CN111142039A - 一种锂电池的配组方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池的配组方法，包括如下步骤放电率检测：通过锂电池自放电系统对锂电池的电池自放电情况，筛选出自放电率差异1％～3％之间的锂电池分成一组；锂电池放电曲线相似度比较筛选出拐点时间差长短差异在五分钟之内的锂电池分成一组；放电时间测定，计算出该组锂电池的放电时间的平均值，并将该组之中的锂电池分别与放电时间的平均值进行比较；放热检测，对上述步骤中筛选出的每组锂电池进行放热检测，检测出单位时间内该组锂电池内每块锂电池的放热量，将放热量的误差在1％之内的锂电池分为一组。解决了各个电池单体之间的差异，有效地延长锂电池使用时间。

Description

一种锂电池的配组方法
技术领域
本发明涉及一种配组方法，具体为一种锂电池的配组方法。
背景技术
锂电池由于环保、比能量高、质量轻、体积小、使用寿命长、没有记忆效应等诸多优点，是理想的二次充电电池。在通信、交通、电力、IT、军事等领域得到广泛运用，是目前世界各国普遍推广的新能源产品；虽然锂电池有诸多优点，但是在应用时也有很多技术难点，锂离子电池在使用时需要多节串联形成锂电池组，由于每个锂电池都存在着一定的差异，一旦锂电池间的差异超过一定的范围，就可能造成锂电池的工作不正常。不仅影响锂电池的容量、寿命，而且还容易造成电池爆裂、起火等极端现象。如何减小各个锂电池之间的差异性一直是困扰锂电池业界的难题。
发明内容
本发明目的在于提供一种锂电池的配组方法，以解决上述背景技术中提出的减小各个电池单体之间的差异，有效地延长锂电池的使用时间。
一种锂电池的配组方法，包括如下步骤
a、放电率检测：通过锂电池自放电系统对锂电池的电池自放电情况，筛选出自放电率差异1％～3％之间的锂电池分成一组；
b、锂电池放电曲线相似度比较：用电池信息处理设备和读码器对上述步骤中分组后的锂电池进行放电曲线绘制和比较，淘汰掉电压陡然变化的锂电池，筛选出拐点时间差长短差异在五分钟之内的锂电池分成一组；拐点时间差长短差异在五分钟之内，有效保证了锂电池与锂电池之间的差异较小，相互之间不会出现较大的差异，不会影响锂电池的容量；
c、将上述步骤中锂电池进行放电时间测定，计算出该组锂电池的放电时间的平均值，并将该组之中的锂电池分别与放电时间的平均值进行比较，筛选出误差时间在±1％之内的锂电池分成一组、1％～2％之间的分为一组、2％～3％之间的分为一组、3％～4％之间的分为一组、4％～5％之间的分为一组…；
d、放热检测，对上述步骤中筛选出的每组锂电池进行放热检测，检测出单位时间内该组锂电池内每块锂电池的放热量，将放热量的误差在1％之内的锂电池分为一组。
优选的，所述锂电池自放电系统包括单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块，按键设定模块设定锂电池自放电初始电压，经单片机处理模块处理后传输至D/A转换模块，同时液晶显示模块初始电压值，D/A转换模块将初始电压值转换成模拟电压值输出至充放电控制模块，充放电控制模块对锂电池进行充放电，锂电池最终电压值稳定于所述模拟电压值，并返回至单片机处理模块，所述锂电池自放电检测系统还包括恒温箱，锂电池置于所述恒温箱中。
优选的，锂电池与所述充放电控制模块之间连接有采样电阻。
优选的，还包括室温保持系统，所述单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块、液晶显示模块置于所述室温保持系统中。
优选的，所述室温保持系统采用五十个功率1KW的1KΩ电阻，所述电阻分为两组，每组电阻之间相互并联设置，通过两个功率场效应管的不同程度导通和关断控制流过两组加热功率电阻阵列的电流值。
本发明的有益效果为：
通过对锂电池自放电率、锂电池放电曲线的相似度、锂电池的恒流充放电时间、锂电池的容量、锂电池的内阻和锂电池的电压的测量，与现有技术相比，最大限度的减小了各个电池单体之间的差异，优化了锂电池的组合，提高了锂电池组的工作效率，有效地延长了锂电池的使用时间。
具体实施方式
为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，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
一种锂电池的配组方法，其特征在于，包括如下步骤
a、放电率检测：通过锂电池自放电系统对锂电池的电池自放电情况，筛选出自放电率差异1％～3％之间的锂电池分成一组；
b、锂电池放电曲线相似度比较：用电池信息处理设备和读码器对上述步骤中分组后的锂电池进行放电曲线绘制和比较，淘汰掉电压陡然变化的锂电池，筛选出拐点时间差长短差异在五分钟之内的锂电池分成一组；拐点时间差长短差异在五分钟之内，有效保证了锂电池与锂电池之间的差异较小，相互之间不会出现较大的差异，不会影响锂电池的容量；
c、将上述步骤中锂电池进行放电时间测定，计算出该组锂电池的放电时间的平均值，并将该组之中的锂电池分别与放电时间的平均值进行比较，筛选出误差时间在±1％之内的锂电池分成一组、1％～2％之间的分为一组、2％～3％之间的分为一组、3％～4％之间的分为一组、4％～5％之间的分为一组…；
d、放热检测，对上述步骤中筛选出的每组锂电池进行放热检测，检测出单位时间内该组锂电池内每块锂电池的放热量，将放热量的误差在1％之内的锂电池分为一组。
所述锂电池自放电系统包括单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块，按键设定模块设定锂电池自放电初始电压，经单片机处理模块处理后传输至D/A转换模块，同时液晶显示模块初始电压值， D/A转换模块将初始电压值转换成模拟电压值输出至充放电控制模块，充放电控制模块对锂电池(1)进行充放电，锂电池(1)最终电压值稳定于所述模拟电压值，并返回至单片机处理模块，所述锂电池自放电检测系统还包括恒温箱，锂电池置于所述恒温箱中。
锂电池与所述充放电控制模块之间连接有采样电阻。
还包括室温保持系统，所述单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块、液晶显示模块置于所述室温保持系统中。
所述室温保持系统采用五十个功率1KW的1KΩ电阻，所述电阻分为两组，每组电阻之间相互并联设置，通过两个功率场效应管的不同程度导通和关断控制流过两组加热功率电阻阵列的电流值。
在电池成组技术中，由于自放电现象的存在，导致电池组使用时间仅有单体电池使用时间的一半，提高电池分选技术、成组技术以及电池的均衡技术，这些都依赖电池自放电率的快速测量。对锂电池自放电实现快速检测，能够缩短自放电参数测量的时间周期，提高其准确性。可应用于电池组合技术，在实际应用中为电池组的一致性研究和分选工作提供新的理论依据，进而改善锂动力电池组的性能。同时，对电池本身的设计与生产工艺产生指导作用，有助于改进电池的制造工艺。另外，对锂电池自放电流的测量，还可应用到对电池荷电状态(SOC)的估算的修正上。因此，对锂电池自放电检测系统的研究具有一定的理论意义和实用价值，对整个二次电池行业的发展都将起到重要意义。
该系统通过按键设定锂电池自放电的初始电压，以达到检测任意初始电压下电池自放电目的，并能通过长按键实现对于该初始电压的存储功能；单片机片扫描按键，对按键信息进行处理后向D/A转换模块输入数字量和相关控制命令，操作D/A转换器，使其输出相对应的模拟电压值，同时单片机通过液晶屏幕将该数字量对应的实际电压值显示出来；D/A转换器输出的模拟电压为充放电控制电路提供基准，对锂电池1进行充放电最终稳定于最终电压值，此时的充电电流即可视为电池的自放电电流。采用高精度电压表对采样电阻2两端电压进行测量和显示，而锂电池1的最终电压值也被返回至单片机，操作片内A/D转换器并通过液晶屏进行显示。
在实际调试过程中，发现外界温度对系统有较大干扰，因此本发明还设计了简易的25℃室温保持系统。同时，为了实现不同温度下电芯的自放电测量，并从成本节省出发，本发明设计采用可在-10℃～50℃调温的小型恒温箱作为恒温系统以满足系统设计要求。
虽然D/A转换器自带输出电压校正功能，但对基准电压模块进行调试时，其输出电压仍然出现不稳定跳变和漂移的现象。经过长时间实验观察，发现一天之内早中晚测得的电压值相差较大，由此想到可能是温度变化影响了实验结果。因此特设计简易室温保持系统，以保证基准电压模块所处环境温度恒定，并观察此时输出电压是否稳定。
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,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种锂电池的配组方法，其特征在于，包括如下步骤
a、放电率检测：通过锂电池自放电系统对锂电池的电池自放电情况，筛选出自放电率差异1％～3％之间的锂电池分成一组；
b、锂电池放电曲线相似度比较：用电池信息处理设备和读码器对上述步骤中分组后的锂电池进行放电曲线绘制和比较，淘汰掉电压陡然变化的锂电池，筛选出拐点时间差长短差异在五分钟之内的锂电池分成一组；拐点时间差长短差异在五分钟之内，有效保证了锂电池与锂电池之间的差异较小，相互之间不会出现较大的差异，不会影响锂电池的容量；
c、将上述步骤中锂电池进行放电时间测定，计算出该组锂电池的放电时间的平均值，并将该组之中的锂电池分别与放电时间的平均值进行比较，筛选出误差时间在±1％之内的锂电池分成一组、1％～2％之间的分为一组、2％～3％之间的分为一组、3％～4％之间的分为一组、4％～5％之间的分为一组…；
d、放热检测，对上述步骤中筛选出的每组锂电池进行放热检测，检测出单位时间内该组锂电池内每块锂电池的放热量，将放热量的误差在1％之内的锂电池分为一组。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池的配组方法，其特征在于，所述锂电池自放电系统包括单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块和液晶显示模块，按键设定模块设定锂电池自放电初始电压，经单片机处理模块处理后传输至D/A转换模块，同时液晶显示模块初始电压值，D/A转换模块将初始电压值转换成模拟电压值输出至充放电控制模块，充放电控制模块对锂电池进行充放电，锂电池最终电压值稳定于所述模拟电压值，并返回至单片机处理模块，所述锂电池自放电检测系统还包括恒温箱，锂电池置于所述恒温箱中。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池的配组方法，其特征在于，锂电池与所述充放电控制模块之间连接有采样电阻。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池的配组方法，其特征在于，还包括室温保持系统，所述单片机处理模块、D/A转换模块、充放电控制模块、按键设定模块、液晶显示模块置于所述室温保持系统中。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池的配组方法，其特征在于，所述室温保持系统采用五十个功率1KW的1KΩ电阻，所述电阻分为两组，每组电阻之间相互并联设置，通过两个功率场效应管的不同程度导通和关断控制流过两组加热功率电阻阵列的电流值。
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