一種鋰離子電池包的放電控制方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N鋰離子電池包的放電控制方法，對電池包內(nèi)的單節(jié)電壓進(jìn)行采樣、檢測，計算出單節(jié)電壓的最小值；當(dāng)所述單節(jié)電壓的最小值達(dá)到預(yù)設(shè)的單體電池的放電終止電壓時，控制負(fù)載切斷放電回路，停止放電。相比現(xiàn)有技術(shù)的人為設(shè)定的電池包的放電終止總電壓，本申請的電壓管理方法，能夠最大限度地延長電池的放電時間，增加電池包的有效容量，并能夠防止單節(jié)電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環(huán)壽命縮短的現(xiàn)象。
【專利說明】
一種鋰離子電池包的放電控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池包的放電控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新能源電動汽車，對作為動力來源的電池包有電壓和容量的要求，電池包往往由數(shù)千個單體電池，通過串并聯(lián)組成。若干個單體電池并聯(lián)，形成若干個節(jié)點，相鄰兩個節(jié)點的電壓，近似等于單體電池的電壓。以下簡稱為單節(jié)電壓。為了保障鋰離子電池包的安全，鋰離子單體電池組成的電池包，都有一個電源管理系統(tǒng)(BMS)，均衡單體電池的電壓，對電池的關(guān)鍵參數(shù)，如電池包的電壓，電流，內(nèi)部的溫度進(jìn)行監(jiān)控。充電時，電池包的總電壓超過人為設(shè)定的電池充電終止電壓，就認(rèn)為形成過充，放電時，總電壓低于人為設(shè)定電池放電終止電壓，就認(rèn)為形成過放。而過充和過放，都會影響電池的分子結(jié)構(gòu)。造成鋰離子電池的容量衰減，循環(huán)壽命縮短。
[0003]現(xiàn)在的充電，是預(yù)先人為設(shè)定充電終止電壓，這個總電壓等于電池包串聯(lián)的電池節(jié)數(shù)與單體電池的理論充電終止電壓的乘積，對整個電池包充電，為了防止過充，通常的做法是留有一定余量，如廠家規(guī)定單體電池的充電終止電壓是4.2V，設(shè)定充電參數(shù)時，人為設(shè)定成4.1V，假設(shè)電池包由13個單節(jié)電池串聯(lián)而成，設(shè)定的充電電壓為:13*4.1V = 53.3V，當(dāng)電池充電到端電壓到53.3V時，切斷充電回路，防止電池過充。
[0004]放電時，也是人為設(shè)定放電終止電壓，同樣留有充分余地，達(dá)到這個設(shè)定的放電電壓，控制切斷放電回路，停止放電。實際上，生產(chǎn)廠單體電池放電終止電壓為2.5V，人為設(shè)定時，假設(shè)電池包由13個單節(jié)電池串聯(lián)而成，人為設(shè)定的放電終止電壓為:13*3.05V =39.65V，當(dāng)電池放電到39.65V時，切斷放電回路，防止電池過放。這樣，這個13串的電池包，人為設(shè)定的工作電壓平臺，只有53.3￥-39.65￥=13.65￥。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高鋰離子電池包比容量的放電控制方法。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
[0007]鋰離子電池電源管理系統(tǒng)的電壓控制方法，對電池包內(nèi)的單節(jié)電壓進(jìn)行采樣、檢測，計算出單節(jié)電壓的最小值；當(dāng)所述單節(jié)電壓的最小值達(dá)到預(yù)設(shè)的單體電池的放電終止電壓時，控制負(fù)載切斷放電回路，停止放電。
[0008]優(yōu)選地，所述單節(jié)電壓對應(yīng)多個并聯(lián)的單體電池。
[0009]優(yōu)選地，由BMS對電池包內(nèi)的單節(jié)電池的電壓進(jìn)行采樣、檢測，計算出單節(jié)電池的電壓的最小值;且當(dāng)所述單節(jié)電池的電壓的最小值達(dá)到預(yù)設(shè)的單體電池的放電終止電壓時，由BMS控制負(fù)載切斷放電回路，停止放電。
[0010]優(yōu)選地，所述預(yù)設(shè)的放電終止電壓為鋰離子電池生產(chǎn)廠規(guī)定的單體電池的放電終止電壓。
[0011]優(yōu)選地，組成電池包的單體電池為18650鋰離子電池堆疊組成。
[0012]優(yōu)選地，組成電池包的單體電池的充電終止電壓為4.2V或4.35V。
[0013]優(yōu)選地，組成電池包的單體電池的放電終止電壓為電池生產(chǎn)廠的規(guī)格書確定。
[0014]由于以上技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0015]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高鋰離子電池包比容量的電壓控制方法，在放電時，根據(jù)單節(jié)電池的電壓的最小值進(jìn)行控制，控制放電終止。在所有的單節(jié)電池的電壓中，只要有一個單節(jié)電池的電壓達(dá)到放電終止電壓，立刻切斷放電回路，停止放電。相比現(xiàn)有技術(shù)的人為設(shè)定的電池包的放電終止總電壓，本申請的電壓管理方法，能夠最大限度地延長電池的放電時間，增加電池包的有效容量，并能夠防止單節(jié)電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環(huán)壽命縮短的現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明所述的提高鋰離子電池包比容量的電壓控制方法的流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所述的鋰離子電池包的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點，而本發(fā)明不受以下實施例的范圍限制。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。
[0019]本發(fā)明提供一種提高鋰離子電池包比容量的電壓控制方法，若干電池并聯(lián)，測量的單節(jié)電壓近似為單體電池的電壓，由于電池的不均衡性，取所有單節(jié)電壓中的最小值，作為終止放電的基準(zhǔn)。根據(jù)電池包內(nèi)，單節(jié)電壓的最小值，終止放電，BMS作為電源管理系統(tǒng)，兼顧各種應(yīng)用要求，大電流負(fù)載放電結(jié)束，小電流還能繼續(xù)放電。因為電池的外特性曲線，電流越小，曲線越平坦，電流越大，曲線越陡峭。BMS不可以把某些負(fù)荷對供電的欠壓保護(hù)的要求，作為放電終止電壓。欠壓保護(hù)應(yīng)該在專用控制器中設(shè)置，不是電源管理系統(tǒng)BMS的職責(zé)范圍。
[0020]充電時，通過BMS對電池包內(nèi)串聯(lián)的所有單節(jié)電壓定時進(jìn)行掃描，得出單節(jié)電壓中的最大值;當(dāng)單節(jié)電壓的最大值接近單體電池的充電終止電壓時，通過BMS發(fā)出警報通知充電設(shè)備停止充電，電池極化消除，減小充電電流，電池電壓下降，繼續(xù)充電，隨著電池電壓上升，這個單節(jié)電壓再次接近單體電池的充電終止電壓，BMS再次發(fā)出報警通知充電設(shè)備停止充電，電池極化消除，減小充電電流，重復(fù)上述步驟，當(dāng)充電電流低至設(shè)定值時，結(jié)束充電。這樣動態(tài)控制充電電流，用鋰離子電池可接受的最大電流對電池充電，提高充電速度。BMS采用這種電壓管理方法，根據(jù)每個單體電池的充電終止電壓設(shè)定充電設(shè)備的充電激勵總電壓，可以根據(jù)每個單體電池的充電終止電壓，來計算、設(shè)定總電壓，不需要再留有余地，降低單體電池的充電終止電壓。
[0021]如圖1所示，為本發(fā)明所述的提高鋰離子電池包比容量的電壓控制方法的流程圖，通過BMS對電池包內(nèi)串聯(lián)的所有單節(jié)電壓進(jìn)行掃描，得出單節(jié)電壓中的最小值；負(fù)載放電時，當(dāng)單節(jié)電壓的最小值低至放電終止電壓時，BMS切斷放電回路，停止放電。本申請的電壓管理方法，能夠最大限度地延長電池的放電時間，增加電池包的有效容量，并能夠防止單節(jié)電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環(huán)壽命縮短的現(xiàn)象。
[0022]如圖2所示，以電池包由13串單節(jié)電池串聯(lián)為例，每串單節(jié)電池由8節(jié)單體電池并聯(lián)，每個單體電池的理論充電終止電壓為4.2V，放電終止電壓2.5V。
[0023]充電的激勵電壓為:串聯(lián)的單節(jié)電池的節(jié)數(shù)與單體電池的理論充電終止電壓的乘積，13*4.2V = 54.6V。充電過程中，所有單節(jié)電壓中的最大單節(jié)電壓，接近生產(chǎn)廠規(guī)定的單體充電終止電壓4.2V時，BMS發(fā)出信號，充電設(shè)備收到該信號后，立刻中止充電，并減小充電電流，電池消除極化后，電壓下降，充電設(shè)備繼續(xù)給電池充電。當(dāng)BMS再次檢測、發(fā)現(xiàn)，單節(jié)電壓的最大值接近充電終止電壓時，再次發(fā)出信號，充電設(shè)備再次中止充電并減小電流，重復(fù)該充電過程，當(dāng)電流小到某一程度，結(jié)束充電。采用這種方法，動態(tài)控制充電電流電壓。放電時，根據(jù)單節(jié)電壓的最小值，控制放電終止。13串串聯(lián)的單節(jié)電池中，只要有一串單節(jié)電池的電壓達(dá)到放電終止電壓2.5V，立刻切斷放電回路，停止放電。
[0024]采用本發(fā)明的電壓管理方法，動態(tài)控制電池的充電和放電，排除單節(jié)電池的電壓不均衡的因素，充電時，電池包總電壓接近54.6V，放電時，電池包的總電壓接近32.5V，電池包工作電壓平臺擴大到接近22V。與現(xiàn)有技術(shù)13.65V相比，電池包的工作電壓平臺擴大了將近1V，起到延長電池的放電時間，增加電池包的有效容量的作用。在本發(fā)明中組成電池包的單體電池的型號不局限于18650，還有其他型號，單體電池的充電終止電壓，也不局限于4.2￥，也可以是4.35乂。
[0025]提高充電電壓是鋰離子電池獲得更高的比能量最簡便的方法。電池制造商正在努力通過結(jié)合電解液添加劑、電極材料處理和包覆等措施，提高充電電壓的上限。而現(xiàn)有技術(shù)中的降低電池組的充電電壓的電池管理方法，與這一目標(biāo)是背道而馳的。相比現(xiàn)有技術(shù)的人為設(shè)定的電池包的放電終止總電壓，本申請的電壓管理方法，能夠最大限度地延長電池的放電時間，增加電池包的有效容量，并能夠防止單節(jié)電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環(huán)壽命縮短的現(xiàn)象。
[0026]以上對本發(fā)明做了詳盡的描述，實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鋰離子電池包的放電控制方法，其特征在于: 對電池包內(nèi)的單節(jié)電壓進(jìn)行采樣、檢測，計算出單節(jié)電壓的最小值；當(dāng)所述單節(jié)電壓的最小值達(dá)到預(yù)設(shè)的單體電池的放電終止電壓時，控制負(fù)載切斷放電回路，停止放電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電控制方法，其特征在于，所述單節(jié)電壓對應(yīng)多個并聯(lián)的單體電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電控制方法，其特征在于，由BMS對電池包內(nèi)的單節(jié)電池的電壓進(jìn)行采樣、檢測，計算出單節(jié)電池的電壓的最小值； 且當(dāng)所述單節(jié)電池的電壓的最小值達(dá)到預(yù)設(shè)的單體電池的放電終止電壓時，由BMS控制負(fù)載切斷放電回路，停止放電。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的放電控制方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的放電終止電壓為鋰離子電池生產(chǎn)廠規(guī)定的單體電池的放電終止電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1?2任一項所述的放電控制方法，其特征在于，電池包是由單體電池堆疊組成。
【文檔編號】H01M10/44GK106067572SQ201610588825
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年7月25日
【發(fā)明人】袁光輝
【申請人】江蘇聚合新能源科技有限公司, 袁光輝