CN106953128B - 一种动态自然自适应充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动态自然自适应充电方法，它包括以下步骤：（a）将充电器与待充电锂电池包充电主回路和BMS通讯接口进行连接，调节所述充电器的激励电压至其与所述待充电锂电池包的电压，在充电器输出电压与电池包电压相等的瞬间，接通所述充电器与所述待充电锂电池包；（b）将所述激励电压调高0.6~1V，进行充电，直至充电电流减小至第一设定值；（c）重复步骤（b），直至所述待充电锂电池包中所有单体电池的电压达到第二设定值；（d）调节所述激励电压至所述待充电锂电池包的额定电压，并采用所述充电器的最大输出电流进行充电，达到单体电池电压的第三设定值时，递减充电电流。
Description
技术领域
本发明属于充电技术领域，涉及一种充电方法，具体涉及一种动态自然自适应充电方法。
背景技术
锂离子电池在进行充放电的电化学反应过程中，理论上其电极材料的分子结构不发生变化（即该电化学反应过程是局部规整反应）。然而，实践证明电池过放往往造成锂离子电池的分子结构局部塌陷，对锂离子电池的寿命影响很大。例如，锂离子电池的有关标准规定：锂离子电池单体放电终止电压为2.5V~2.7V；然而在实际使用中，锂离子电池单体的电压常低于这个电压，造成电池过放；过放的电池电极分子结构会产生局部塌陷。局部塌陷是可以修复的，需要在充电的时候对其进行修复。
现有锂离子电池充电技术沿袭铅酸电池充电的习惯，人为设定每个阶段的充电电压而采用恒流、恒压的方式进行充电。这样的充电方式在电池内部或导致电势梯度过大或过小，或提供电流的能力不合理，不能促使电池充电的电化学反应按电池客观的实际情况进行，充电效率过低；甚至有的过程明显违背了电化学反应的规律，造成对电池的伤害而影响其使用寿命。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种动态自然自适应充电方法，可以利用充电器根据电池包的实际容量和亏电状态自动调节充电电流，对电池包进行充电。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种动态自然自适应充电方法，它包括以下步骤：
（a）将充电器与待充电锂电池包连接，调节所述充电器的激励电压至其与所述待充电锂电池包的电压相等，接通所述充电器与所述待充电锂电池包；
（b）调高激励电压进行修复充电，直至充电电流减小至第一设定值；所述调高激励电压是使其以0.6~1V的幅度递增；
（c）重复步骤（b），直至所述待充电锂电池包中所有单体电池的电压达到设定值；
（d）调节所述激励电压至所述待充电锂电池包的额定电压，并采用所述充电器最大电流驱动能力进行充电；当单体电池电压达到充电终止电压时，以5~10%的幅度递减充电电流，直至所述单体电池的充电电流减小至充电终止电流。
优化地，步骤（b）中，所述进行修复充电为包含停顿和放电的脉冲充电过程。
进一步地，步骤（b）中，所述充电电流第一设定值为1A，当充电电流小于1A时，递增激励电压。
进一步地，步骤（b）中，所述脉冲充电过程中充电的脉宽为1000~2000ms，放电的脉宽为5~10ms，充电和放电之间的停顿脉宽为100~200 ms。
优化地，步骤（c）中，所述单体电池的电压设定值为3.0~3.3V
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明动态自然自适应充电方法，摒弃了常规的恒电流或恒电流的充电方式，先采用激励电压递增的小电流修复充电过程，再进行大电流逐步递减的快速充电过程，不需要在原有充电终止电压的基础上留有充电余量而防止过充，可以利用充电器根据电池包的实际容量和亏电状态自动调节充电电流，对电池包进行充电；使电池可以充电更快，更加饱满，而不会发生过充。
附图说明
附图1为锂离子电池包连接原理图；
附图2为本发明动态自然自适应充电方法中修复脉冲充电过程的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。
本发明动态自然自适应充电方法，它包括以下步骤：
（a）常规的锂电池包通常如图1所示，通常由若干个单体电池串、并联形成：并联在一起的多个单体电池为锂电池包的一节，如48V的锂电池包，通常有13节。将充电器与待充电锂电池包连接，调节充电器的激励电压至其与待充电锂电池包的电压相等，接通充电器与待充电锂电池包（即检测待充电锂电池包两端的电压和充电器内部的激励电压，当它们的电压相等时，闭合充电器的输出继电器，开始进行充电）。初始状态，使充电器激励电压与待充电锂电池包两端的电压相等，此时电流为0。即将充电器与待充电锂电池包充电主回路以及BMS通讯接口连接，上电，在充电器输出电压与电池包电压相等的瞬间，接通充电器的输出总开关进行充电。
（b）将激励电压调高0.6~1V，进行充电；此时小幅调高激励电压，产生的充电电流较小（即小电流修复充电过程），避免过放的电池在电池极板已经受损时形成失控的电流，从而避免对受伤的分子结构进行冲击，从而能够对过放电池分子结构进行修复，以恢复、保持锂离子电池电极分子结构的层状结构和隧道结构的空间大小，通道顺畅为目的；随着电池电压的升高，充电电流逐渐减小至第一设定值（第一设定值为1A）。该过程中，优选使用该小电流进行脉冲修复充电过程，如图2所示：充电的脉宽为1000~2000ms，放电的脉宽为5~10ms（本实施例中为5ms），充电和放电之间的停顿脉宽为100~200ms（即充电后停顿100~200ms后再放电，并且放电后停顿100~200ms后再充电，本实施例中停顿间隔为200ms），这样进一步调整离子和杂质的位置和形态，保证锂离子电池的一维空间（隧道结构）和二维空间（层状结构）的通畅。
（c）重复步骤（b），直至待充电锂电池包中所有单体电池的电压达到设定值（通常为3.0~3.3V，可见上述电压增加的过程是电压递增的过程）；进入锂离子电池的储能的主要阶段，可以以电池可接受的电流（电流较大）进行充电，加快充电速度。
（d）调节激励电压至待充电锂电池包的额定电压，并采用充电器的最大电流驱动能力（即输出电流的能力）进行充电（充电器的电流驱动能力是由其开关电源的硬件决定的；注意此处并非恒电流充电，而是此步骤中充电开始时的充电电流为充电器的最大输出电流，随着充电的进行充电电流也会逐渐减小；当电池包内单体电池的电压最大值达到电池生产厂商规定的单体电池充电终止电压（设定阈值，通常为4.15~4.17V）时，递减充电电流（输出电流递减下调幅度为5~10%），如此不断重复，直至单体电池的充电电流减小至电池厂商规定的充电终止电流，充电结束。
本发明摒弃了常规的恒电流或恒电压的人为设定的充电方式，根据电池包的实际容量和亏电状态，进行充电。先采用激励电压递增的小电流修复充电过程，再进行充电电流逐渐递减的大电流快速充电过程，不在原有充电总电压的基础上留有余量而防止过充，电池可以充电更快，更加饱满，而不会发生过充。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项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 (3)
1.一种动态自然自适应充电方法，其特征在于，它包括以下步骤：
（a）将充电器与待充电锂电池包连接，调节所述充电器的激励电压至其与所述待充电锂电池包的电压相等，当检测到待充电锂电池包两端的电压和充电器内部的激励电压相等时，闭合充电器的输出继电器，接通所述充电器与所述待充电锂电池包，开始充电，此时电流为0；
（b）调高激励电压进行修复充电，直至充电电流减小至第一设定值；所述调高激励电压是使其以0.6~1V的幅度递增；所述进行修复充电为包含停顿和放电的脉冲充电过程，所述脉冲充电过程中充电的脉宽为1000~2000ms，放电的脉宽为5~10ms，充电和放电之间的停顿脉宽为100~200 ms；
（c）重复步骤（b），直至所述待充电锂电池包中所有单体电池的电压达到设定值；
（d）调节所述激励电压至所述待充电锂电池包的额定电压，并采用所述充电器最大电流驱动能力进行充电；当单体电池电压达到充电终止电压时，以5~10%的幅度递减充电电流，直至所述单体电池的充电电流减小至充电终止电流。
2.根据权利要求1所述的动态自然自适应充电方法，其特征在于：步骤（b）中，所述充电电流第一设定值为1A，当充电电流小于1A时，递增激励电压。
3.根据权利要求1所述的动态自然自适应充电方法，其特征在于：步骤（c）中，所述单体电池的电压设定值为3.0~3.3V。
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