CN108777329B - 锂电池配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池配组方法，S1)对N个单体电芯分别进行静态容量测试，并记录每个单体电芯的静态容量；S2)根据单体电芯的容量进行排序，将N个静态容量按照由高到低依次排列；S3)用F分法将N个单体电芯分组，配组过程中按照实际电池系统的套数和一套电池系统内单体电芯的数量进行配组；其中，F分法为二分法、三分法或五分法。通过容量数学排序并配组，大幅降低每串单体电芯之间和电池模组之间的容量差异，提高单体电芯配组利用率、降低误差、降低成本，同时保证电池模组和电池系统整体的一致性，从而提高电池系统的稳定性和使用寿命。

Description

锂电池配组方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种锂电池配组方法。
背景技术
汽车动力电池生产过程需要将大量的单体电芯进行组装，来达到更高的电压和容量，满足电机对于功率的需求。但由于动力电池生产过程中各单体电芯间都会存在一定的性能差异，其中以容量和内阻差异较明显，若带着这些差异将单体电芯组装，将导致电池系统整体一致性较差，无法发挥出单体电芯应有的性能。由于容量较低和内阻较大的单体电芯存在，会严重影响电池系统的可用容量和使用寿命，因此将单体电芯合理配组，降低容量和内阻差异对于整体性能的影响非常必要。现有单体电芯配组方法通常采用人工分档后，根据电压和内阻进行配组，会造成不同单体电芯档次间电池的配组利用率较低，容量较低和较高单体电芯浪费较多，配组利用率通常为90％左右，同时单纯利用容量或内阻进行配组会造成误差较大，现有的容量和交流内阻测试方法与电池系统实际应用环境差异较大，进一步扩大了配组误差，因此，现有的电池配组方法配组利用率较低，误差较大。
发明内容
本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种提高单体电芯利用率、降低误差、降低成本的锂电池配组方法。
为实现上述目的，本发明所设计的锂电池配组方法，一套电池系统包括P个电池模组，一个电池模组包括n个单体电芯串并联，配组Q套电池系统需N个单体电芯，N＝Q×P×n；所述配组方法包括如下步骤：
S1)对N个单体电芯分别进行静态容量测试，并记录每个单体电芯的静态容量；
S2)根据单体电芯的容量进行排序，将N个静态容量按照由高到低依次排列；
S3)用F分法将N个单体电芯分组，配组过程中按照实际电池系统的套数和一套电池系统内单体电芯的数量进行配组；其中，F分法为二分法、三分法或五分法。
进一步地，所述步骤1)中，静态容量测试的温度为23°～25°，并使用电流1～2C充放电，充放电后，最后的单体电芯SOC状态为30～45％。
进一步地，所述步骤3)中，具体配组如下：
S31)将N个单体电芯按F分法第一次分成F组，第一次分成F组的每组包含N/F个单体电芯；将第一次分成F组的每组中N/F个单体电芯按F分法第二次分成F组，第二次分成F组中的每组包含N/(F×F)个单体电芯；以此类推，直至N/(F×F……×F)＝P×n，且F×F……×F＝Q；
S32)n若为奇数，从第一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第一个、从第P组中取倒数第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、从第一组中取第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第三个、从第P组中取倒数第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、以此类推，从第一组中取第(n-1)/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第三个、从第P组中取倒数第(n-1)/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第二个，并从当中一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第一个；以此类推，最后共计得到P×Q个电池模组；
n若为偶数，从第一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第一个、从第P组中取倒数第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、从第一组中取第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第三个、从第P组中取倒数第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第四个、以此类推，从第一组中取第n/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第二个、从第P组中取倒数第n/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第一个，以此类推，最后共计得到P×Q个电池模组。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的锂电池配组方法，通过容量数学排序并配组，大幅降低每串单体电芯之间和电池模组之间的容量差异，提高单体电芯配组利用率、降低误差、降低成本，同时保证电池模组和电池系统整体的一致性，从而提高电池系统的稳定性和使用寿命。
附图说明
图1为实施例1分组示意图；
图2为实施例1配组示意图；
图3为实施例2分组示意图；
图4为实施例2配组示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
一套电池系统包括P个电池模组，一个电池模组包括n个单体电芯串并联，配组Q套电池系统需N个单体电芯，N＝Q×P×n，以下所有的×代表乘以。
本发明的锂电池配组方法包括如下步骤：
S1)对N个单体电芯分别进行静态容量测试，并记录每个单体电芯的静态容量；静态容量测试的温度为23°～25°，并使用电流1～2C(优选1C)充放电，电流1～2C更接近动力电池实际使用环境；充放电后，最后的单体电芯SOC状态为30～45％(优选为30％)，SOC表示单体电芯当前的电量；
S2)根据单体电芯的容量进行排序，将N个静态容量按照由高到低依次排列；
S3)用F分法将N个单体电芯分组，配组过程中按照实际电池系统的套数和一套电池系统内单体电芯的数量进行配组；其中，F分法为二分法、三分法或五分法；
S31)将N个单体电芯按F分法第一次分成F组，第一次分成F组的每组包含N/F个单体电芯；将第一次分成F组的每组中N/F个单体电芯按F分法第二次分成F组，第二次分成F组中的每组包含N/(F×F)个单体电芯；以此类推，直至N/(F×F……×F)＝P×n，且F×F……×F＝Q；
S32)n若为奇数，从第一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第一个、从第P组中取倒数第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、从第一组中取第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第三个、从第P组中取倒数第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、以此类推，从第一组中取第(n-1)/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第三个、从第P组中取倒数第(n-1)/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第二个，并从当中一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第一个；以此类推，最后共计得到P×Q个电池模组(一个电池模组串并联n个单体电芯)，此P×Q个电池模组容量具有高度的一致性，可以任意进行匹配组装成电池系统；
n若为偶数，从第一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第一个、从第P组中取倒数第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、从第一组中取第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第三个、从第P组中取倒数第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第四个、以此类推，从第一组中取第n/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第二个、从第P组中取倒数第n/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第一个，以此类推，最后共计得到P×Q个电池模组(一个电池模组串并联n个单体电芯)，此P×Q个电池模组容量具有高度的一致性，可以任意进行匹配组装成电池系统。
下面结合具体实施例进一步阐述本发明的锂电池配组方法。
实施例1
单体电芯数量为735个，一个电池模组为7个单体电芯串联，一套电池系统包括7个电池模组，因此，可以配组15套电池系统。
S1)对735个单体电芯分别进行静态容量测试，并记录每个单体电芯的静态容量；静态容量测试的温度为25°，并使用电流1C充放电；充放电后，最后的单体电芯SOC状态为30％；
S2)根据单体电芯的容量进行排序，将735个静态容量按照由高到低依次排列；
S3)如图1所示，用三分法将735个单体电芯分成三组，并以A、B、C表示，再使用五分法，将A、B、C三组各分为五组，其中A组以A1、B1、C1、D1、E1……A49、B49、C49、D49、E49表示，B组和C组同理，共将735个单体电芯分为15组，每组含49个单体电芯，图1中的五分法是以A组为例进行介绍的；
将(A1……A49)组中49个单体电芯按容量排序，分为7×7组，从第一组中拿取1、2、3号单体电芯，从第四组中拿取22号单体电芯，从第七组中拿取47、48、49号单体电芯，此7个单体电芯按照图2中所示配成1个模块，以此类推……，最后共计得到105个7P1S(7个单体电芯串联)的电池模组，此105个电池模组容量具有高度的一致性，可以任意进行匹配组装成电池系统。
实施例2
单体电芯数量为1024个，一个电池模组为8个单体电芯4并2串，一套电池系统包括8个电池模组，因此，可以配组16套电池系统。
S1)对1024个单体电芯分别进行静态容量测试，并记录每个单体电芯的静态容量；静态容量测试的温度为23°，并使用电流2C充放电；充放电后，最后的单体电芯SOC状态为45％；
S2)根据单体电芯的容量进行排序，将1024个静态容量按照由高到低依次排列；
S3)如图3所示，用二分法将1024个单体电芯分成两组，并以A、B表示，再使用二分法，将A、B两组各分为两组，依此类推，共将1024支电芯分为16组，每组含64个单体电芯；图4中的二分法以A组为例进行介绍的；
将组中的64个单体电芯按容量排序，分为8乘以8组，从第一组中拿取1、2、3、4号单体电芯，从第八组中拿取61、62、63、64号单体电芯，此8个单体电芯按照图4中所示配成1个模块，以此类推……，最后共计得到128个4P2S(8个单体电芯4并2串组成)的电池模组，此128个电池模组容量具有高度的一致性，可以任意进行匹配组装成电池系统。

Claims (2)

1.一种锂电池配组方法，一套电池系统包括P个电池模组，一个电池模组包括n个单体电芯串并联，配组Q套电池系统需N个单体电芯，N＝Q×P×n；其特征在于：所述配组方法包括如下步骤：
S1)对N个单体电芯分别进行静态容量测试，并记录每个单体电芯的静态容量；
S2)根据单体电芯的容量进行排序，将N个静态容量按照由高到低依次排列；
S3)用F分法将N个单体电芯分组，配组过程中按照实际电池系统的套数和一套电池系统内单体电芯的数量进行配组；其中，F分法为二分法、三分法或五分法；
具体配组如下：
S31)将N个单体电芯按F分法进行分组，第1次分组的每组包含N/F1个单体电芯；将第1次分组的每组中N/F1个单体电芯按F分法再进行第2次分组，第2次分组中的每组包含N/(F1×F2)个单体电芯；以此类推，直至N/(F1×F2……×Fx)＝P×n，且F1×F2……×Fx＝Q，其中F1、F2……Fx表示第1次、第2次……第x次分组，F1、F2……Fx取值为2、3或5；
S32)n若为奇数，从第一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第一个、从第P组中取倒数第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、从第一组中取第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第三个、从第P组中取倒数第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个，以此类推，从第一组中取第(n-1)/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第三个、从第P组中取倒数第(n-1)/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第四个，并从中间一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第一个；以此类推，最后共计得到P×Q个电池模组；
n若为偶数，从第一组中取第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第一个、从第P组中取倒数第一个单体电芯作为配组后电池模组中的第二个、从第一组中取第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第三个、从第P组中取倒数第二个单体电芯作为配组后电池模组中的第四个，以此类推，从第一组中取第n/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第二个、从第P组中取倒数第n/2个单体电芯作为配组后电池模组中的倒数第一个，以此类推，最后共计得到P×Q个电池模组。
2.根据权利要求1所述锂电池配组方法，其特征在于：所述步骤S1)中，静态容量测试的温度为23°～25°，并使用电流1～2C充放电，充放电后，最后的单体电芯SOC状态为30～45％。
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