的电池包的放电终止总电压，本申请的电压管理方法，能够最大限度地延长电池的放电时间，增加电池包的有效容量，并能够防止单节电池因过放而造成锂离子电池的容量衰减，循环寿命缩短的现象。

Description

一种锂离子电池包的放电控制方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池包的放电控制方法。
背景技术
新能源电动汽车，对作为动力来源的电池包有电压和容量的要求，电池包往往由数千个单体电池，通过串并联组成。若干个单体电池并联，形成若干个节点，相邻两个节点的电压，近似等于单体电池的电压。以下简称为单节电压。为了保障锂离子电池包的安全，锂离子单体电池组成的电池包，都有一个电源管理系统(BMS)，均衡单体电池的电压，对电池的关键参数，如电池包的电压，电流，内部的温度进行监控。充电时，电池包的总电压超过人为设定的电池充电终止电压，就认为形成过充，放电时，总电压低于人为设定电池放电终止电压，就认为形成过放。而过充和过放，都会影响电池的分子结构。造成锂离子电池的容量衰减，循环寿命缩短。
现在的充电，是预先人为设定充电终止电压，这个总电压等于电池包串联的电池节数与单体电池的理论充电终止电压的乘积，对整个电池包充电，为了防止过充，通常的做法是留有一定余量，如厂家规定单体电池的充电终止电压是4.2V，设定充电参数时，人为设定成4.1V，假设电池包由13个单节电池串联而成，设定的充电电压为：13*4.1V＝53.3V，当电池充电到端电压到53.3V时，切断充电回路，防止电池过充。
放电时，也是人为设定放电终止电压，同样留有充分余地，达到这个设定的放电电压，控制切断放电回路，停止放电。实际上，生产厂单体电池放电终止电压为2.5V，人为设定时，假设电池包由13个单节电池串联而成，人为设定的放电终止电压为：13*3.05V＝39.65V，当电池放电到39.65V时，切断放电回路，防止电池过放。这样，这个13串的电池包，人为设定的工作电压平台，只有53.3V-39.65V＝13.65V。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提高锂离子电池包比容量的放电控制方法。
为解决以上技术问题，本发明采取如下技术方案：
锂离子电池电源管理系统的电压控制方法，对电池包内的单节电压进行采样、检测，计算出单节电压的最小值；当所述单节电压的最小值达到预设的单体电池的放电终止电压时，控制负载切断放电回路，停止放电。
优选地，所述单节电压对应多个并联的单体电池。
优选地，由BMS对电池包内的单节电池的电压进行采样、检测，计算出单节电池的电压的最小值；且当所述单节电池的电压的最小值达到预设的单体电池的放电终止电压时，由BMS控制负载切断放电回路，停止放电。
优选地，所述预设的放电终止电压为锂离子电池生产厂规定的单体电池的放电终止电压。
优选地，组成电池包的单体电池为18650锂离子电池堆叠组成。
优选地，组成电池包的单体电池的充电终止电压为4.2V或4.35V。
优选地，组成电池包的单体电池的放电终止电压为电池生产厂的规格书确定。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高锂离子电池包比容量的电压控制方法，在放电时，根据单节电池的电压的最小值进行控制，控制放电终止。在所有的单节电池的电压中，只要有一个单节电池的电压达到放电终止电压，立刻切断放电回路，停止放电。相比现有技术的人为设定的电池包的放电终止总电压，本申请的电压管理方法，能够最大限度地延长电池的放电时间，增加电池包的有效容量，并能够防止单节电池因过放而造成锂离子电池的容量衰减，循环寿命缩短的现象。
附图说明
图1为本发明所述的提高锂离子电池包比容量的电压控制方法的流程图；
图2为本发明所述的锂离子电池包的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
本发明提供一种提高锂离子电池包比容量的电压控制方法，若干电池并联，测量的单节电压近似为单体电池的电压，由于电池的不均衡性，取所有单节电压中的最小值，作为终止放电的基准。根据电池包内，单节电压的最小值，终止放电，BMS作为电源管理系统，兼顾各种应用要求，大电流负载放电结束，小电流还能继续放电。因为电池的外特性曲线，电流越小，曲线越平坦，电流越大，曲线越陡峭。BMS不可以把某些负荷对供电的欠压保护的要求，作为放电终止电压。欠压保护应该在专用控制器中设置，不是电源管理系统BMS的职责范围。
充电时，通过BMS对电池包内串联的所有单节电压定时进行扫描，得出单节电压中的最大值；当单节电压的最大值接近单体电池的充电终止电压时，通过BMS发出警报通知充电设备停止充电，电池极化消除，减小充电电流，电池电压下降，继续充电，随着电池电压上升，这个单节电压再次接近单体电池的充电终止电压，BMS再次发出报警通知充电设备停止充电，电池极化消除，减小充电电流，重复上述步骤，当充电电流低至设定值时，结束充电。这样动态控制充电电流，用锂离子电池可接受的最大电流对电池充电，提高充电速度。BMS采用这种电压管理方法，根据每个单体电池的充电终止电压设定充电设备的充电激励总电压，可以根据每个单体电池的充电终止电压，来计算、设定总电压，不需要再留有余地，降低单体电池的充电终止电压。
如图1所示，为本发明所述的提高锂离子电池包比容量的电压控制方法的流程图，通过BMS对电池包内串联的所有单节电压进行扫描，得出单节电压中的最小值；负载放电时，当单节电压的最小值低至放电终止电压时，BMS切断放电回路，停止放电。本申请的电压管理方法，能够最大限度地延长电池的放电时间，增加电池包的有效容量，并能够防止单节电池因过放而造成锂离子电池的容量衰减，循环寿命缩短的现象。
如图2所示，以电池包由13串单节电池串联为例，每串单节电池由8节单体电池并联，每个单体电池的理论充电终止电压为4.2V，放电终止电压2.5V。
充电的激励电压为：串联的单节电池的节数与单体电池的理论充电终止电压的乘积，13*4.2V＝54.6V。充电过程中，所有单节电压中的最大单节电压，接近生产厂规定的单体充电终止电压4.2V时，BMS发出信号，充电设备收到该信号后，立刻中止充电，并减小充电电流，电池消除极化后，电压下降，充电设备继续给电池充电。当BMS再次检测、发现，单节电压的最大值接近充电终止电压时，再次发出信号，充电设备再次中止充电并减小电流，重复该充电过程，当电流小到某一程度，结束充电。采用这种方法，动态控制充电电流电压。放电时，根据单节电压的最小值，控制放电终止。13串串联的单节电池中，只要有一串单节电池的电压达到放电终止电压2.5V，立刻切断放电回路，停止放电。
采用本发明的电压管理方法，动态控制电池的充电和放电，排除单节电池的电压不均衡的因素，充电时，电池包总电压接近54.6V，放电时，电池包的总电压接近32.5V，电池包工作电压平台扩大到接近22V。与现有技术13.65V相比，电池包的工作电压平台扩大了将近10V，起到延长电池的放电时间，增加电池包的有效容量的作用。在本发明中组成电池包的单体电池的型号不局限于18650，还有其他型号，单体电池的充电终止电压，也不局限于4.2V，也可以是4.35V。
提高充电电压是锂离子电池获得更高的比能量最简便的方法。电池制造商正在努力通过结合电解液添加剂、电极材料处理和包覆等措施，提高充电电压的上限。而现有技术中的降低电池组的充电电压的电池管理方法，与这一目标是背道而驰的。相比现有技术的人为设定的电池包的放电终止总电压，本申请的电压管理方法，能够最大限度地延长电池的放电时间，增加电池包的有效容量，并能够防止单节电池因过放而造成锂离子电池的容量衰减，循环寿命缩短的现象。
以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池包的放电控制方法，其特征在于：
对电池包内的单节电压进行采样、检测，计算出单节电压的最小值；当所述单节电压的最小值达到预设的单体电池的放电终止电压时，控制负载切断放电回路，停止放电。
2.根据权利要求1所述的放电控制方法，其特征在于，所述单节电压对应多个并联的单体电池。
3.根据权利要求1或2所述的放电控制方法，其特征在于，由BMS对电池包内的单节电池的电压进行采样、检测，计算出单节电池的电压的最小值；
且当所述单节电池的电压的最小值达到预设的单体电池的放电终止电压时，由BMS控制负载切断放电回路，停止放电。
4.根据权利要求1或2所述的放电控制方法，其特征在于，所述预设的放电终止电压为锂离子电池生产厂规定的单体电池的放电终止电压。
5.根据权利要求1～2任一项所述的放电控制方法，其特征在于，电池包是由单体电池堆叠组成。
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