CN111211366B - 适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法 - Google Patents

适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111211366B
CN111211366B CN201910394711.4A CN201910394711A CN111211366B CN 111211366 B CN111211366 B CN 111211366B CN 201910394711 A CN201910394711 A CN 201910394711A CN 111211366 B CN111211366 B CN 111211366B
Authority
CN
China
Prior art keywords
constant current
battery pack
charging
pulse
substep
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910394711.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111211366A (zh
Inventor
何若虚
徐新
韦珍
谢长淮
高云芳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Wanma New Energy Co ltd
Original Assignee
Zhejiang Wanma New Energy Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Wanma New Energy Co ltd filed Critical Zhejiang Wanma New Energy Co ltd
Priority to CN201910394711.4A priority Critical patent/CN111211366B/zh
Publication of CN111211366A publication Critical patent/CN111211366A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111211366B publication Critical patent/CN111211366B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61—Types of temperature control
    • H01M10/617—Types of temperature control for achieving uniformity or desired distribution of temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/657—Means for temperature control structurally associated with the cells by electric or electromagnetic means
    • H01M10/6572—Peltier elements or thermoelectric devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明涉及一种适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，解决了现有技术的不足，技术方案为：包括以下步骤：步骤一：获取待充电电池组SOC值；步骤二：若当前电池组SOC值大于等于最小阈值且小于等于最大阈值时，采用脉冲充电方式，若当前电池组SOC值小于最小阈值则以恒流充电方式充至最小阈值后以脉冲充电方式充电，若当前电池组SOC值大于最大阈值则以恒流充电方式充至满电。

Description

适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池组的热均衡方法，具体涉及一种适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法。
背景技术
温度对电芯性能和寿命的影响很大。不仅电池平均温度影响电池的寿命，电池最低和最高温度差也会影响寿命。研究表明电池平均温度每增加13℃寿命就会减半。系统中单体电池的温度差异会导致单体电池的衰减不同步，出现单体电池间容量差异加大，进一步加速系统容量的衰减。通常，单体电池的老化速度是不同的，制造一致性差、以及多电芯系统运行过程中电芯之间温度存在差异，都是导致老化速度差异的重要原因。由大量单体电芯组成的大型电堆中，由于散热不均，单体电芯间的温度更容易出现较大差异。现有电池系统普遍采用电池均衡技术（被动或主动）来减少上述差异对电池组的影响，延长其使用寿命。如CN201710771219.5利用温度传感器测得的温度信号输送给BMS来判断电池包的状态，通过BMS来控制加热膜和风扇的开启使得电池包温度均衡，有效地延长电池的使用寿命，实际应用中因电芯温升的滞后性和热失控的不可控性，当传感器监控的电池包温升达到警报时，通常发生了不可控、不可逆热失控。
尤其在10-12分钟超快速充电过程中，产生大量的热量加剧单体电芯间的温度不均衡，温度最高的电芯其寿命衰减最快，加大了电堆中单体电池容量的不一致性，进一步加速电堆的容量衰减。如何在超快速充电过程中减缓及消除电池组电芯极化，从而有效防止因极化内阻过高产生的热量集聚温升，是目前应该解决的问题。
例如，中国专利 105633487B，在2018年4月公开了一种锂离子电池智能管理系统，其特征在于：包括微控制器模块、电压采样模块、电流采样模块、充放电管理模块、温度检测模块、均衡管理模块、电池荷电状态估计模块；均衡控制方法包括：根据采集的电池单体电压数据，计算所有电池单体的均方差，判断是否开启均衡控制；如果需要均衡控制，根据样本数据，利用粒子群算法，制定最优的均衡控制策略；电池荷电状态估计模块，是指采用电池荷电状态估计方法精确预测电池荷电状态；电池荷电状态估计方法是根据易测的电池端电压，运用模式识别的方法，预测电池荷电状态；所述实车实时智能充放电的智能控制采用双闭环策略；外闭环采用功率前馈策略，根据智能交通系统、车载导航仪、GPS、车载雷达获得的信息，预测车辆未来的工况要求，根据此工况要求，运用双向DC/DC变换器对电池进行最优充放电；内闭环采用电压反馈策略，根据采样得到的双向DC/DC变换器输出电压，与参考值作差，控制调节输出电压的纹波。但是，此技术方案存在，产生大量的热量加剧单体电芯间的温度不均衡，温度最高的电芯其寿命衰减最快，加大了电堆中单体电池容量的不一致性，进一步加速电堆的容量衰减的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在产生大量的热量加剧单体电芯间的温度不均衡，温度最高的电芯其寿命衰减最快，加大了电堆中单体电池容量的不一致性，进一步加速电堆的容量衰减的问题，提供一种适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：获取待充电电池组SOC值；
步骤二：若当前电池组SOC值大于等于最小阈值且小于等于最大阈值时，采用脉冲充电方式，若当前电池组SOC值小于最小阈值则以恒流充电方式充至最小阈值后以脉冲充电方式充电，若当前电池组SOC值大于最大阈值则以恒流充电方式充至满电。
本发明采用脉冲充电方式，消除充电过程中极化现象，防止大电流充电过程中因极化内阻增大导致的大幅度温升；负脉冲电量用于半导体电子制冷器对电池组致冷降温，相比现有温度传感控制降温的方法降温响应及时，负脉冲电量用于半导体电子制冷器对电池组致冷降温，避免因长时间电致冷过程中冷端产生的结露或结霜使电池和连接电路短路、腐蚀。
作为优选，所述脉冲充电方式包括以下步骤：
若待充电电池组SOC值大于等于最小阈值且小于中间阈值时，则执行以下子步骤：
子步骤A：以恒流正脉冲A的方式充电15-20秒后，搁置2秒；
子步骤B：循环执行子步骤A，次数为3至5次；
子步骤C:以恒流负脉冲B的方式充电3至5秒；
子步骤D:循环执行子步骤A至子步骤C，直至电压至截止上限电压。
若待充电电池组SOC值大于等于中间阈值且小于等于最大阈值时，则执行以下子步骤：
子步骤E：以恒流正脉冲C的方式充电20-30秒后，搁置2秒；
子步骤F：循环执行子步骤E，次数为3至5次；
子步骤G: 以恒流负脉冲D的方式充电3至5秒；
子步骤H: 循环执行子步骤E至子步骤H，直至电压至截止上限电压；
恒流正脉冲A的电荷量大于恒流正脉冲C的电荷量，
恒流正脉冲C的电荷量大于恒流负脉冲B的电荷量，
恒流负脉冲B的电荷量大于恒流负脉冲D的电荷量。
作为优选，所述待充电电池组内部按照设置有若干个半导体电子制冷器，所述半导体电子制冷器的功率与电池集中程度呈正相关，所有半导体电子制冷器中的冷端均贴合电池，所有半导体电子制冷器中的热端均连接充电电池组散热通道。本发明中，待测电池组的散热方式采用风冷、液冷、相变等一种或多种组合方式。
作为优选，半导体电子制冷器由脉冲充电方式中的负脉冲供电。本发明中，优先采用半导体电子制冷器由脉冲充电方式，也可以使其他供电方式供电。
作为优选，待充电电池组SOC值由BMS电流积分法获得。待测电池组的SOC值除了电量积分法外还可以使其他如数学、电化学、计算机等模型估算的方法。
作为优选，恒流正脉冲A的电荷量为6至7C，恒流正脉冲C的电荷量为5至6C，恒流负脉冲B的电荷量为3至3.5C，恒流负脉冲D的电荷量为2至2.5C。
本发明的实质性效果是：本发明采用脉冲充电方式，消除充电过程中极化现象，防止大电流充电过程中因极化内阻增大导致的大幅度温升；负脉冲电量用于半导体电子制冷器对电池组致冷降温，相比现有温度传感控制降温的方法降温响应及时，负脉冲电量用于半导体电子制冷器对电池组致冷降温，避免因长时间电致冷过程中冷端产生的结露或结霜使电池和连接电路短路、腐蚀。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，包括以下步骤：
步骤一：获取待充电电池组SOC值；
步骤二：若当前电池组SOC值大于等于最小阈值且小于等于最大阈值时，采用脉冲充电方式，若当前电池组SOC值小于最小阈值则以恒流充电方式充至最小阈值后以脉冲充电方式充电，若当前电池组SOC值大于最大阈值则以恒流充电方式充至满电。本实施例中的最小阈值为5%，最大阈值为70%，中间阈值为30%。
所述脉冲充电方式包括以下步骤：
若待充电电池组SOC值大于等于最小阈值且小于中间阈值时，则执行以下子步骤：
子步骤A：以恒流正脉冲A的方式充电15-20秒后，搁置2秒；
子步骤B：循环执行子步骤A，次数为3至5次；
子步骤C:以恒流负脉冲B的方式充电3至5秒；
子步骤D:循环执行子步骤A至子步骤C，直至电压至截止上限电压。
若待充电电池组SOC值大于等于中间阈值且小于等于最大阈值时，则执行以下子步骤：
子步骤E：以恒流正脉冲C的方式充电20-30秒后，搁置2秒；
子步骤F：循环执行子步骤E，次数为3至5次；
子步骤G: 以恒流负脉冲D的方式充电3至5秒；
子步骤H: 循环执行子步骤E至子步骤H，直至电压至截止上限电压；
恒流正脉冲A的电荷量大于恒流正脉冲C的电荷量，
恒流正脉冲C的电荷量大于恒流负脉冲B的电荷量，
恒流负脉冲B的电荷量大于恒流负脉冲D的电荷量。
所述待充电电池组内部按照设置有若干个半导体电子制冷器，所述半导体电子制冷器的功率与电池集中程度呈正相关，所有半导体电子制冷器中的冷端均贴合电池，所有半导体电子制冷器中的热端均连接充电电池组散热通道。
半导体电子制冷器由脉冲充电方式中的负脉冲供电。
待充电电池组SOC值由BMS电流积分法获得。
恒流正脉冲A的电荷量为6至7C，恒流正脉冲C的电荷量为5至6C，恒流负脉冲B的电荷量为3至3.5C，恒流负脉冲D的电荷量为2至2.5C。
本实施例采用脉冲充电方式，消除充电过程中极化现象，防止大电流充电过程中因极化内阻增大导致的大幅度温升；负脉冲电量用于半导体电子制冷器对电池组致冷降温，相比现有温度传感控制降温的方法降温响应及时，负脉冲电量用于半导体电子制冷器对电池组致冷降温，避免因长时间电致冷过程中冷端产生的结露或结霜使电池和连接电路短路、腐蚀。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (5)

1.一种适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：获取待充电电池组SOC值；
步骤二：若当前电池组SOC值大于等于最小阈值且小于等于最大阈值时，采用脉冲充电方式，若当前电池组SOC值小于最小阈值则以恒流充电方式充至最小阈值后以脉冲充电方式充电，若当前电池组SOC值大于最大阈值则以恒流充电方式充至满电；
所述脉冲充电方式包括以下步骤：
若待充电电池组SOC值大于等于最小阈值且小于中间阈值时，则执行以下子步骤：
子步骤A：以恒流正脉冲A的方式充电15-20秒后，搁置2秒；
子步骤B：循环执行子步骤A，次数为3至5次；
子步骤C:以恒流负脉冲B的方式充电3至5秒；
子步骤D:循环执行子步骤A至子步骤C，直至电压至截止上限电压；
若待充电电池组SOC值大于等于中间阈值且小于等于最大阈值时，则执行以下子步骤：
子步骤E：以恒流正脉冲C的方式充电20-30秒后，搁置2秒；
子步骤F：循环执行子步骤E，次数为3至5次；
子步骤G: 以恒流负脉冲D的方式充电3至5秒；
子步骤H: 循环执行子步骤E至子步骤H，直至电压至截止上限电压；
恒流正脉冲A的电荷量大于恒流正脉冲C的电荷量，
恒流正脉冲C的电荷量大于恒流负脉冲B的电荷量，
恒流负脉冲B的电荷量大于恒流负脉冲D的电荷量。
2.根据权利要求1所述的适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，其特征在于：所述待充电电池组内部按照设置有若干个半导体电子制冷器，所述半导体电子制冷器的功率与电池集中程度呈正相关，所有半导体电子制冷器中的冷端均贴合电池，所有半导体电子制冷器中的热端均连接充电电池组散热通道。
3.根据权利要求2所述的适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，其特征在于：半导体电子制冷器由脉冲充电方式中的负脉冲供电。
4.根据权利要求1所述的适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，其特征在于：待充电电池组SOC值由BMS电流积分法获得。
5.根据权利要求1所述的适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法，其特征在于：恒流正脉冲A的电荷量为6至7C，恒流正脉冲C的电荷量为5至6C，恒流负脉冲B的电荷量为3至3.5C，恒流负脉冲D的电荷量为2至2.5C。
CN201910394711.4A 2019-05-13 2019-05-13 适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法 Active CN111211366B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910394711.4A CN111211366B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910394711.4A CN111211366B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111211366A CN111211366A (zh) 2020-05-29
CN111211366B true CN111211366B (zh) 2021-05-11

Family

ID=70786610

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910394711.4A Active CN111211366B (zh) 2019-05-13 2019-05-13 适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111211366B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111934037B (zh) * 2020-07-14 2022-08-09 浙江零跑科技股份有限公司 一种电池充电方法和计算机可读存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117421A (zh) * 2013-03-07 2013-05-22 清华大学 一种电池低温充电方法
CN103312001A (zh) * 2013-06-25 2013-09-18 安科智慧城市技术（中国）有限公司 包含超级电容器的储能系统中电池的充电方法及系统
CN104269583A (zh) * 2014-09-25 2015-01-07 重庆邮电大学 一种带负脉冲的分段恒流恒压交替充电方法
CN106207291A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 宁德新能源科技有限公司 一种充电方法、装置及电池系统
CN107040019A (zh) * 2017-04-19 2017-08-11 广州志正电气有限公司 一种锂电池快速充电装置及充电方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10355516B2 (en) * 2017-04-06 2019-07-16 Sony Corporation Self-chargeable portable electronic device with a compact power generating circuitry for charging a rechargeable battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117421A (zh) * 2013-03-07 2013-05-22 清华大学 一种电池低温充电方法
CN103312001A (zh) * 2013-06-25 2013-09-18 安科智慧城市技术（中国）有限公司 包含超级电容器的储能系统中电池的充电方法及系统
CN104269583A (zh) * 2014-09-25 2015-01-07 重庆邮电大学 一种带负脉冲的分段恒流恒压交替充电方法
CN106207291A (zh) * 2016-07-12 2016-12-07 宁德新能源科技有限公司 一种充电方法、装置及电池系统
CN107040019A (zh) * 2017-04-19 2017-08-11 广州志正电气有限公司 一种锂电池快速充电装置及充电方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"电动汽车动力蓄电池充电及其管理的研究";王坚等;《蓄电池》;20111231;第48卷(第5期);全文 *
"电动汽车用锂电池快速充电技术研究";叶剑晓等;《电气传动》;20181231;第48卷(第6期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111211366A (zh) 2020-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109980309B (zh) 一种防过载的动力电池充放电监管控制方法
CN111216593B (zh) 一种新能源车辆、供电控制方法及存储介质
Kang et al. Comparison of comprehensive properties of Ni-MH (nickel-metal hydride) and Li-ion (lithium-ion) batteries in terms of energy efficiency
US8004239B2 (en) Battery management system for calculating charge and disharge powers
US9770997B2 (en) Detection of imbalance across multiple battery cells measured by the same voltage sensor
Garche et al. Battery management systems (BMS) for increasing battery life time
CN106463988B (zh) 电池控制装置
US20100321025A1 (en) Method for use With A Vehicle Battery Pack Having A Number of Individual Battery Cells
CN112092676B (zh) 一种利用虚拟温度传感器对电池包温度场的估算修正方法
Kirchev Battery management and battery diagnostics
JP2007040991A (ja) 電池管理システム及びその駆動方法
US20220239121A1 (en) Charging method, battery management system of traction battery and charging pile
WO2023159708A1 (zh) 一种电池常带电自保养的控制方法及常带电自保养的电池
CN112677747B (zh) 动力电池加热方法和电池管理系统
KR100696665B1 (ko) 이차 전지 모듈의 전지 잔존용량 측정방법
KR20150084354A (ko) 배터리팩의 수명 추정 장치
CN105244553A (zh) 电池充放电电流控制方法和使用其建立bms模型的方法
Kataoka et al. Battery state estimation system for automobiles
Aydın et al. A basic battery management system design with IoT feature for LiFePO4 batteries
CN111211366B (zh) 适用于超快速充电的锂离子电池组的热均衡方法
Dos Santos et al. Dissipative lithium-ion cell balancing by recharge control and detection of outliers for energy optimization and heat reduction
US11850966B2 (en) Vehicle and method of controlling the same
US20230402868A1 (en) Method for charging traction battery and battery management system
US20230398902A1 (en) Method for charging traction battery and battery management system
KR102691855B1 (ko) 배터리 셀 균등화 과정 분석을 통한 셀간 불균형도 추정 방법 및 이를 이용한 에너지관리시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant