CN107482266B - 一种动力电池组配组方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力电池组配组方法，该动力电池组由电芯先并联后串联得到，其中电芯并联的配组方法包括：获取每个电芯的容量；按照用途所要求的充放电倍率循环充放电，记录充放电曲线；计算放电曲线的电量随电压变化率dQ/dV曲线，dQ/dV曲线有两个峰值，根据dQ/dV曲线查找峰值对应的电压值，然后根据电压值在放电曲线中查找到对应的电芯的电量值，求取电量值的差值为Dn；获取每个电芯的自放电率；获取每个电芯的内阻值；将Dn按数值进行分档，分为多个大组，电芯根据测试的Dn值分到相应的大组内；每个大组内的电芯基于自放电率的值分为多个中组，每个中组内的电芯根据电芯内阻值分成多个小组；选取同一小组内的多个电芯进行配组。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，特别涉及电池组配组方法。
背景技术
2014年以来，国家对新能源汽车推广进行财政补贴，极大的推动了锂离子动力电池关键技术、关键材料和应用产品的进展。新能源汽车的发展离不开化学储能装置的进步，而锂离子电池作为主流的化学储能电池，在研发和产业方面都得到了大力的投入。电动汽车对于动力电池，关注的是安全性、可靠性和寿命。前期对于单体动力电池的研究已经比较完善，寿命理论上满足电动汽车的要求，安全没有严重的问题，运行经济性也渐渐趋于市场科接受的程度。但是电动汽车上使用的是成组后的技术，成组技术的进展将影响整个电动汽车产业的进展。按现有技术情况，电池单体已经实现循环寿命3000次，并能通过穿刺、挤压、碰撞、粉碎等各种安全测试。而成组之后，仅循环寿命就要下降50％以上，如果配组不当，还会引致起火爆炸等安全事故。
理想的配组是所有可测量的参数都一致，然而这种配组方法实际上不可操作。现有技术都是简化的配组要求，以整体上满足使用要求、成本更低、配组率更高为原则。最简单的配组是单参数配组，只考虑额定容量，早期的配组就是这样的，但是单参数配组，1500次循环寿命的单体动力电池配成的电池组，循环寿命还不到单体的1/10。动态配组，考虑标准放电曲线的重合程度，这种方式要不配组率很低，要不就是抓不住重点本质，配组后很难超过单体寿命的1/3。而多参数配组，同时考虑电池的多个参数进行配组，配组后整组寿命有望达到单体电池的1/2。如果对每个配组参数进行深入的分析，发现其本质的意义，就能更合理的选择配组参数。由于先并后串的电池组在汽车等行业的应用，先并后串电池组的配组也成为研究的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种动力电池组配组方法，该配组方法适用于先并后串形成的动力电池组，可以满足配组的参数要求，同事能够提高配组后的电池寿命，采用较少的配组参数保证配组效果、提高配组率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种动力电池组配组方法，该动力电池组由电芯先并联后串联得到，其中电芯并联的配组方法包括如下步骤：
S1、将电芯安装在检测分容设备上，记录每个电芯的容量；
S2、按照用途所要求的充放电倍率循环充放电，记录充放电曲线；
S3、计算每个电芯的放电曲线的电量随电压变化率dQ/dV曲线，dQ/dV曲线有两个峰值，根据dQ/dV曲线查找峰值对应的电压值，然后根据电压值在放电曲线中查找到对应的电芯的电量值，两个电量值的差值为Dn；
S4、将电芯电量充电至50％的电量，计算每个电芯的自放电率；
S5、获取每个电芯的内阻值；
S5、将Dn按数值进行分档，分为多个大组，电芯根据测试的Dn值分到相应的大组内；每个大组内的电芯基于自放电率的值分为多个中组，每个中组内的电芯根据电芯内阻值分成多个小组；
S6、选取同一小组内的多个电芯进行配组。
计算选取的用于配组的电芯的容量是否满足设定的误差值，若不满足，更换同一小组内的电芯，直至选取的电芯总容量小于误差阀值。
根据配组要求的容量计算处先并后串电池组中每个并联部分的标准电芯容量值，计算选取的用于并联的电芯的容量值与标准单个并联部分的标准电芯容量值的差值是否大于误差阀值，若大于，更换电芯直至差值小于误差。
按照用途所要求的充放电倍率多次循环充放电，记录得到多次充放电曲线，根据多次充放电曲线得到平均的充放电曲线来表征电芯的实际充放电曲线。
电芯的容量为多次测量得到的电芯容量测量值的平均值。
本发明的优点在于：为了保证先并后串电池组中电芯在配组时的参数的一致性充分考虑电芯内部特性，dQ/dV不仅表征了充电平台区的容量差值而且也是电芯的实际使用容量，考虑该参数增加了电池组的性能；由于该电池组使并联电池组，在并联时先考虑dQ/dV，是由于并联电池组内电芯倍率性能不一致时，倍率性能最差的单体会充放电倍率过大，使得配组后的电芯寿命减少；考虑自放电率、内阻等电芯的化学性质可以进一步提高配组电芯的参数一致性能，减少配组后的性能参数差距过大对寿命的影响；容量参数不以单个电芯最为配组条件，而是以配组后形成的并联电池组是否满足总的电芯要求为条件来验证多个电芯最后的总容量是否超过设置误差阀值，由于容量对并联部分的电芯整体性影响不高，在保证其他参数一直性的情况下，仅考虑总容量是否满足要求，可以满足一致性的情况下，尽可能的提高配组率。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明配组方法的原理流程图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图所示，一种动力电池组配组方法，该动力电池组由电芯先并联后串联得到，其中电芯并联的配组方法包括如下步骤：
S1、将电芯安装在检测分容设备上，记录每个电芯的容量；单个电芯的容量以多个测量的容量的平均值为电芯的容量值并予以记录。
S2、按照用途所要求的充放电倍率循环充放电，记录充放电曲线；根据成组电池的不同用于也要求电池的充放电倍率不同，以其工作时的充放电倍率进行循环充放电，检测其充放电曲线；按照用途所要求的充放电倍率多次循环充放电，记录得到多次充放电曲线，根据多次充放电曲线得到平均的充放电曲线来表征电芯的实际充放电曲线，以减少单次测量误差带来的充放电曲线的误差；
S3、计算每个电芯的放电曲线的电量随电压变化率dQ/dV曲线，dQ/dV曲线有两个峰值，根据dQ/dV曲线查找峰值对应的电压值，然后根据电压值在放电曲线中查找到对应的电芯的电量值，两个电量值的差值为Dn；这两个电压对应的那部分放电曲线称为放电平台，其对应的电量差Dn为放电平台电量；
S4、将电芯电量充电至50％的电量，计算每个电芯的自放电率；以50％的电量放置一定时间以计算电芯的自放电率；
S5、获取每个电芯的内阻值；
S5、将Dn按数值进行分档，分为多个大组，电芯根据测试的Dn值分到相应的大组内；每个大组内的电芯基于自放电率的值分为多个中组，每个中组内的电芯根据电芯内阻值分成多个小组；
S6、选取同一小组内的多个电芯进行配组。
计算选取的用于配组的电芯的容量是否满足设定的误差值，若不满足，更换同一小组内的电芯，直至选取的电芯总容量小于误差阀值。
根据配组要求的容量计算处先并后串电池组中每个并联部分的标准电芯容量值，计算选取的用于并联的电芯的容量值与标准单个并联部分的标准电芯容量值的差值是否大于误差阀值，若大于，更换电芯直至差值小于误差。
以2并81串的先并后串电池组为例进行说明，2并81串电池组需要电芯162个，根据在配组时，需要先满足两个电芯并联，之后以多个并联电芯组串联，并联的两个电芯需要保证配组时一些参数的一致性，对生产的需要配组的电池芯进行如下测试：
首先，将需要分容的N个电芯安装到检测分容设备上，按用途要求的充放电倍率循环多次，记录每次的充放电曲线，求得电芯的平均充放电曲线即为电芯的充放电曲线，从而减少误差；充放电循环次数的一种实施例为3次，记录3次的充放电曲线，求得平均充放电曲线。
通过分容设备记录多次充电容量、放电容量，以实施例中3次充放电为例，则对应的电芯由3个充电容量、3个放电容量，三个充电容量与3个放电容量之和除以6即为充放电容量的均值，以该平均值作为电芯的容量值；
自放电率，将电芯在15-45℃的温度下，放置7-45天，测量每个电芯的自放电率Sn，并记录。可以选择25℃温度下，放置30天从而得到自放电率。
测量每个电芯的内阻值，并记录。
计算每个电芯的放电曲线随电压的变化率dQ/dV，得到dQ/dV/曲线，dQ/dV曲线有两个峰值，根据dQ/dV曲线查找峰值对应的电压值，然后根据电压值在放电曲线中查找到对应的电芯的电量值，两个电量值的差值为Dn；这两个电压之间形成的充放电曲线为充放电平台曲线，差值为充放电平台电量Dn；
根据配组方法，先将电芯进行分组，以Dn值的1％的电量区间进行分档，如Dn值为70mAh，以1％差值进行分组，则可以分为63<Dn≤70，56<Dn≤63，以此类推进行分组，以此为大组，将电芯充放电计算的Dn值分到不同的组内；然后根据自放电率差值的10％将大组分为若干个中组，选取标准自放电率，如铅蓄电池一般放电率Sn再20％-30％/月，这里以20％为基准，以差值为自放电率的10％为分组差值进行分组，每组的自放电率相差为2％，然后分组可以为20％<Sn≤22％，22％<Sn≤24％...,以此类推，将落入在相应自放电率分组内的电芯分到相应组内；每个中组内的电芯在按照内阻进行分档，根据内阻值的大小分为若干组，每一组组内间距为固定值，如设定固定值为d，选取内置为A为分组起点，A可以人为设定或者根据需要配组的电芯的阻值的平均值作为A，然后根据组间距d进行分组，分为A<Ω≤A+d，A+d<Ω≤A+2d，以此类推，然后将同一中组内的电芯分到相应的小组内，这样选择从小组内选择的电芯进行配组时，能够保证参数的基本一致性。根据配组要求的容量计算处先并后串电池组中每个并联部分的标准电芯容量值，并联部分的标准电芯容量值等于电池组的总容量值除以并联部分的数量，如总容量为100Ah，电池组为2并50串，由50个并联部分串联得到，则每个并联部分的容量为100Ah除以50，得到每个并联部分的标准电芯容量为2Ah，设置误差阀值，计算选取的用于并联的电芯的容量值与标准单个并联部分的标准电芯容量值的差值是否大于误差阀值，若大于，更换电芯直至差值小于误差。当差值大于误差阀值时，选取更小的容量值或更大的容量值来减少误差，最终达到满足误差小于误差阀值。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种动力电池组配组方法，其特征在于：该动力电池组由电芯先并联后串联得到，其中电芯并联的配组方法包括如下步骤：
S1、将电芯安装在检测分容设备上，记录每个电芯的容量；
S2、按照用途所要求的充放电倍率循环充放电，记录充放电曲线；
S3、计算每个电芯的放电曲线的电量随电压变化率dQ/dV曲线，dQ/dV曲线有两个峰值，根据dQ/dV曲线查找峰值对应的电压值，然后根据电压值在放电曲线中查找到对应的电芯的电量值，两个电量值的差值为Dn；
S4、将电芯电量充电至50％的电量，计算每个电芯的自放电率；
S5、获取每个电芯的内阻值；
S5、将Dn按数值进行分档，分为多个大组，电芯根据测试的Dn值分到相应的大组内；每个大组内的电芯基于自放电率的值分为多个中组，每个中组内的电芯根据电芯内阻值分成多个小组；
S6、选取同一小组内的多个电芯进行配组。
2.如权利要求1所述的一种动力电池组配组方法，其特征在于：根据配组要求的容量计算出先并后串电池组中每个并联部分的标准电芯容量值，计算选取的用于并联的电芯的容量值与标准单个并联部分的标准电芯容量值的差值是否大于误差阀值，若大于，更换电芯直至差值小于误差阈值。
3.如权利要求1所述的一种动力电池组配组方法，其特征在于：按照用途所要求的充放电倍率多次循环充放电，记录得到多次充放电曲线，根据多次充放电曲线得到平均的充放电曲线来表征电芯的实际充放电曲线。
4.如权利要求1所述的一种动力电池组配组方法，其特征在于：电芯的容量为多次测量得到的电芯容量测量值的平均值。
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