一种改善的动力锂电池安全充电方法技术

本发明专利技术公开了一种改善的动力锂电池安全充电方法，包括如下步骤：S1、绘制某一型号锂电池的dQ/dV标准曲线；S2、对与步骤S1相同型号的目标锂电池进行正常充电，绘制dQ/dV实时曲线并记录dQ/dV极值；S3、在步骤S2的dQ/dV出现第一个峰值时，将对应的电压与步骤S1中标准曲线上dQ/dV的第一个峰值所对应的电压进行对比，分析判断目标锂电池是否处于安全状态；S4、测算各个单体电池内阻的一致性或计算电池包内阻，若符合要求则进入快充阶段；S5、在快充阶段中，相邻峰值和谷值范围内的充电区域采用阶梯式变化电流的方法充电；S6、快充阶段结束后，使用电动汽车厂商或国标推荐方法完成充电。本发明专利技术具有快速、安全、方便、效果佳的优点。

An Improved Safe Charging Method for Power Lithium Batteries

The invention discloses an improved safe charging method for power lithium batteries, which includes the following steps: S1, drawing the dQ/dV standard curve of a certain type of lithium battery; S2, charging the target lithium batteries of the same type, drawing the dQ/dV real-time curve and recording the dQ/dV extreme value; when the first peak value of the dQ/dV of S3 and S2 occurs, the corresponding voltage and the bid in the electronic board will be determined. Comparing the voltage corresponding to the first peak value of dQ/dV on the quasi-curve, analyzing and judging whether the target lithium battery is in a safe state; S4, calculating the consistency of the internal resistance of individual batteries or calculating the internal resistance of battery pack, if it meets the requirements, it enters the fast charging stage; S5, in the fast charging stage, the charging area within the range of adjacent peak and valley values is charged by Step-Changing current method. At the end of the fast charging stage, the electric vehicle manufacturer or the national standard recommendation method should be used to complete the charging. The invention has the advantages of fast, safe, convenient and good effect.

【技术实现步骤摘要】
一种改善的动力锂电池安全充电方法
本专利技术涉及动力锂电池的健康管理
，具体涉及一种改善的动力锂电池安全充电方法。
技术介绍
目前，电动汽车通常采用锂电池作为动力源，动力锂电池相较动力铅酸电池，具有能量密度高、寿命长等优点。常见的动力锂电池有三元电池、LTO和LMO等，其中，三元电池标称为3.7V，LTO标称为2.4V，LMO标称为3.7V。在节能环保主题的倡导下，电动汽车将逐步替代燃油汽车作为人们的出行工具之一，使得如何快速且安全对动力锂电池进行充电成为亟待解决的问题。动力锂电池中各个单体电池过充点或过放电都会导致安全问题，现有技术是通过对动力锂电池设置保护系统来实现安全充电，但无法监测各个单体电池的状态，一旦各个单体电池能量不一致时就会影响动力锂电池的使用时间，并且必然会出现一个电压稍高或稍低的单体电池频繁处于过充或过放状态，使用较长时间后极大可能造成安全事故。因此，迫切需要研发一种改善的动力锂电池安全充电方法，能够安全且快速地进行充电，相较于现有技术，具有显著的进步。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足或缺陷，提供了一种改善的动力锂电池安全充电方法，该充电方法通过dQ/dV曲线对充电过程进行监测，并可监测各个单体电池的状态以确保各个单体电池的一致性，避免某个单体电池长期处于过充或过放的状态，使得整个充电过程朝着安全且快速的方向进行。本专利技术通过以下技术方案实现目的：一种改善的动力锂电池安全充电方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、绘制某一型号锂电池的dQ/dV标准曲线；S2、对与步骤S1相同型号的目标锂电池进行正常充电，绘制dQ/dV实时曲线并记录dQ/dV极值；S3、在步骤S2的dQ/dV出现第一个峰值时，将对应的电压与步骤S1中标准曲线上dQ/dV的第一个峰值所对应的电压进行对比，两者偏差不大于当前锂电池充电的极化电压和欧姆压降之和时，则判断目标锂电池当前处于安全充电状态；S4、测算目标锂电池中各个单体电池内阻的一致性或计算电池包内阻，当目标锂电池的各个单体电池内阻保持一致，或当前目标锂电池的内阻值处于正常内阻值的0.8倍至1.5倍之间时，进入快充阶段，所述快充阶段为dQ/dV第一峰值至dQ/dV第三峰值范围内的充电区域；S5、在快充阶段中，相邻峰值和谷值范围内的充电区域采用阶梯式变化电流的方法充电；S6、快充阶段结束后，采用电动汽车厂商推荐方法至充电结束，或者使用1.0C倍率恒电流对目标锂电池继续充电直至充电终止电压，然后转为恒压充电至充电电流为0.05C倍率而完成充电。进一步的，在所述的步骤S1中，dQ/dV标准曲线的绘制过程如下：S1.1、在0.05C倍率恒流条件下对某一型号锂电池进行充电，并使电压在充放电方向上恒定变化，等间隔地得到一组电压dV；S1.2、将电流在每个dV的时间区间上积分得到一组dQ；S1.3、以电压值为横坐标，dQ/dV值为纵坐标绘制dQ/dV标准曲线，得到dQ/dV值处于极值时所对应的电压值。进一步的，所述的dV为在当前充电倍率下机器所能达到电压采集精度。进一步的，在所述步骤S4中，各个单体电池内阻一致性的测算方法具体包括如下步骤：S4.1、在200A～0A的范围内自定义降序脉冲电流序列对目标锂电池进行充电，脉冲充电数次；S4.2、采集每次脉冲第100ms时刻下各个单体电池的电压，并发送至数据分析系统；S4.3、数据分析系统计算各个单体电池的内阻，并判断一致性。进一步的，所述步骤S4.1中，脉冲电流序列为200A、150A、100A、50A和0A。进一步的，在所述步骤S4中，脉冲间隔为10s，并且各个脉冲电流维持500ms后制零。进一步的，所述的步骤S5中，所述快充阶段由第一快充区间和第二快充区间组成，所述的第一快充区间为dQ/dV第一峰值至dQ/dV第二峰值范围内的充电区域，所述的第二快充区间为dQ/dV第二峰值至dQ/dV第三峰值范围内的充电区域。进一步的，所述的步骤S5中，在dQ/dV第一峰值至dQ/dV第一低谷值和dQ/dV第二峰值至dQ/dV第二低谷值范围内的充电区域均采用阶梯式递增电流的方式进行充电，而在dQ/dV第一低谷值至dQ/dV第二峰值和dQ/dV第二低谷值至dQ/dV第三峰值范围内的充电区域均采用阶梯式递减电流的方式进行充电。这样的充电方式能够避免动力锂电池正负极活性材料的相变晶格遭受破坏。进一步的，在所述的步骤S5中，阶梯式变化电流的电流倍率变化范围为0.3C～2.0C；当dQ/dV处于低谷值时，电流倍率为2.0C。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：1、本专利技术提供了一种改善的动力锂电池安全充电方法，相较于对动力锂电池设置保护系统来实现安全充电的传统方法，本专利技术是采用dQ/dV曲线监测整个充电过程，并可对各个单体电池的一致性进行判断，有效避免某个单体电池长期处于过充或过放的状态，具有快速、安全、操作简单方便、效果理想的优点；2、在本专利技术动力锂电池充电方法的快充阶段中，相邻峰值和谷值范围内的充电区域采用阶梯式变化电流的方法进行充电，而非在峰值处采用极大倍率的充电电流，有效避免动力锂电池正负极活性材料的相变晶格遭受破坏。附图说明图1为实施例一中充电方法的流程图。图2为实施例一中型号为NCR18650B-MH12210的松下牌动力锂电池dQ/dV标准曲线；图3为实施例二中动力锂电池在充电过程中的dQ/dV.VS.SOC示意图。图4为图3中1－4阶段的局部放大示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将结合附图和具体的实施例对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳实施方式。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是为了促进对本专利技术所公开内容的理解，使之更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与本专利技术所属
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中使用术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。实施例一本实施例采用型号为NCR18650B-MH12210的松下牌动力锂电池作为充电对象，电压范围为3.0～4.2V，容量为2900mAh。如图1和图2所示，对该动力锂电池采用安全且快速的方法进行充电，整个充电过程采用电池智能管理系统进行控制及记录，具体包括如下步骤：S1、绘制型号为NCR18650B-MH12210的松下牌动力锂电池的dQ/dV标准曲线；S2、对与步骤S1相同型号的目标锂电池采用1.0C恒定电流进行充电，绘制dQ/dV实时曲线并记录dQ/dV极值；S3、当步骤S2的dQ/dV出现第一个峰值时，将对应的电压与步骤S1中标准曲线上dQ/dV的第一个峰值所对应的电压进行对比，两者偏差不大于当前锂电池充电的极化电压和欧姆压降之和时，则判断目标锂电池当前处于安全充电状态；S4、测算目标锂电池中各个单体电池内阻的一致性或计算电池包内阻，当目标锂电池的各个单体电池内阻保持一致，或当前目标锂电池的内阻值处于正常内阻值的0.8倍至1.5倍之间时，进入快充阶段，所述快充阶段为dQ/dV第一峰值至dQ/dV第三峰值范围内的充电区域；S5、在快充阶段中，相邻峰值和谷值范围内的充电区域采用阶梯式变化电流的方法充电；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善的动力锂电池安全充电方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、绘制某一型号锂电池的dQ/dV标准曲线；S2、对与步骤S1相同型号的目标锂电池进行正常充电，绘制dQ/dV实时曲线并记录dQ/dV极值；S3、在步骤S2的dQ/dV出现第一个峰值时，将对应的电压与步骤S1中标准曲线上dQ/dV的第一个峰值所对应的电压进行对比，两者偏差不大于当前锂电池充电的极化电压和欧姆压降之和时，则判断目标锂电池当前处于安全充电状态；S4、测算目标锂电池中各个单体电池内阻的一致性或计算电池包内阻，当目标锂电池的各个单体电池内阻保持一致，或当前目标锂电池的内阻值处于正常内阻值的0.8倍至1.5倍之间时，进入快充阶段，所述快充阶段为dQ/dV第一峰值至dQ/dV第三峰值范围内的充电区域；S5、在快充阶段中，相邻峰值和谷值范围内的充电区域采用阶梯式变化电流的方法充电；S6、快充阶段结束后，采用电动汽车厂商推荐方法至充电结束，或者使用1.0C倍率恒电流对目标锂电池继续充电直至充电终止电压，然后转为恒压充电至充电电流为0.05C倍率而完成充电。

【技术特征摘要】
1.一种改善的动力锂电池安全充电方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、绘制某一型号锂电池的dQ/dV标准曲线；S2、对与步骤S1相同型号的目标锂电池进行正常充电，绘制dQ/dV实时曲线并记录dQ/dV极值；S3、在步骤S2的dQ/dV出现第一个峰值时，将对应的电压与步骤S1中标准曲线上dQ/dV的第一个峰值所对应的电压进行对比，两者偏差不大于当前锂电池充电的极化电压和欧姆压降之和时，则判断目标锂电池当前处于安全充电状态；S4、测算目标锂电池中各个单体电池内阻的一致性或计算电池包内阻，当目标锂电池的各个单体电池内阻保持一致，或当前目标锂电池的内阻值处于正常内阻值的0.8倍至1.5倍之间时，进入快充阶段，所述快充阶段为dQ/dV第一峰值至dQ/dV第三峰值范围内的充电区域；S5、在快充阶段中，相邻峰值和谷值范围内的充电区域采用阶梯式变化电流的方法充电；S6、快充阶段结束后，采用电动汽车厂商推荐方法至充电结束，或者使用1.0C倍率恒电流对目标锂电池继续充电直至充电终止电压，然后转为恒压充电至充电电流为0.05C倍率而完成充电。2.根据权利要求1所述改善的动力锂电池安全充电方法，其特征在于，在所述的步骤S1中，dQ/dV标准曲线的绘制过程如下：S1.1、在0.05C倍率恒流条件下对某一型号锂电池进行充电，并使电压在充放电方向上恒定变化，等间隔地得到一组电压dV；S1.2、将电流在每个dV的时间区间上积分得到一组dQ；S1.3、以电压值为横坐标，dQ/dV值为纵坐标绘制dQ/dV标准曲线，得到dQ/dV值处于极值时所对应的电压值。3.根据权利要求2所述改善的动力锂电池安全充电方法，其特征在于，所述的dV为在当前充电倍率下机器所能达到电压采集精度。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：时玮，李丹勇，蔡文川，刘欢，康鑫，韩甜，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11