CN110350260B - 一种电芯补电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电芯补电方法，其包括如下步骤：(1)先采用电流Imin将电芯充满电，再采用电流Imin将电芯放空电，可得到容量和开路电压的关系曲线；(2)然后用电压测试设备测量电芯的开路电压U1；(3)然后根据测到的开路电压U1可直接得到目标开路电压U2；(4)然后根据开路电压U1和目标开路电压U2可从步骤(1)中的容量和开路电压的关系曲线中找到对应的容量值Q1和容量值Q2；(5)然后将电芯连接到充放电机，充电截止条件的容量值≤容量值Q2‑容量值Q1；(6)启动充放电机对电芯进行充电，直至结束。本发明提高了补电的精确度，缩短了补电时间，提高了补电效率，不过多占用资源，不管压差大小，都可以精准补电。

Description

一种电芯补电方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯补电方法。
背景技术
电芯作为储存电能的介质，在日常生活中得到了广泛应用，比如电动工具、电动汽车、航空航天等领域。电芯是由外包装、正极、负极、隔膜、电解液组装而成。电芯在充电或者放电的过程中由于欧姆内阻和极化内阻的影响会出现电压“虚高”或者是“虚低”，当充电或者放电结束后，电压会缓慢降低或者是升高，直至平衡状态，所以说电芯欧姆内阻和极化内阻影响了我们对电压的精确控制。然而，在实际应用中电芯在特定的应用环境下需要特定的电压值，需要我们对电压实现精确的控制，比如电池包由几十个甚至是上百、上千个电芯组成，对于一个电池包中所有电芯的电压有特定的电压范围要求；或者是客户的需求，对单个电芯的电压也有特定的需求。
电芯在使用前都有一个初始电压，当初始电压不是我们需求的电压时，我们需要对电芯进行补电(充电或者放电)以达到我们需要的电压。目前，对电芯进行补电时，一般用恒流恒压充电或者是恒流恒压放电，这种补电策略耗时过长，效率比较低，需要长时间占用充放电机等资源。
当电芯的初始电压与我们需求的电压值相差几十毫伏，采用恒流恒压的策略进行充电或者放电时，由于欧姆内阻和极化内阻影响到电压“虚高”或者是“虚低”，还没来得及充电或者放电就已经达到截止电压，所以这种方法也有弊端。
发明内容
本发明为了解决上述问题，从而提供一种电芯补电方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电芯补电方法，所述电芯补电方法包括如下步骤：
(1)先采用电流Imin将电芯充满电，再采用电流Imin将电芯放空电，可得到容量和开路电压的关系曲线；
(2)然后用电压测试设备测量电芯的开路电压U1；
(3)然后根据测到的所述开路电压U1可直接得到目标开路电压U2；
(4)然后根据所述开路电压U1和目标开路电压U2可从步骤(1)中的所述容量和开路电压的关系曲线中找到对应的容量值Q1和容量值Q2；
(5)然后将电芯连接到充放电机，设置充电参数，充电电流为Imax，保护电压为电芯的最大上限电压；
(6)参数设置完后，启动充放电机对电芯进行充电，直至结束。
在本发明的一个优选实施例中，步骤(1)中容量和开路电压的关系曲线的得出步骤具体如下：
(1)先将电芯连接到充放电机；
(2)然后开启充放电机进行充电和放电；
(3)充放电结束后，直接导出充放电机内的数据进行作容量和开路电压的关系曲线图。
在本发明的一个优选实施例中，所述充电电流为1/50C。
4.根据权利要求2所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述放电电流用1/50C。
在本发明的一个优选实施例中，所述Imin的取值范围为：0＜Imin≤1/3C。
在本发明的一个优选实施例中，所述C的数值等于额定容量的数值。
在本发明的一个优选实施例中，所述Imax的取值范围为：0＜Imax＜电芯规定的允许的最大电流。
在本发明的一个优选实施例中，所述Imax的取值范围为：0＜Imax＜100A。
在本发明的一个优选实施例中，所述充电截止条件的容量值≤容量值Q2-容量值Q1。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤(1)中先对电芯进行充满电，需搁置0-2小时，再对电芯进行放空。
本发明的有益效果是：
本发明提高了补电的精确度，缩短了补电时间，提高了补电效率，不过多占用资源，不管压差大小，都可以精准补电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为容量和开路电压的关系曲线图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本发明提供的电芯补电方法，其包括如下步骤：
(1)先采用电流Imin将电芯充满电，再采用电流Imin将电芯放空电，可得到容量和开路电压的关系曲线(参见图1)；
(2)然后用电压测试设备测量电芯的开路电压U1；
(3)然后根据测到的开路电压U1可直接得到目标开路电压U2；
(4)然后根据开路电压U1和目标开路电压U2可从步骤(1)中的容量和开路电压的关系曲线中找到对应的容量值Q1和容量值Q2；
(5)然后将电芯连接到充放电机，设置充电参数，充电电流为Imax，保护电压为电芯的最大上限电压，充电截止条件的容量值≤容量值Q2-容量值Q1；
(6)参数设置完后，启动充放电机对电芯进行充电，当充电电量为Q补电(Q补电＝Q2-Q1)时结束。
其中，步骤(1)中先采用足够小的电流对电芯进行充满电，然后搁置一段时间再用足够小的电流对电芯进行放空电，从而可得到充电过程中容量与开路电压曲线和放电过程中容量与开路电压曲线。
上述充电和放电采用的电流要足够小，目的是尽可能减小充电和放电过程中由于欧姆内阻和极化内阻引起的电压“虚高”或者是“虚低”，这样就可以得到容量与开路电压曲线，为我们计算电压差对应的容量值提供精准依据。
步骤(1)中容量和开路电压的关系曲线的得出步骤具体如下：
(1)先将电芯连接到充放电机；
(2)然后开启充放电机进行充电和放电；
(3)充放电结束后，直接导出充放电机内的数据进行作容量和开路电压的关系曲线图。
其中，上述充电电流为1/50C，放电电流用1/50C。
另外，上述Imin的取值范围为：0＜Imin≤1/3C，C的数值等于额定容量的数值。
再者，Imax的取值范围为：0＜Imax＜电芯规定的允许的最大电流，具体可为：Imax的取值范围为：0＜Imax＜100A。
注：上述Imin电芯规格书中规定的最小充电和放电电流，上述Imax为电芯规格书中规定的最大充电和放电电流，上述C为库伦；是表示电荷量的单位，简称库，符号C。数值等于电芯额定容量的数值。例如：容量是50Ah的电芯，用1C的电流放电，即用50A的电流放电。
上述步骤(3)中，由于电芯初始开路电压值U1和目标开路电压值U2都是明确的(U1＜U2)，故根据容量和开路电压的关系曲线，就可找到对应的容量值Q1和容量值Q2。
充电截止条件的容量值≤容量值Q2-容量值Q1。
步骤(1)中先对电芯进行充满电，需搁置0-2小时，再对电芯进行放空电。
容量值Q1可包括容量值Q放1和容量值Q充1，容量值Q2可包括容量值Q放2和容量值Q充2。
由此可以得到把电芯从初始开路电压值U1充电到目标开路电压值U2，需要给电芯充进去的容量值为Q放2-Q放1，电芯从初始开路电压值U1充电到目标开路电压值U2，需要给电芯放出来的容量值为Q充2-Q充1。
通过定容量充电或者放电可以精确得到需要的目标电压值，避免了欧姆内阻和极化内阻带来的误差。根据上述得到的容量值(Q放2-Q放1)或者(Q充2-Q充1)，采取电芯允许的最大电流对电芯进行充电或者放电，截止条件采用容量限制。这样可以快速的把电芯补电到目标开路电压值。
另外，补电的时候用到的充电电流是Imax，Imax是电芯规格书中允许的最大充电电流，这里采用Imax进行充电可以获得最短的补电时间(t＝(Q2-Q1)/Imax)，在实际应用的也可以使用小于Imax的补电电流，但是补电时间会增加。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种电芯补电方法，其特征在于，所述电芯补电方法包括如下步骤：
(1)先采用足够小的电流Imin将电芯充满电，再采用足够小的电流Imin将电芯放空电，可得到容量和开路电压的关系曲线；所述电流Imin为电芯规格书中规定的最小充电和放电电流；
(2)然后用电压测试设备测量经过步骤(1)处理的电芯的开路电压U1；
(3)然后根据测到的所述开路电压U1可直接得到目标开路电压U2；
(4)然后根据所述开路电压U1和目标开路电压U2可从步骤(1)中的所述容量和开路电压的关系曲线中找到对应的容量值Q1和容量值Q2；
(5)然后将电芯连接到充放电机，设置充电参数，充电电流为Imax，保护电压为电芯的最大上限电压；
(6)参数设置完后，启动充放电机对电芯进行充电，直至结束。
2.根据权利要求1所述的一种电芯补电方法，其特征在于，步骤(1)中容量和开路电压的关系曲线的得出步骤具体如下：
(1)先将电芯连接到充放电机；
(2)然后开启充放电机进行充电和放电；
(3)充放电结束后，直接导出充放电机内的数据进行作容量和开路电压的关系曲线图。
3.根据权利要求2所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述充电电流为1/50C。
4.根据权利要求2所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述放电电流用1/50C。
5.根据权利要求1所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述Imin的取值范围为：0＜Imin≤1/3C。
6.根据权利要求5所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述C的数值等于额定容量的数值。
7.根据权利要求1所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述Imax的取值范围为：0＜Imax＜电芯规定的允许的最大电流。
8.根据权利要求7所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述Imax的取值范围为：0＜Imax＜100A。
9.根据权利要求1所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述充电截止条件的容量值≤容量值Q2-容量值Q1。
10.根据权利要求1所述的一种电芯补电方法，其特征在于，所述步骤(1)中先对电芯进行充满电，需搁置0-2小时，再对电芯进行放空电。
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