一種鋰離子電池包的放電控制方法
【專利摘要】本申請提供一種鋰離子電池包的放電控制方法，對電池包內的單節電壓進行采樣、檢測，計算出單節電壓的最小值；當所述單節電壓的最小值達到預設的單體電池的放電終止電壓時，控制負載切斷放電回路，停止放電。相比現有技術的人為設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，并能夠防止單節電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環壽命縮短的現象。
【專利說明】
一種鋰離子電池包的放電控制方法
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種鋰離子電池包的放電控制方法。
【背景技術】
[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，電池包往往由數千個單體電池，通過串并聯組成。若干個單體電池并聯，形成若干個節點，相鄰兩個節點的電壓，近似等于單體電池的電壓。以下簡稱為單節電壓。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(BMS)，均衡單體電池的電壓，對電池的關鍵參數，如電池包的電壓，電流，內部的溫度進行監控。充電時，電池包的總電壓超過人為設定的電池充電終止電壓，就認為形成過充，放電時，總電壓低于人為設定電池放電終止電壓，就認為形成過放。而過充和過放，都會影響電池的分子結構。造成鋰離子電池的容量衰減，循環壽命縮短。
[0003]現在的充電，是預先人為設定充電終止電壓，這個總電壓等于電池包串聯的電池節數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，如廠家規定單體電池的充電終止電壓是4.2V，設定充電參數時，人為設定成4.1V，假設電池包由13個單節電池串聯而成，設定的充電電壓為:13*4.1V = 53.3V，當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，也是人為設定放電終止電壓，同樣留有充分余地，達到這個設定的放電電壓，控制切斷放電回路，停止放電。實際上，生產廠單體電池放電終止電壓為2.5V，人為設定時，假設電池包由13個單節電池串聯而成，人為設定的放電終止電壓為:13*3.05V =39.65V，當電池放電到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，人為設定的工作電壓平臺，只有53.3￥-39.65￥=13.65￥。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種提高鋰離子電池包比容量的放電控制方法。
[0006]為解決以上技術問題，本發明采取如下技術方案:
[0007]鋰離子電池電源管理系統的電壓控制方法，對電池包內的單節電壓進行采樣、檢測，計算出單節電壓的最小值；當所述單節電壓的最小值達到預設的單體電池的放電終止電壓時，控制負載切斷放電回路，停止放電。
[0008]優選地，所述單節電壓對應多個并聯的單體電池。
[0009]優選地，由BMS對電池包內的單節電池的電壓進行采樣、檢測，計算出單節電池的電壓的最小值;且當所述單節電池的電壓的最小值達到預設的單體電池的放電終止電壓時，由BMS控制負載切斷放電回路，停止放電。
[0010]優選地，所述預設的放電終止電壓為鋰離子電池生產廠規定的單體電池的放電終止電壓。
[0011]優選地，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]優選地，組成電池包的單體電池的放電終止電壓為電池生產廠的規格書確定。
[0014]由于以上技術方案的采用，本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0015]本發明所要解決的技術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，根據單節電池的電壓的最小值進行控制，控制放電終止。在所有的單節電池的電壓中，只要有一個單節電池的電壓達到放電終止電壓，立刻切斷放電回路，停止放電。相比現有技術的人為設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，并能夠防止單節電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環壽命縮短的現象。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發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為本發明所述的鋰離子電池包的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。應理解，這些實施例是用于說明本發明的基本原理、主要特征和優點，而本發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具體要求做進一步調整，未注明的實施條件通常為常規實驗中的條件。
[0019]本發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，測量的單節電壓近似為單體電池的電壓，由于電池的不均衡性，取所有單節電壓中的最小值，作為終止放電的基準。根據電池包內，單節電壓的最小值，終止放電，BMS作為電源管理系統，兼顧各種應用要求，大電流負載放電結束，小電流還能繼續放電。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不可以把某些負荷對供電的欠壓保護的要求，作為放電終止電壓。欠壓保護應該在專用控制器中設置，不是電源管理系統BMS的職責范圍。
[0020]充電時，通過BMS對電池包內串聯的所有單節電壓定時進行掃描，得出單節電壓中的最大值;當單節電壓的最大值接近單體電池的充電終止電壓時，通過BMS發出警報通知充電設備停止充電，電池極化消除，減小充電電流，電池電壓下降，繼續充電，隨著電池電壓上升，這個單節電壓再次接近單體電池的充電終止電壓，BMS再次發出報警通知充電設備停止充電，電池極化消除，減小充電電流，重復上述步驟，當充電電流低至設定值時，結束充電。這樣動態控制充電電流，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，根據每個單體電池的充電終止電壓設定充電設備的充電激勵總電壓，可以根據每個單體電池的充電終止電壓，來計算、設定總電壓，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對電池包內串聯的所有單節電壓進行掃描，得出單節電壓中的最小值；負載放電時，當單節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，并能夠防止單節電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環壽命縮短的現象。
[0022]如圖2所示，以電池包由13串單節電池串聯為例，每串單節電池由8節單體電池并聯，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:串聯的單節電池的節數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，所有單節電壓中的最大單節電壓，接近生產廠規定的單體充電終止電壓4.2V時，BMS發出信號，充電設備收到該信號后，立刻中止充電，并減小充電電流，電池消除極化后，電壓下降，充電設備繼續給電池充電。當BMS再次檢測、發現，單節電壓的最大值接近充電終止電壓時，再次發出信號，充電設備再次中止充電并減小電流，重復該充電過程，當電流小到某一程度，結束充電。采用這種方法，動態控制充電電流電壓。放電時，根據單節電壓的最小值，控制放電終止。13串串聯的單節電池中，只要有一串單節電池的電壓達到放電終止電壓2.5V，立刻切斷放電回路，停止放電。
[0024]采用本發明的電壓管理方法，動態控制電池的充電和放電，排除單節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。與現有技術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。而現有技術中的降低電池組的充電電壓的電池管理方法，與這一目標是背道而馳的。相比現有技術的人為設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，并能夠防止單節電池因過放而造成鋰離子電池的容量衰減，循環壽命縮短的現象。
[0026]以上對本發明做了詳盡的描述，實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想，其目的在于讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鋰離子電池包的放電控制方法，其特征在于: 對電池包內的單節電壓進行采樣、檢測，計算出單節電壓的最小值；當所述單節電壓的最小值達到預設的單體電池的放電終止電壓時，控制負載切斷放電回路，停止放電。2.根據權利要求1所述的放電控制方法，其特征在于，所述單節電壓對應多個并聯的單體電池。3.根據權利要求1或2所述的放電控制方法，其特征在于，由BMS對電池包內的單節電池的電壓進行采樣、檢測，計算出單節電池的電壓的最小值； 且當所述單節電池的電壓的最小值達到預設的單體電池的放電終止電壓時，由BMS控制負載切斷放電回路，停止放電。4.根據權利要求1或2所述的放電控制方法，其特征在于，所述預設的放電終止電壓為鋰離子電池生產廠規定的單體電池的放電終止電壓。5.根據權利要求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
【發明人】袁光輝
【申請人】江蘇聚合新能源科技有限公司, 袁光輝