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改良型动力锂离子电池cc-cv充电办法

作者:admin    来源:未知    发布时间:2021-01-12 12:36    浏览量:

  今朝,动力锂离子电池遍及接纳传统的先恒流再恒压(CC-CV)充电方法。这类方法中,恒流阶段接纳牢固的低倍率电流(通常是0.3C)对电池停止充电,当到达充电电压上限限值(通常是4.2V)时,再转换为恒压限流的方法,连结充电电压稳定逐渐低落充电电流,至充电电流降至充足小(通常是0.05C)则实现充电历程。这类传统CC-CV充电方法存在以下缺陷(1)因为在电池充电初始阶段,电池的极化征象十分较着,充电过程当中极化电压增长很快。传统CC-CV充电方法并无思索电池初始形态变革,开端充电阶段就接纳大电流(0.3C-1C)停止充电,形成在充电早期极化电压的疾速回升,招致电池的利用寿命收缩。(2)CC-CV充电过程当中,恒流充电历程是电池的倏地充电历程,恒流充电的次要目标是进步电池的充电电流,在只管短的工夫内充入较多容量,完成充电的倏地性。可是传统CC-CV充电方法的恒流充电历程,因为接纳充电电流倍率低(0.3C-0.4C),其实不克不及充实阐扬舞力锂离子电池的高倍率特征,招致实践电池的充电工夫太长,电池的操纵服从低落。(3)恒流转恒压是CC-CV充电的枢纽点,恒流转恒压象征着电池倏地充电的完毕,满充历程的开端。根据电池的两头效应可知,在恒压阶段,经由过程低落充电电流的方法,低落电池的极化电压,实如今上限电压许可状况下到达最大的充电容量。传统CC-CV充电办法恒流转恒压的肇端点普通挑选在电池端电压到达上限电压的时辰。但是,电池极化电压曾经在这个时辰之前发作渐变,到达了较大幅值。因而,传统恒压充电阶段可能是在极化电压较高点停止恒压充电,端电压连结很高实现充电,使电池寿命遭到很大影响。并且在这个阶段,极化电压变革率较高,电池的端电压掌握空间较小,加上电池极化征象的滞后性,电池端电压很难持久掌握在上限电压下列充电,因而,电池的电流降落历程很快,间接影响电池充电容量,耽误了恒压充电工夫。(4)未思索充电温度以及电池容量的影响。传统CC-CV充电办法,情况温度变革,而充电电流牢固稳定,这对充电服从影响很大;当电池呈现容量阑珊后,不异倍率对应的充电电流也会发作变革,假如接纳原额定容量对应的电流对电池停止充电,电池的极化征象以及发烧征象严峻。因而,需求对老化后的电池停止容量改正,同时对充电电流停止改正,才气包管电池充电的宁静性以及无损性。

  本创造需处理的成绩是针对动力锂离子电池特征供给一种改良型CC-CV充电办法,有用进步电池的充电容量以及充电服从,统筹电池长命命与高效操纵。

  为处理上述成绩,本创造所采纳的根本手艺计划为改良型动力锂离子电池CC-CV充电办法,其步调为 (1)起首接纳0.1C~0.3C电流对锂离子电池停止预充电; (2)当充电容量到达电池总容量的5%时,提拔充电电流进入恒流充电阶段; (3)当电池极化电压渐变时,进入恒压充电阶段。

  详细的,所述恒流充电阶段的电流取ICC=(KT×KC)×(KA×CN)=KC′×CA,此中,KC′暗示电池的实践倍率系数,KC′=KC×KT,KC为电池常温充放电倍率,KT为电池的温度系数;CA暗示电池的实践容量,CA=KA×CN,CN为电池的额定容量,KA为电池的容量阑珊系数。

  所述电池在情况温度为20-45℃时,电池的温度系数取KT=1,电池常温充放电倍率取KC=(0.5~1)。

  与现有手艺比拟,所述办法充实思索电池外特征参数,统筹电池充电服从以及利用寿命,其详细无益结果为(1)所述充电办法的预充电历程可以减缓电池极化电压回升率,将电流应力降到最低,制止在初始阶段电池因为电流承受才能较弱酿成的容量丧失以及极化增长;(2)所述办法按照外界温度恰当调解恒流充电阶段电流,进一步进步电池充电宁静性以及充电服从;(3)所述办法挑选电池极化电压的渐变拐点作为恒流阶段进入恒压阶段的肇端点,使极化电压平台低落,低落了恒压阶段的充电电压,增长了恒压阶段充电电流的调解空间,有用耽误电池利用寿命。

  动力锂离子电池在充电初始阶段极化电压增长很快,预充电可以减缓极化电压回升率,将电流应力降到最低,制止在初始阶段电池因为电流承受才能较弱酿成的容量丧失以及极化增长。在预充电环节中,电池的充电电流接纳0.1C最好,当充电容量到达5%时,电池的充电电流降低进入恒流充电阶段。

  (二)进入恒流充电。电池的倍率特征是受温度影响的,情况温度在20℃-45℃之间时,电池的导流性以及倍率特征均较好;而在0℃下列或50℃以上时,电池外部活性物资南北极征象较着高温时电池活性较弱,电池极化内阻较大,嵌锂艰难;低温状况电池活性太强,南北极不不变,易发作热失控以及容量阑珊,因而,恒流充电阶段的充电电流需求随温度停止恰当的改正。

  本创造恒流充电电流改正抒发式ICC=KC×CN;此中KC暗示电池的常温充放电倍率系数,CN暗示电池的额定容量。

  当电池从预充电进入恒流充电后,起首按照实践电池容量阑珊系数KA改正电池的实践容量,电池的实践容量即是电池的额定容量CN乘以电池的容量阑珊系数KA,即CA=KA×CN。

  其次按照电池的温度改正电池的充放电倍率,电池实践的充放电倍率即是电池常温充放电倍率乘以电池的温度系数KT,即KC′=KC×KT; 颠末两步改正后,可获患上恒流充电电流的终极抒发式为 ICC=(KT×KC)×(KA×CN)=KC′×CA; 此中0<KT<1,0<KC<1,0<KA<1,KC′暗示电池的实践倍率系数,CA暗示电池的实践容量。

  上式中电池的充电倍率特征由温度决议,温度差别时,电池充电倍率差别;电池的实践容量决议于电池的容量阑珊系数,差别老化水平的电池,实践容量有差别。

  电池在最好温度(20℃-45℃)状况下,电池的温度系数KT=1,最好温度充电电流为 ICC=KC×(KA×CN)=KC×CA,则充电电流决议于电池的最好倍率系数以及实践容量。

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  因而,本创造在外界温度为20℃-45℃时,恒流阶段接纳的充电电流公式为ICC=KC×CA;KC暗示电池的常温充放电倍率系数,CA暗示电池的实践容量,凡是Kc取0.5-1。

  (三)当电池极化电压渐变时,进入恒压充电阶段。挑选电池极化电压的渐变拐点作为恒流阶段进入恒流阶段的肇端点,能够低落电池的充电上限电压,进而收缩电池的充电工夫,耽误电池的利用寿命。

  本创造接纳下述方法对电池极化电压停止在线)内阻计较处于恒流充电形态的电池忽然停充电时,测试电池的瞬时电压跌落以及电池的规复历程,按照静置辨认法道理,任取两点电压以及电流值,获患上电池内阻Rd=(V1-V2)/(I1-I2)。

  (2)OCV-SOC(电池开路电压与盈余容量)曲线处置经由过程尝试对电池的OCV-SOC特征曲线停止有序距离点丈量,并根据丈量点对全部OCV-SOC曲线停止分段线性化处置,可患上 上式为SOC的分段函数,其可以对电池开路电压曲线停止分段线性形貌,简化曲线的庞大性。此中H(i),B(i),i=0,1,2……19别离为各段曲线的斜率以及在Y轴上的截距。

  (3)极化电压在线跟踪经由过程丈量电池的端电压,预算电池的荷电形态SOC,操纵开路电压曲线,可患上UP=UO-UOCV-UR=UO-f(SOC)-I×Rd,此中,UOCV电池的开路电压,UR为欧姆压降。因而,经由过程此式及时在线计较电池的极化电压Up。

  本创造经由过程上述三步对电池的极化电压停止在线跟踪辨认,判定极化电压的及时形态,挑选极化电压平台前期的渐变点作为降电流的工夫点。

  如图1,为本创造所述改良办法充电曲线图。从图能够看出,本创造所述改良型CC-CV充电办法统筹了电池充电服从以及充电寿命,其经由过程在电池充电肇端阶段及完毕的恒压充电阶段电压停止限定,削弱了电池两头效应答电池寿命的影响;同时在电池荷电量高时增大充电电流,进步电池充电服从。

  2.按照权益请求1所述的改良型动力锂离子电池CC-CV充电办法,其特性在于所述恒流充电阶段的电流ICC=(KT×KC)×(KA×CN)=KC′×CA,此中,KC′暗示电池的实践倍率系数,KC′=KC×KT,KC为电池常温充放电倍率,KT为电池的温度系数;CA暗示电池的实践容量,CA=KA×CN,CN为电池的额定容量,KA为电池的容量阑珊系数。

  3.按照权益请求2所述的改良型动力锂离子电池CC-CV充电办法,其特性在于所述电池在情况温度为20-45℃时,电池的温度系数取KT=1,电池常温充放电倍率取KC=(0.5~1)。

  4.按照权益请求1所述的改良型动力锂离子电池CC-CV充电办法,其特性在于步调(3)所述的电池极化电压渐变点的辨认办法是

  b、对电池的外电压OCV-SOC特征曲线停止有序距离点丈量,根据丈量点将OCV-SOC曲线停止分段线性化处置,患上SOC的分段函数

  c、按照UP=UO-UOCV-UR=UO-f(SOC)-I×Rd及时在线计较电池的极化电压Up,UOCV电池的开路电压,UR为欧姆压降,辨认极化电压渐变点。

  本创造触及锂离子电池手艺范畴,详细触及改良型动力锂离子电池CC-CV充电办法。所述充电办法,起首接纳0.1C~0.3C电流对锂离子电池停止预充电;当充电容量到达电池总容量的5%时,提拔充电电流进入恒流充电阶段;当电池极化电压渐变时,进入恒压充电阶段;所述电池在情况温度为20-45℃时,恒流阶段接纳的充电电流公式为ICC=KC×CA;KC暗示电池的常温充放电倍率系数,CA暗示电池的实践容量,凡是Kc取0.5~1。所述办法充实思索电池外特征参数,统筹电池充电服从以及利用寿命。

  创造者冯大明, 刘飞, 阮旭松, 张维戈, 王占国, 文锋, 温家鹏 申请人:惠州市亿能电子无限公司, 北京交通大学

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