CN108649650A - 一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂电池充电方法，专用于对具有被动均衡功能的锂电池组进行充电；首先，采用设定电流值 I1对锂电池组进行“恒流充电”；随着恒流充电过程的持续进行，电池组内各串电芯的电压逐步达到IC芯片或单片机设定的均衡开启电压V1，连接各串电芯正负极的均衡电路开始工作，当电池组充电电压达到均衡开启电压V1×串数n，即转为“恒压充电”，在电流逐步减小到接近均衡电流I2时，维持“均衡充电”直至电池组内每串电芯的电压都达到均衡电压值V1后，充电器停止通电；使用本充电方法，能让电池组充电均衡功能得到充分进行，充电完成后电池组内每串电芯电压完全一致，更加高效完成充电并延长电池组循环寿命。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种对具有被动均衡功能的锂电池组进行充电的方法。
背景技术
目前市场上的锂电池组基本上都有过充保护功能和充电均衡功能：
1、过充保护功能：由于锂电池不能过充电，所以几乎所有锂电池组都有过充保护设计，即对电池组内每串电芯进行电压采集，一旦电池组内任何一串电芯的电压达到设定保护电压值，就触发锂电池充电保护功能，充电回路断路，充电停止；举例如三元锂电池组，电芯过充保护电压点一般设定为4.225v，即整个电池组内任一串电芯达到这一电压值，就会触发保护功能，充电回路断开、充电停止；
2、充电均衡功能：由于电池组内各串电芯客观上存在内阻、容量等一致性差异，在充电过程中电池组内任一串电芯的电压一旦达到过充保护电压值，就会触发锂电池组充电保护功能，充电回路断路，充电停止；此时理论上只有一串电芯的电压达到了保护点电压值，剩余各串电芯的电压都低于这一电压值，由于短板效应此时电池组并没有完全充满电；为此，多数电池组都增加了充电均衡功能，通过均衡功能实现电池组内各串电芯电压值在充电结束后尽量一致；举例如三元锂电池组，设定电芯均衡功能开启电压点为4.17v，即在对电池组进行充电过程中，任一串电芯的电压达到4.17v，连接该串电芯正负极的均衡电路即导通，流经该串电芯的充电电流被均衡电路分流一部分或全部，该串电芯的电压被迟滞或完全停止上升，电池组充电保护功能被迟滞触发或不会触发，为其余各串电压尚未达到4.17v的电芯赢得继续充电机会。
目前市面上对锂电池组进行充电的传统技术方案是恒流充电转恒压充电：首先对电池组以设定电流值值I1进行恒流充电，当电池组电压升高到设定电压U1时转为恒压充电，以三元锂电芯为例U1=4.2V×串数n，至电流小于设定值例如0.05I1时停止充电（参见GB/T31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》）。
如果采用如上所述的传统充电技术方案，对如上所述的具有过充保护功能和充电均衡功能的锂电池组进行充电，在恒流充电然后转恒压充电的过程中，电池组内任一串电芯的电压一旦达到充电保护电压值，电池组过充保护功能即被触发，充电主回路断开、充电停止；此时由于电芯客观上存在的电压、内阻、容量等参数离散性，其余各串电芯的电压都低于这一保护电压值，部分甚至差异较大，由于锂电池组电量的短板效应，即整个电池组的电量由最少的那串电芯决定，因此电池组就无法充满电；
采用传统的锂电池充电方案，容易触发充电保护这一问题，导致在充电完成后各串电芯的电压参差不齐，在电池组长期的循环使用过程中，电芯的电压、内阻、容量等参数离散性会进一步加剧，从而导致整个电池包的循环寿命大幅减少。
发明内容
为了克服传统锂电池充电技术方案存在的缺陷，本发明针对具有充电被动均衡功能的锂电池组提供一种新的充电方法，实现锂电池组充电过程中被动均衡功能的充分发挥，进而实现每次充电后锂电池组内每串电芯的电压完全一致，最终实现电池组能完全充满电、并大幅延长锂电池组循环寿命。
一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法，具体技术方案如下：
步骤一）、确认锂电池组具有充电被动均衡功能，并确认锂电池组内部被动均衡电流设定值I2（7）；
步骤二）、根据锂电池组能够承受的充电倍率特性，确定充电器第一段恒流充电段（1）的恒充电流值I1（6），以所述恒充电流I1（6）对电池组进行恒流充电，电压从电池组充电起始电压（5）开始逐步上升；
步骤三）、当电池组内任一串电芯的电压达到电芯IC管理芯片或者单片机设定的均衡开启电压值V1，则连接该串电芯正负极的均衡电路导通，该串电芯均衡功能开启，所述均衡电流设定值I2=所述均衡开启电压V1/均衡电阻阻值R；
步骤四）、随着所述恒流充电段（1）的继续进行，当充电电压达到所述均衡开启电压V1×电芯串数n（4）时，转为恒压充电段（2）；
步骤五）、随着所述恒压充电段（2）的持续进行，充电电流将逐步减小，当充电电流减小到接近所述被动均衡电流设定值I2（7）并保持稳定时，保持这种均衡充电段（3）模式，直到所有电芯的电压都达到V1时（电池组内电芯电压与充电器有通讯连接）停止充电；在充电器与电池组内电芯电压值没有通讯连接情况下，判断电池组内每串电芯的电压都达到或超过所述均衡电压值V1的方法是均衡充电段（3）的充电电流值接近所述均衡电流I2（7）并维持稳定，保持所述均衡充电段（3）达到设定时间后停止充电。
进一步，对于三元锂电池，所述均衡开启电压V1优先选择4.17V，这一电压值接近三元锂电芯上限使用电压4.2V，417V~4.2V之间电量损失很少，约2%左右，弃用这部分电量有利于延长电芯和电池组循环寿命。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、专门针对具有均衡功能的锂电池组设计的充电方法，在充电过程中，能充分发挥锂电池组的充电均衡功能，确保充电完成后电池组内每串电芯的电压完全一致，实现电池组每次都能充满电并大幅延长电池组循环寿命；
2、本全新技术方案专门针对具有充电均衡功能的锂电池组的特性进行充电，不过充、不少充，节能高效完成充电过程；
3、与传统充电方案比较，本充电方案能大幅降低电池组内均衡电路的工作负荷，减少均衡电路负载发热量；本充电技术方案中所述恒压充电段（2）的电压值为4.17V×串数n，小于传统充电技术方案的4.2V×串数n，传统充电方案过充的这部分电量将不得不通过均衡电路进行消耗，导致负载均衡电阻发热。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明示意图；
图中标号说明：1.恒流充电段；2.恒压充电段；3.均衡充电段；4.均衡开启电压V1×串数n；5.电池组充电起始电压；6.恒充电流I1；7.均充电流I2。
图2为实施例示意图；
图中标号说明：1.恒流充电段；2.恒压充电段；3.均衡充电段；4.均衡开启电压4.17v×串数14=58.38v；5.电池组充电起始电压；6.恒充电流I1=10A；7.均充电流I2=0.2A。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和习惯手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
参见图2所示，一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法，具体实施方案如下：
步骤一）、实例锂电池组为48V20Ah的电动自行车三元锂电池组，电池组内电芯串数n=14串，电池组具有充电被动均衡功能，被动均衡电流设定值I2=0.2A（7）；
步骤二）、根据锂电池组能够承受的充电倍率特性0.5C，确定充电器第一段恒流充电段（1）的恒充电流值I1=10A（6），以所述恒充电流I1=10A（6）对电池组进行恒流充电，电压从电池组充电起始电压（5）开始逐步上升；
步骤三）、当电池组内任一串电芯的电压达到锂电芯IC管理芯片或者单片机设定的均衡开启电压值V1=4.17V，则连接该串电芯正负极的均衡电路导通，该串电芯均衡功能开启，所述均衡电流设定值I2=所述均衡开启电压V1/均衡电阻阻值R=4.17V/21Ω=0.2A（7）；
步骤四）、随着所述恒流充电段（1）的继续进行，当充电电压达到所述均衡开启电压V1×电芯串数n=4.17V×14=58.38V（4）时，转为恒压充电段（2）；
步骤五）、随着所述恒压充电段（2）的持续进行，充电电流将逐步减小，当充电电流减小到接近所述被动均衡电流设定值I2=0.2A（7）并保持稳定电流时，保持这种均衡充电段（3）模式，直到所有电芯的电压都达到V1=4.17V时（电池组内电芯电压与充电器有通讯连接）停止充电；在充电器与电池组内电芯电压值没有通讯连接情况下，判断电池组内每串电芯的电压都达到或超过所述均衡电压值V1=4.17V的方法是均衡充电段（3）的充电电流值接近所述均衡电流I2=0.2A（7）并维持稳定，保持所述均衡充电段（3）达到设定时间后停止充电。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法，其特征在于对具有被动均衡功能的锂电池组进行充电，第一段为恒流充电段（1），采用电流I1（6）对锂电池组进行恒流充电，随着恒流充电过程的持续进行，电池组内各串电芯的电压逐步达到IC芯片或单片机设定的均衡开启电压V1，连接各串电芯正负极的均衡电路逐次开始工作，当电池组充电电压达到均衡开启电压V1×串数n（4），即转为恒压充电段（2），在恒压充电过程中当电流逐步减小到接近均衡电流I2（7）并维持恒流时，维持均衡充电段（3）直至电池组内每串电芯的电压都达到均衡电压值V1后，充电器停止通电。
2.根据权利要求1所述的一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法，其特征在于所述恒流充电段（1）转所述恒压充电段（2）的条件是电池组充电电压达到均衡开启电压V1×串数n（4）。
3.根据权利要求1所述的一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法，其特征在于停止充电的条件是电池组内每串电芯的电压都达到或超过所述均衡电压值V1（电池组内电芯电压值与充电器有通讯连接）；在充电器与电池组内电芯电压值没有通讯连接情况下，判断电池组内每串电芯的电压都达到或超过所述均衡电压值V1的方法是均衡充电段（3）的充电电流值接近所述均衡电流I2（7）并维持稳定，保持所述均衡充电段（3）达到设定时间后停止充电。
4.根据权利要求1所述的一种与被动均衡功能相匹配的锂电池组充电方法，其特征在于所述均衡充电电流I2（7）=均衡开启电压V1/均衡电路阻抗R。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN110901472A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-03-24 | 桑顿新能源科技有限公司 | 电池管理系统均衡能力匹配方法、装置和计算机设备 |
| CN116073492A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-05-05 | 江苏纳通能源技术有限公司 | 一种电芯间被动均衡控制方法 |
| WO2024138883A1 (zh) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | 铅锂智行(北京)科技有限公司 | 一种充电器的充电方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181012 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |