專(zhuān)利名稱(chēng)：一種鋰離子電池配組方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其涉及一種鋰離子電池配組方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展，鋰離子電池的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在實(shí)際應(yīng)用中，為了適應(yīng)負(fù)載的要求經(jīng)常需要將數(shù)十甚至數(shù)百只單體電池通過(guò)串連或并聯(lián)組裝在一起，以滿(mǎn)足高電壓高容量的需求。而理論要求這些電池的內(nèi)阻、容量等參數(shù)要盡量一致，從而能使電池釋放出的功率最大。但因?yàn)樯a(chǎn)條件、制造環(huán)境、材料特性、設(shè)備影響使得對(duì)于同一批次的電池參數(shù)如單體額定容量、單體開(kāi)路電壓、單體充電電壓平臺(tái)、單體放電電壓平臺(tái)、單體內(nèi)阻、單體的幾何特性等都有差異。所以單體電池之間的不一致性是絕對(duì)存在的，故在實(shí)際應(yīng)用中，必須通過(guò)配組策略篩選出一致性相對(duì)較好的單體電池進(jìn)行配組、組裝，才有可能使得電池組的整體性能達(dá)到令人滿(mǎn)意的程度。
目前普遍采用的配組方法是根據(jù)單體電池分容后的容量、內(nèi)阻、電壓、自放電等等，擬定各個(gè)組別的參數(shù)范圍，在同一范圍內(nèi)的歸為一檔，同一檔的則可以組裝使用。該方法的缺陷在于，這些配組參數(shù)并不能充分反映出電池之間的差別，導(dǎo)致組裝使用后，電池組的整體性能發(fā)揮較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種鋰離子電池配組方法，以更充分反映待配組單體電池之間的差別，提高電池配組質(zhì)量和配組后電池組的整體性能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種鋰離子電池配組方法，包括如下步驟步驟I、對(duì)待配組的滿(mǎn)電狀態(tài)的電池以第一恒流電流放電到下限電壓，并記錄放電
容量Q1。步驟2、以第二恒流電流充電至上限電壓，并記錄充電容量Q2和每隔時(shí)間T電池的充電電壓。步驟3、以所述上限電壓恒壓充電至截止電流，并記錄充電容量Q3。步驟4、計(jì)算容量品質(zhì)系數(shù)2=^^。
Q3+Q2步驟5、當(dāng)λ ^ λ。時(shí)，將單體鋰離子電池的所述充電電壓按時(shí)間順序排列在一起，組成單體鋰離子電池的特征向量Y(yl，y2, ... yn);計(jì)算每個(gè)單體鋰離子電池的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)特征向量的相似性得到相關(guān)系數(shù)Yys ;其中λ ^為容量品質(zhì)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值；η為特征向量的維數(shù)，即單體鋰離子電池的充電電壓的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。步驟6、根據(jù)相關(guān)系數(shù)Yys的值，按分檔數(shù)值范圍進(jìn)行分檔。進(jìn)一步地，在步驟I和步驟2之間還包括靜置10-30分鐘的步驟；在步驟2和步驟3之間還包括靜置10-30分鐘的步驟。
優(yōu)選地，標(biāo)準(zhǔn)特征向量為滿(mǎn)足λ ^ λ ^的所有單體鋰離子電池的特征向量的平均值。優(yōu)選地，所述滿(mǎn)足λ彡λ ^的鋰離子電池的個(gè)數(shù)M的取值范圍為Μ彡200。優(yōu)選地，單體鋰離子電池的特征向量的維數(shù)η的取值范圍為1700彡η彡1300。優(yōu)選地，步驟2中的時(shí)間IOs彡T彡2s。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明根據(jù)電池的容量品質(zhì)系數(shù)λ、相關(guān)系數(shù)Yys的值對(duì)鋰離子電池進(jìn)行配組，能充分反映出單體電池壽命、容量和電池充放電的整體性能情況，充分表征了電池之間的差異，能夠篩選出一致性相近的電池進(jìn)行組裝使用，避免了傳統(tǒng)方法對(duì)電池一致性的表征能力的不足，提高了配組質(zhì)量，使得電池組的性能得到提高。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池配組方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖I所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種鋰離子電池配組方法的流程圖，包括如下步驟步驟I、對(duì)待配組的滿(mǎn)電狀態(tài)的鋰離子電池以第一恒流電流放電到下限電壓，并記錄放電容量Ql。例如，鋰離子電池為錳酸鋰電池，其下限電壓為3. 0v，第一恒流電流可以為(O. 5C-1. 5C) (C為錳酸鋰電池的額定容量)。步驟2、以第二恒流電流充電至上限電壓，并記錄充電容量Q2和每隔時(shí)間T電池的充電電壓值。還以錳酸鋰電池為例，其上限電壓為4. 2v，第二恒流電流為(O. 5C-1. 5C)。采集充電電壓的具體方法為從第O秒開(kāi)始，記錄第I個(gè)數(shù)據(jù)，然后每隔2秒記錄一個(gè)電壓數(shù)據(jù)，直至采集到η個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)截止。步驟3、以所述上限電壓恒壓充電至截止電流，并記錄充電容量Q3。仍舊以錳酸鋰電池為例，其截至電流為(O. 01C-0. 02C)。步驟4、計(jì)算容量品質(zhì)系數(shù)2=^^。
Q3+Q2根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)證明，本步驟中的容量品質(zhì)系數(shù)可以較好地評(píng)價(jià)鋰離子電池的壽命長(zhǎng)短，而且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)λ >0.9時(shí)，該鋰離子電池的壽命才被認(rèn)為滿(mǎn)足配組的要求。因此我們定義λ的經(jīng)驗(yàn)值λ ^且λ ^彡O. 9。步驟5、當(dāng)λ ^ λ。時(shí)，將單體鋰離子電池的充電電壓值按時(shí)間順序排列在一起，組成單體鋰離子電池的特征向量Y(yl，y2,... yn),計(jì)算每個(gè)單體鋰離子電池的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)特征向量的相似性得到相關(guān)系數(shù)YYS。傳統(tǒng)確定標(biāo)準(zhǔn)特征向量的方法是在同一生產(chǎn)批次的鋰離子電池中隨機(jī)抽取M ^ 200只作為標(biāo)準(zhǔn)電池，然后按照上述方法采集放電電壓和充電電壓獲得標(biāo)準(zhǔn)電池的特征向量Y，將M個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池進(jìn)行求平均得到標(biāo)準(zhǔn)特征向量Y。在本發(fā)明中可以將各個(gè)滿(mǎn)足λ > Xci的M個(gè)鋰離子電池的特征向量的平均值F作為標(biāo)準(zhǔn)特征向量，標(biāo)準(zhǔn)特征向量
MM
中的V—I >,ai5 -Vm本發(fā)明提供的確定標(biāo)準(zhǔn)特征向量
F(Y1，Y2, ...Yn) Y 卜丁，…··’、η—·
的方法更能準(zhǔn)確的反映待配組鋰離子電池的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)特征向量的相關(guān)性，而且方法簡(jiǎn)單，無(wú)需再另外抽取樣品。計(jì)算相關(guān)系數(shù)的方法為利用現(xiàn)有office辦公軟件中excel文檔中的計(jì)算相關(guān)系數(shù)的 correl 函數(shù)計(jì)算，即;=Correl (Y. Y ) 步驟6、根據(jù)相關(guān)系數(shù)Yys的值，按分檔數(shù)值范圍進(jìn)行分檔。這樣將所有待配組鋰離子電池進(jìn)行歸類(lèi)，Yys在同一分檔數(shù)值范圍的為一檔，同一檔次的電池則可以配組使用。根據(jù)Yys值，按以下分檔數(shù)值范圍進(jìn)行分檔Yys的取值范圍為O. 9-1.0，因此可以將Yys為(0.9-0.92)范圍內(nèi)的鋰離子電池分為一檔，Y YS為(O. 92-0. 94)范圍內(nèi)的鋰離子電池分為二檔,依次類(lèi)推直到Y(jié)ys = I. O。如果采集到的電壓數(shù)據(jù)或電池組需要的電池較多，也可以采用范圍較小的分組比進(jìn)行分檔，如將Yys為(0.9-0.91)范圍內(nèi)的鋰離子電池分為一檔，Yys為(0.91-0.92)范圍內(nèi)的鋰離子電池分為二檔，依次類(lèi)推直到Y(jié)ys = 1.0。上述電池分檔Yys的數(shù)值范圍是人為確定的數(shù)值范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行確定，是本領(lǐng)域人員可以自由選擇的；只要確保同一檔次的電池配組使用，能夠?qū)崿F(xiàn)電池組裝使用后電池組的整體性能得到更好地發(fā)揮的發(fā)明目的即可。作為上述實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟I和步驟2之間還包括靜置10-30分鐘的步驟；在步驟2和步驟3之間還包括靜置10-30分鐘的步驟。由于極化的原因，如果不靜置一段時(shí)間，不能準(zhǔn)確反映鋰離子電池內(nèi)部狀態(tài)的變化，也就不能準(zhǔn)確的計(jì)算鋰離子電池間的相關(guān)性。因此為了使配組的鋰離子電池的性能更接近，在電池放電到下限電壓和充電到上限電壓后要靜置一段時(shí)間，在本實(shí)施例中優(yōu)選靜置30分鐘。作為上述實(shí)施例的優(yōu)選方案，滿(mǎn)足λ ^ λ ^的鋰離子電池的個(gè)數(shù)M的取值范圍為M ^ 200。用來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)特征向量的單體鋰離子電池的只數(shù)越多越好，這樣會(huì)使得標(biāo)準(zhǔn)特征向量更加準(zhǔn)確，否則，準(zhǔn)確性較差。本實(shí)施例優(yōu)選200。作為上述實(shí)施例的優(yōu)選方案，單體鋰離子電池的特征向量的維數(shù)η的取值范圍為1700彡η彡1300。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明當(dāng)1700彡η彡1300時(shí)，向量之間的相關(guān)系數(shù)差異最大，這樣通過(guò)較大差異區(qū)域的考察更能表征一致性狀態(tài)。作為上述實(shí)施例的優(yōu)選方案，步驟2中的時(shí)間T的取值范圍為10s彡T彡2s。這是因?yàn)門(mén)越小，采集到的充電電壓的數(shù)據(jù)點(diǎn)越多，但對(duì)采集設(shè)備的靈敏度要求也越高，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)IOs > T > 2s時(shí)既滿(mǎn)足采集較多的數(shù)據(jù)點(diǎn)以更準(zhǔn)確的計(jì)算鋰離子電池的相關(guān)性，又滿(mǎn)足現(xiàn)有采集設(shè)備的要求。本發(fā)明根據(jù)電池的容量品質(zhì)系數(shù)λ、相關(guān)系數(shù)Yys的值對(duì)鋰離子電池進(jìn)行配組，能充分反映出單體電池壽命、容量和電池充放電的整體性能情況，充分表征了電池之間的差異，能夠篩選出一致性相近的電池進(jìn)行組裝使用，避免了傳統(tǒng)方法對(duì)電池一致性的表征能力的不足，提高了配組質(zhì)量，使得電池組的性能得到提高。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為
準(zhǔn)?！?br> 權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池配組方法，其特征在于，包括如下步驟 步驟I、對(duì)待配組的滿(mǎn)電狀態(tài)的電池以第一恒流電流放電到下限電壓，并記錄放電容量Ql ； 步驟2、以第二恒流電流充電至上限電壓，并記錄充電容量Q2和每隔時(shí)間T電池的充電電壓； 步驟3、以所述上限電壓恒壓充電至截止電流，并記錄充電容量Q3 ； 步驟4、計(jì)算容量品質(zhì)系數(shù)A= V；Q1XQ2 ； Q3+Q2 步驟5、當(dāng)λ ^ λ。時(shí)，將單體鋰離子電池的所述充電電壓按時(shí)間順序排列在一起，組成單體鋰離子電池的特征向量Y(yl，y2, ... yn);計(jì)算每個(gè)單體鋰離子電池的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)特征向量的相似性得到相關(guān)系數(shù)Yys;其中λ ^為容量品質(zhì)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值；n為特征向量的維數(shù)，即單體鋰離子電池的充電電壓的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)； 步驟6、根據(jù)相關(guān)系數(shù)Yys的值，按分檔數(shù)值范圍進(jìn)行分檔。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池配組方法，其特征在于，在步驟I和步驟2之間還包括靜置10-30分鐘的步驟，在步驟2和步驟3之間還包括靜置10-30分鐘的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池配組方法，其特征在于，標(biāo)準(zhǔn)特征向量為滿(mǎn)足λ > λ^的所有單體鋰離子電池的特征向量的平均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋰離子電池配組方法，其特征在于，所述滿(mǎn)足λ> λ。的鋰離子電池的個(gè)數(shù)M的取值范圍為M ^ 200。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池配組方法，其特征在于，單體鋰離子電池的特征向量的維數(shù)η的取值范圍為1700彡η彡1300。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋰離子電池配組方法，其特征在于，步驟2中時(shí)間T的取值范圍為10s彡T彡2s。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池配組方法，涉及鋰離子電池，用來(lái)更充分反映待配組單體電池之間的差別，提高電池配組質(zhì)量和配組后電池組的整體性能。所述鋰離子電池配組方法，包括對(duì)待配組的滿(mǎn)電狀態(tài)的電池以第一恒流電流放電到下限電壓，并記錄放電容量Q1；以第二恒流電流充電至上限電壓，并記錄充電容量Q2和每隔時(shí)間T電池的充電電壓；以所述上限電壓恒壓充電至截止電流，并記錄充電容量Q3；計(jì)算容量品質(zhì)系數(shù)λ；計(jì)算滿(mǎn)足λ≥λ0的單體鋰離子電池的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)特征向量的相似性得到相關(guān)系數(shù)；根據(jù)相關(guān)系數(shù)的值，按分檔數(shù)值范圍進(jìn)行分檔。本發(fā)明用于鋰離子電池的配組。
文檔編號(hào)H01M10/42GK102903959SQ201210424108
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者楊帆, 黃勇, 李強(qiáng), 朱永利 申請(qǐng)人:長(zhǎng)城汽車(chē)股份有限公司