CN114883656A - 一种锂离子动力电池分容控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子动力电池分容控制方法，所述方法包括：采用第一预设电流对所有电池恒流充电，当有任一电池电压达到充电截止电压，即退出恒流串联回路，接入恒压串联回路；当有任一电池电流达到第二预设电流，则该电池退出恒压串联回路，采用第三预设电流对所有电池进行恒流放电，当任一电池电压达到放电截止电压时，即退出恒流串联回路，其余电池继续放电，直至所有电池退出恒流串联回路；采用第四预设电流对所有电池进行恒流充电，当任一电池电压达到预设截止电压时，即退出恒流串联回路，直至所有电池退出恒流串联回路；本发明的优点在于：恒流充电时间段完整，各个电池充电电流一致，能够得到恒流充电比。

Description

一种锂离子动力电池分容控制方法
技术领域
本发明涉及电池制造领域，更具体涉及一种锂离子动力电池分容控制方法。
背景技术
锂离子电池是目前世界上最先进的商品化二次电池，随着各种电子产品的发展，对锂离子电池的需求量呈现迅速增长态势，电池应用领域的扩大及电池需求量的增加，促使电池生产商必须简化工艺流程，缩减工序时间来提高生产效率以满足市场要求，同时不断改善电池的综合电化学性能来满足应用要求。锂离子电池的制造是一个复杂的过程，包括多个不同的工艺过程，每一个工艺过程又包括许多小的工序。分容是其中的一个工序，分容是通过化成分容柜(由于化成和分容基本原理相同，化成和分容功能集成在同一个柜子内，称为化成分容柜)来完成的，它可以同时为大量的电池充放电。电池分容时通过电脑管理得到每一个检测点的数据，从而分析出这些电池容量的大小和内阻等数据，确定电池的质量等级，这个过程就是分容。
在对锂电池进行化成或分容时，目前使用的方法是对单个电池进行化成或分容。现有的这种方法存在有以下不足之处：对单个电池进行化成或分容，就需要很多的电池充放电通道，空间占用大，线材使用多，设备费用大，而且不能控制每个电池通道的电流是完全一致的。中国专利公开号CN112820962A，公开了一种锂离子动力电池串联化成分容的恒压控制方法及系统，采用串联分容方法，减少了设备，没有完整的恒流充电则不可计算恒流比，恒流充电到截止电压的单个电池需要等一定的时间才开始恒压充电，这样充入的电量和定容标定的电量相关性较差也即充电电流一致性较差。中国专利公开号CN113904417A，公开了一种串联电池单体恒压化成分容系统及其控制方法，具有充电效果较优、系统控制复杂度低、设备成本低、化成生产效率高等特点，该方法包括：在恒流控制阶段中，进行恒流控制，并不断巡检每一节单体电池的电压，若确定N节单体电池中存在电压值达到预设恒压点的第一单体电池，则确定进入恒压控制阶段；在恒压控制阶段中，将第一单体电池的第一采样电压值的N倍作为恒压控制环的电压给定值，进行恒压控制；不断巡检每一节单体电池的电压，若确定N节单体电池中存在第二采样电压值大于第一采样电压值的第二单体电池，则将恒压控制环的电压给定值切换为第二采样电压值的N倍，进行恒压控制，不断往复巡检，直到所有单体电池充电完成。但是该专利申请主要改进在于恒压控制，也存在着恒流充电时间段不完整，各个电池充电电流存在不一致的情况，同时无法计算到电池的恒流充电比。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于存在恒流充电时间段不完整，各个电池充电电流存在不一致及无法计算到电池的恒流充电比的问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种锂离子动力电池分容控制方法，所述方法包括：
步骤一：每个电池均接在恒流串联回路和恒压串联回路上，连通恒流串联回路，采集串联回路上所有电池的信息；
步骤二：采用第一预设电流对所有电池恒流充电，当有任一电池电压达到充电截止电压，即退出恒流串联回路，接入恒压串联回路，其余电池继续恒流充电，直至所有电池退出恒流串联回路；
步骤三：接入恒压串联回路后，当有任一电池电流达到第二预设电流，则该电池退出恒压串联回路，其余电池继续充电，直至所有电池退出恒压串联回路；
步骤四：所有电池接入恒流串联回路，采用第三预设电流对所有电池进行恒流放电，当任一电池电压达到放电截止电压时，即退出恒流串联回路，其余电池继续放电，直至所有电池退出恒流串联回路；
步骤五：所有电池接入恒流串联回路，采用第四预设电流对所有电池进行恒流充电，当任一电池电压达到预设截止电压时，即退出恒流串联回路，直至所有电池退出恒流串联回路；
步骤六：搁置预设时间，分容结束。
本发明每个电池均接在恒流串联回路和恒压串联回路上，恒压恒流控制过程中直接对单体电池进行切换，恒流充电时间段完整，各个电池充电电流一致，并且根据恒流充入电量和总电量的比值能够得到恒流充电比。恒流充电和恒压充电之间无停留时间，各个电池间充电一致性好，分容所标定电池容量和电池定容容量相关性好。
进一步地，所述第一预设电流的范围为0.4C～0.8C，C为1小时充满电所需要的电流。
进一步地，所述第二预设电流的范围为0.04C～0.06C。
进一步地，所述第三预设电流的范围为0.3C～1C。
进一步地，所述第四预设电流的范围为0.1C～0.2C。
进一步地，所述充电截止电压为3.65V。
进一步地，所述放电截止电压为2.0V。
进一步地，所述预设截止电压的范围为3.0～3.2V。
进一步地，所述预设时间的范围为2～4分钟。
进一步地，所述恒流串联回路包括若干个串联的恒流单元，所述恒流单元包括开关K1、开关K2及开关K3，开关K1、开关K2及一个电池顺次串联连接，开关K3并联在该电池的两端，所述恒压串联回路包括若干个串联的恒压单元，所述恒压单元的个数与恒流单元的个数相同且与恒流单元共用电池，所述恒压单元包括开关K4、开关K5及开关K6，开关K4的一端连接在电池的一端，开关K5的一端连在电池的另一端，开关K4的另一端及开关K5的另一端分别接在开关K6的两端。
本发明的优点在于：
(1)本发明每个电池均接在恒流串联回路和恒压串联回路上，恒压恒流控制过程中直接对单体电池进行切换，恒流充电时间段完整，各个电池充电电流一致，并且根据恒流充入电量和总电量的比值能够得到恒流充电比，恒流充电和恒压充电之间无停留时间，各个电池间充电一致性好，分容所标定电池容量和电池定容容量相关性好。
(2)本发明恒流串联回路和恒压串联回路共用电池，两个回路结合实现恒压恒流控制，采用开关进行切换工作状态，相比并联分容方法，能够减少锂动力电池批量分容过程中所用到的设备数量。
附图说明
图1为本发明实施例所提供的一种锂离子动力电池分容控制方法中分容系统的原路图；
图2为本发明实施例所提供的一种锂离子动力电池分容控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种锂离子动力电池分容控制方法主要基于分容控制系统实现，分容控制系统包括恒流串联回路和恒压串联回路，两个回路共用电池，通过开关切换工作状态，所述恒流串联回路包括若干个串联的恒流单元，所述恒流单元包括开关K1、开关K2及开关K3，开关K1、开关K2及一个电池顺次串联连接，开关K3并联在该电池的两端，所述恒压串联回路包括若干个串联的恒压单元，所述恒压单元的个数与恒流单元的个数相同且与恒流单元共用电池，所述恒压单元包括开关K4、开关K5及开关K6，开关K4的一端连接在电池的一端，开关K5的一端连在电池的另一端，开关K4的另一端及开关K5的另一端分别接在开关K6的两端。恒流充放电时，开关K1、开关K2闭合，开关K3、开关K4、开关K5及开关K6断开，恒压充电时，开关K4和开关K5闭合，开关K1、开关K2、开关K3及开关K6断开。图1中电芯1为一个单体电池，电芯2为另外一个单体电池，开关2-K1、开关2-K2及开关2-K3组成另外一个恒流单元，开关2-K4、开关2-K5及开关2-K6组成另外一个恒压单元，若干个恒流单元按照图1所示的方式串联连接形成恒流串联回路，若干个恒压单元按照图1所示的方式串联连接形成恒压串联回路。
分容分为5个工步：
(1)搁置3分钟
(2)恒流恒压充电电流0.5C限压3.65V限流0.05C时间180分钟
(3)恒流放电电流0.6C限压2.0V时间180分钟
(4)恒流充电电流0.1C限压3.1V时间60分钟
(5)搁置3分钟
其中，C为1小时充满电所需要的电流，本实施例中C的取值为50A(安培)，实际应用中，根据电池容量不同，C的取值也不同。
如图2所示，以下详细介绍分容过程：
1)连通恒流串联回路，采集恒流串联回路上所有电池的信息。
2)执行工步(2)，恒流0.5C对所有电池充电，当有任一电池电压达到3.65V，即退出恒流串联回路，接入恒压串联回路。其余电池继续恒流充电。直至所有电池退出恒流串联回路。
3)接入恒压串联回路之后，电池恒压充电，采用比例微积分控制方法(PID)，也可以采用阶梯电流方式控制，两种控制方式均为现有控制方法，在此不做赘述。
4)恒压串联回路中当有任一电池电流达到0.05C，则该电池退出该回路，其余电池继续充电，直至所有电池退出恒压串联回路。
5)然后所有电池接入恒流串联回路，执行工步(3)，恒流0.6C对所有电池进行放电，当任一电池电压达到2.0V时，即退出恒流串联回路，其余电池继续放电，直至所有电池退出恒流串联回路。
6)所有电池接入恒流串联回路，执行工步(4)，恒流0.1C对所有电池进行充电，当任一电池电压达到3.1V时，即退出恒流串联回路，直至所有电池退出恒流串联回路。
7)搁置3分钟，分容结束。
通过以上技术方案，本发明每个电池均接在恒流串联回路和恒压串联回路上，恒压恒流控制过程中直接对单体电池进行切换，恒流充电时间段完整，各个电池充电电流一致，并且根据恒流充入电量和总电量的比值能够得到恒流充电比。恒流充电和恒压充电之间无停留时间，各个电池间充电一致性好，分容所标定电池容量和电池定容容量相关性好
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤一：每个电池均接在恒流串联回路和恒压串联回路上，连通恒流串联回路，采集串联回路上所有电池的信息；
步骤二：采用第一预设电流对所有电池恒流充电，当有任一电池电压达到充电截止电压，即退出恒流串联回路，接入恒压串联回路，其余电池继续恒流充电，直至所有电池退出恒流串联回路；
步骤三：接入恒压串联回路后，当有任一电池电流达到第二预设电流，则该电池退出恒压串联回路，其余电池继续充电，直至所有电池退出恒压串联回路；
步骤四：所有电池接入恒流串联回路，采用第三预设电流对所有电池进行恒流放电，当任一电池电压达到放电截止电压时，即退出恒流串联回路，其余电池继续放电，直至所有电池退出恒流串联回路；
步骤五：所有电池接入恒流串联回路，采用第四预设电流对所有电池进行恒流充电，当任一电池电压达到预设截止电压时，即退出恒流串联回路，直至所有电池退出恒流串联回路；
步骤六：搁置预设时间，分容结束。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述第一预设电流的范围为0.4C～0.8C，C为1小时充满电所需要的电流。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述第二预设电流的范围为0.04C～0.06C。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述第三预设电流的范围为0.3C～1C。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述第四预设电流的范围为0.1C～0.2C。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述充电截止电压为3.65V。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述放电截止电压为2.0V。
8.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述预设截止电压的范围为3.0～3.2V。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述预设时间的范围为2～4分钟。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池分容控制方法，其特征在于，所述恒流串联回路包括若干个串联的恒流单元，所述恒流单元包括开关K1、开关K2及开关K3，开关K1、开关K2及一个电池顺次串联连接，开关K3并联在该电池的两端，所述恒压串联回路包括若干个串联的恒压单元，所述恒压单元的个数与恒流单元的个数相同且与恒流单元共用电池，所述恒压单元包括开关K4、开关K5及开关K6，开关K4的一端连接在电池的一端，开关K5的一端连在电池的另一端，开关K4的另一端及开关K5的另一端分别接在开关K6的两端。
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