專利名稱：電池電芯優(yōu)化配組技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池電芯的優(yōu)化配組技術(shù)，屬于新能源和電子技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子電池(也稱鋰電池，下同)由于工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量密 度大、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長，得到廣泛的認可。自從商業(yè)化以來，鋰離 子電池已在手提電腦、攝像機、移動通訊設(shè)備、汽車以及電動汽車中得到普遍應(yīng)用。
鋰電池內(nèi)部主要有兩個模塊，即電池電芯模塊和飽和保護電路模塊。其中，電池電 芯模塊可以儲存電能，因為單個電芯的容量有限，所以它一般由多個電芯通過適當(dāng)?shù)拇?lián) 和并聯(lián)組合而成，這個過程稱為電芯的配組。當(dāng)把多個電芯進行配組時必須考慮各個電芯 的技術(shù)參數(shù)，如電壓、容量、內(nèi)阻等。如果參加配組的電芯的技術(shù)參數(shù)不匹配，就會出現(xiàn)各種 問題。例如，或者無法充分發(fā)揮每個電芯的性能，形成內(nèi)耗，降低整個電池的性能和使用壽 命；或者發(fā)生打火甚至爆炸，存在嚴重的安全隱患。因此，電芯的配組是一個非常重要的問 題。理想的情況是參加配組的各個電芯的技術(shù)參數(shù)都相同，但這種理想情況在實際生產(chǎn)中 是不存在的。即使同一廠家生產(chǎn)的同一批次的同類型號的電芯，經(jīng)實測后也會發(fā)現(xiàn)各個電 芯的技術(shù)參數(shù)會存在一定的差異。所以，在實際配組時，一般要求各個電芯的技術(shù)參數(shù)在規(guī) 定的誤差范圍之內(nèi)即可。 實際應(yīng)用中，電池電芯配組的基本情況是選M個電芯并聯(lián)，稱為并聯(lián)組；再將N 個并聯(lián)組串聯(lián)形成電池電芯模塊。這稱為M并聯(lián)N串聯(lián)的電池電芯模塊，也稱為M并N串。 對于M并N串的電池電芯模塊， 一般要求一個并聯(lián)組中的M個電芯之間的電壓、內(nèi)阻*容量 等參數(shù)的差異越小越好，而N個并聯(lián)組的容量差異越小越好。在實際配組時，還有一些具 體到指標要求，例如，要求配組組的電壓差《0. 02V，內(nèi)阻差《5毫歐，容量差《標稱容量的 1%等。目前，這種電池電芯配組的工作一般由經(jīng)驗豐富的技術(shù)人員或工人負責(zé)完成，但配 組工作效率較低，一致性較差。特別是，當(dāng)需要很多電芯參與配組時，僅僅依靠人工完成是 非常困難的。這是因為在配組過程中需要進行大量的計算，需要耗費大量的時間。如果利 用計算機進行配組，可以顯著提高工作效率。但是，如果采用窮舉方法進行配組，當(dāng)電芯數(shù) 量很大時，即使現(xiàn)在的計算機也難以完成計算。例如，假設(shè)有10000只電芯，要做100并10 串的電池電芯模塊。根據(jù)組合數(shù)學(xué)原理，其計算量大約是104°°量級。實際上，這個電芯配組 問題是一個NP問題，隨著問題規(guī)模的增大，其計算量呈指數(shù)級增長。本發(fā)明針對M并N串 的電池電芯模塊配組問題，采用了一種新的方法，解決了大規(guī)模的電芯配組問題。基于本發(fā) 明開發(fā)的計算機程序可實現(xiàn)電池電芯的快速自動配組。經(jīng)過對電芯生產(chǎn)廠家提供的電芯實 際數(shù)據(jù)的配組實驗，驗證了本發(fā)明技術(shù)的效率和性能都比人工配組有顯著的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種電池電芯的優(yōu)化配組技術(shù)，用來實現(xiàn)電池電芯的快速自動配組，主 要實現(xiàn)方法如下
1.電池電芯技術(shù)參數(shù)的選擇與測定 電池電芯的技術(shù)參數(shù)很多，根據(jù)配組的要求，選擇了電芯的三個主要技術(shù)參數(shù)內(nèi) 阻R、電壓V、電容C(容量)。根據(jù)內(nèi)阻R和容量C可以計算出參數(shù)RC = R*C。對每個將要 參與配組的電芯進行編號并測定其三個技術(shù)參數(shù)R、 V、 C。
2.按照參數(shù)RC配組 將參與配組的所有電芯按照參數(shù)RC從小到大進行排序。根據(jù)排序后的結(jié)果選出 M個分組，每個分組含有N個電芯。選取M個分組的要求是一組內(nèi)每個電芯參數(shù)RC的差 異最小或者符合規(guī)定范圍。計算一組內(nèi)電芯參數(shù)V的最大差異，替換掉與組內(nèi)其它電芯參 數(shù)V差異最大的電芯，使每個分組的參數(shù)V的最大差異符合規(guī)定范圍，如小于0. 03V。
3.配組優(yōu)化 計算每個分組的容量，即計算組內(nèi)各個電芯的容量C之和。根據(jù)各個分組的容量 大小，再計算分組容量的最大差異MaxErrorC。如果MaxErrorC在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，則配 組結(jié)束，輸出每個分組的標號；否則，找出分組容量的誤差最大者，通過逐個替換該分組內(nèi) 的電芯，增加或減少該分組對容量，直到MaxErrorC在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
本發(fā)明涉及一種電池電芯的優(yōu)化配組技術(shù)，用來實現(xiàn)電池電芯的快速自動配組。針對M并N串的電池電芯配組問題，采用了一種新的方法，解決了大規(guī)模的電芯配組問題。本發(fā)明主要實現(xiàn)方法包括電池電芯技術(shù)參數(shù)的選擇與測定，按照參數(shù)RC配組，配組優(yōu)化等三個部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l，電池電芯的優(yōu)化配組技術(shù)的技術(shù)特征是選取了電池電芯的3個主要技術(shù)參數(shù)，即內(nèi)阻R、電壓V、電容C(容量)。根據(jù)內(nèi)阻R和容量C計算出參數(shù)RC = R*C。 對每個將要參與配組的電芯進行編號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l，按照參數(shù)RC配組的技術(shù)特征是將參與配組的所有電芯按照參數(shù) RC從小到大進行排序。根據(jù)排序后的結(jié)果選出M個分組，每個分組含有N個電芯。選取M 個分組的要求是一組內(nèi)每個電芯參數(shù)RC的差異最小或者符合規(guī)定范圍。計算一組內(nèi)電芯 參數(shù)V的最大差異，替換掉與組內(nèi)其它電芯參數(shù)V差異最大的電芯，使每個分組的參數(shù)V的 最大差異符合規(guī)定范圍，如小于0. 03V。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l，配組優(yōu)化的技術(shù)特征是計算每個分組的容量，即計算組內(nèi)各個電 芯的容量C之和。根據(jù)各個分組的容量大小，再計算分組容量的最大差異MaxErrorC。如果 MaxErrorC在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)，則配組結(jié)束，輸出每個分組的標號；否則，找出分組容量 的誤差最大者，通過逐個替換該分組內(nèi)的電芯，增加或減少該分組對容量，直到MaxErrorC 在規(guī)定的誤差范圍內(nèi)。
全文摘要
一種電池電芯的優(yōu)化配組技術(shù)，用來實現(xiàn)電池電芯的快速自動配組。針對M并N串的電池電芯配組問題，采用了一種新的方法，解決了大規(guī)模的電芯配組問題。基于本發(fā)明開發(fā)的計算機程序可實現(xiàn)電池電芯的快速自動配組。經(jīng)過對電芯生產(chǎn)廠家提供的電芯實際數(shù)據(jù)的配組實驗，驗證了本發(fā)明技術(shù)的效率和性能都比人工配組有顯著的提高。本發(fā)明主要實現(xiàn)方法包括電池電芯技術(shù)參數(shù)的選擇與測定，按照參數(shù)RC配組，配組優(yōu)化等三個部分。
文檔編號H01M10/42GK101783423SQ200910215738
公開日2010年7月21日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者章森 申請人:章森