一種鎳氫電池組恆壓充電方法
2023-11-11 00:36:47 1
專利名稱：：一種鎳氫電池組恆壓充電方法一種鎳氫電池組恆壓充電方法所屬領域本發明涉及一種在鎳氫電池組上進行恆壓充電的方法
背景技術：
：隨著電動車用動力電源系統和各種大型儲能電網裝置的應用，鎳氫電池組採用恆流充電方法和上述充電截止控制條件與產品整體設計配置不適應，鎳氫電池組通常釆用恆流充電方法為，其充電截止控制條件為充電時間(t)、電池溫度(dT/dt、AT)、電池電壓變化-AV等。而傳統的恆壓充電轉浮充方法直接應用於鎳氫電池組充電和充電截止條件控制存在如下缺陷1)、高溫時，鎳氫電池組容易被過充電使得電池內壓升高，可能造成電解液外洩而導致絕緣下降和破壞，嚴重時甚至會發生起弧，從而限制使用和性能衰減。2)、低溫時，鎳氫電池組欠充電有效儲電能量少影響正常使用。3)、當鎳氫電池組有若干個低/零電壓時，會誘發熱失控，影響蓄電池的使用安全。
發明內容針對以上缺陷，本發明的主要目的是在於提供一種適用於電動車、電網、機車用的其充電方式採用非線性恆壓充電方式。本發明的另外目的在於串聯式的鎳氫蓄電池組中出現有若干個低/零電壓時，採用非線性恆壓充電方式可避免熱失控，確保蓄電池使用安全。本發明的目的是這樣實現的一種鎳氫電池組恆壓充電方法，所述的充電方法在恆壓充電條件下當滿足4種判別模式中任何一種狀態參數時停止充電，可以使通過串聯方式鎳氫蓄電池組在整個充電過程中充到最大容量並且安全可靠，其判定模式1)、蓄電池組的充電電壓呈逐漸上升逼近充電恆壓設定值而充電電流呈連續下降趨勢其電流與時間的變化率dl/dt的絕對值小於等於0.25—0.01。2)、充電電流出現+AI，即充電電流出現不減反增時必須立刻停止充電過程，+AI取值範圍0.01-0.IOC。3)、電池荷電量SOC估值大於93。/。。4)、單次充電持續時間大於l小時。本發明所述的恆壓充電的最大電流不大於2C，適用於對蓄電池組中含有0壓單體蓄電池進行恆壓充電，也適用對蓄電池組中不含有O壓單體蓄電池進行恆壓充電，適用在-30—55'C下對蓄電池組進行恆壓充電。採用以上技術方案後，本發明通過研究安全和效率相結合的電池組控制策略，從技術和控制層面上提出一種可行的鎳氫蓄電池組恆壓充電策略及控制方法，提高鎳氫蓄電池組的使用安全裕度，從而達到保證車輛電源系統和儲能電網系統在試驗中穩定性和可靠性。下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖l為本發明的結構示意圖。圖2為非線性恆壓充電方式電壓與溫度的關係。具體實施例方式根據圖l、圖2所示，一種鎳氫電池組恆壓充電方法，所述的充電方法在恆壓充電條件下當滿足4種判別模式中任何一種狀態參數時停止充電，在鎳氫電池組設定恆壓充電電壓數值門檻、最大充電電流選擇2C倍率及以下時，以下情況下通過判別模式可以使通過串聯方式鎳氫蓄電池組在整個充電過程中充到最大容量並且安全可靠，其判定模式1)、蓄電池組的充電電壓呈逐漸上升逼近充電恆壓設定值而充電電流呈連4頁續下降趨勢其電流與時間的變化率dl/dt的絕對值小於等於0.25—0.01。2)、充電電流出現+AI，即充電電流出現不減反增時必須立刻停止充電過程，+AI取值範圍0.01-0.IOC。3)、電池荷電量SOC估值大於93。/。。4)、單次充電持續時間大於l小時。本發明所述的恆壓充電的最大電流不大於2C，適用於對蓄電池組中含有0壓單體蓄電池進行恆壓充電，也適用對蓄電池組中不含有O壓單體蓄電池進行恆壓充電，適用在-3055'C下對蓄電池組進行恆壓充電。與以往恆壓充電方式的對比詳細闡述1、以往釆用充電電壓與環境溫度線性的恆壓充電控制的缺點實際情況為鎳氫電池的容量和電化學反應速率與溫度的關係並非完全呈線性，而是在低溫時變化率更大些，以往釆用線性關係進行恆壓充電就會出現不是高溫就是低溫即總有一端難以達到希望的安全和效率相結合的充電儲電量。非線性恆壓充電控制數學方程式如下Vcha=V。+(Ax1(T5)xT2BxTV。一蓄電池組在常溫條件((TC)的設置充電電壓值(V)。A取值6—3B取值0.Ol—O.001。2、以往釆用不限制最大充電電流存在的缺點實際情況下鎳氫電池組的荷電量、電池的容量、充電時間、溫度是限制最大充電電流，如果不限制最大充電電流就會增加出現超出電池內部氧複合反應能力的風險，電池安全閥頻繁開啟；而採用適當的充電倍率及既可以實現快充又將減少出現超出電池內部氧複合反應能力的風險，防止電池安全閥開啟。本發明限制最大充電電流選擇2C倍率左右以1C為宜。3、以往不釆用恆壓充電截止判別控制存在的缺點1)、在整個充電過程中蓄電池組中沒有O壓蓄電池時，充電電壓呈逐漸上升逼近充電恆壓設定值而充電電流呈連續下降趨勢，當不控制dl/dt或S0C或時間時，蓄電池就會過充電，導致負反應熱量大量的積累，對蓄電池的壽命產生壞影響。2)、在整個充電過程中蓄電池組中有0壓蓄電池時，充電電流即使出現+△I即充電電流出現不減反增情況，當不控制+AI仍然繼續充電，蓄電池就會過充電，導致負反應熱量大量的積累，熱失控就會發生，蓄電池提前報廢。實施例一以下通過實驗方法測定在蓄電池組中所有蓄電池都正常情況下進行恆壓充電試驗1、釆用傳統的線性恆壓充電方式進行充電1.1、釆用Digatron(400A600V)電池組綜合測試儀進行試驗，蓄電池的標稱電壓336V，額定容量60Ah,在環境溫度25土5。C下，先將蓄電池組中每個單體的電壓放電到1.0V，然後，在420V下恆壓充電，當電流達到9A時，停止充電；擱置30min，用18A放電到30V,試驗結果見表一。1.2、在環境-25士5。C下，先將蓄電池組中每個單體的電壓放電到l.OV，然後，在420V下恆壓充電，當電流達到9A時，停止充電；擱置30min，用18A放電到30V,檢測蓄電池的放電容量和轉化效率。試驗結果見表一。1.3在環境50土5。C下，先將蓄電池組中每個單體的電壓放電到1.0V，然後，在420V下恆壓充電，當電流達到9A時，停止充電；擱置30min，用18A放電到30V，檢測蓄電池的放電容量和轉化效率。試驗結果見表一。2、釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電2.1、釆用Digatron(400A600V)電池組綜合測試儀進行試驗，蓄電池的標稱電壓336V,額定容量60Ah，在環境溫度25士5。C下，先將蓄電池組中每個單體的電壓放電到1.0V，然後，在釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電，充電電流限制在60A,當滿足本發明的非線性恆壓充電終止條件時停止充電；擱置30min，用18A放電到30V,試驗結果見表一。2.2、在環境-25土5。C下，先將蓄電池組中每個單體的電壓放電到1.0V，然後，在釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電，充電電流限制在60A，當滿足本發明的非線性恆壓充電終止條件時停止充電；擱置30min，用18A放電到30V，試驗結果見表一。2.3、在環境50土5。C下，先將蓄電池組中每個單體的電壓放電到l.OV,然後，在釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電，充電電流限制在60A,當滿足本發明的非線性恆壓充電終止條件時停止充電；擱置30min，用18A放電到30V。試驗結果見表一。實施例二以下通過實驗方法測定在蓄電池組中所有蓄電池中存在3個0壓蓄電池情況下進行恆壓充電試驗1.1、釆用Digatron(400A600V)電池組綜合測試儀進行試驗，蓄電池的標稱電壓336V,額定容量60Ah，在環境溫度25士5。C下，先將蓄電池組中278個單體的電壓分別放電到1.OV,然後，在420V下恆壓充電，當電流達到9A時，停止充電；擱置30min,用18A放電到30V，試驗結果見表一。1.2、在環境-25士5。C下，先將蓄電池組中278個單體的電壓分別放電到l.OV,,然後，在420V下恆壓充電，當電流達到9A時，停止充電；擱置30min，用18A放電到30V，檢測蓄電池的放電容量和轉化效率。試驗結果見表一。71.3在環境50土5。C下，先將蓄電池組中278個單體的電壓分別放電到1.0V，然後，在420V下恆壓充電，當電流達到9A時，停止充電；擱置30min，用18A放電到30V，檢測蓄電池的放電容量和轉化效率。試驗結果見表一。表一tableseeoriginaldocumentpage82、釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電2.1、釆用Digatron(400A600V)電池組綜合測試儀進行試驗，蓄電池的標稱電壓336V,額定容量60Ah,在環境溫度25士5。C下，先將蓄電池組中278個單體的電壓分別放電到1.0V，，然後，在釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電，充電電流限制在60A,當滿足本發明的非線性恆壓充電終止條件時停止充電，停止充電；擱置30min，用18A放電到30V，試驗結果見表二。2.2、在環境-25土5。C下，先將蓄電池組中278個單體的電壓分別放電到l.OV,然後，在釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電，充電電流限制在60A，當滿足本發明的非線性恆壓充電終止條件時停止充電；擱置30min,用18A放電到30V，試驗結果見表二。2.3、在環境50土5。C下，先將蓄電池組中278個單體的電壓分別放電到l.OV，然後，在釆用本發明的非線性恆壓充電方式進行充電，充電電流限制在60A,當滿足本發明的非線性恆壓充電終止條件時停止充電；擱置30min，用18A放電到30V。試驗結果見表二。表二比較例比較例比較例發明例發明例發明例1.11.21.32.12.22.3放電容量％9481/959387安全閥是否開//開啟///啟電池溫電池的溫升正常正常度超過65。C熱失控正常正常正常9權利要求1、一種鎳氫電池組恆壓充電方法，其特徵是所述的充電方法在恆壓充電條件下當滿足4種判別模式中任何一種狀態參數時停止充電，可以使通過串聯方式鎳氫蓄電池組在整個充電過程中充到最大容量並且安全可靠，其判定模式1)、蓄電池組的充電電壓呈逐漸上升逼近充電恆壓設定值而充電電流呈連續下降趨勢其電流與時間的變化率dI/dt的絕對值小於等於0.25-0.01。2)、充電電流出現+ΔI，即充電電流出現不減反增時必須立刻停止充電過程，+ΔI取值範圍0.01-0.10C。3)、電池荷電量SOC估值大於93％。4)、單次充電持續時間大於1小時。2、根據權利要求l所述的恆壓充電方法，其特徵是恆壓充電的最大電流不大於2C。3、根據權利要求l或2所述的恆壓充電方法，其特徵是適用於對蓄電池組中含有O壓單體蓄電池進行恆壓充電。4、根據權利要求l或2所述的恆壓充電方法，其特徵是適用於對蓄電池組中不含有O壓單體蓄電池進行恆壓充電。5、根據權利要求1或2或3或4中所述的恆壓充電方法，其特徵是適用在-3055'C下對蓄電池組進行恆壓充電。全文摘要本發明涉及一種鎳氫電池組恆壓充電方法，所述的充電方法在恆壓充電條件下當滿足4種判別模式中任何一種狀態參數時停止充電，在鎳氫電池組設定恆壓充電電壓數值門檻、最大充電電流選擇2C倍率及以下時，以下情況下通過判別模式可以使通過串聯方式鎳氫蓄電池組在整個充電過程中充到最大容量並且安全可靠，其判定模式1)蓄電池組的充電電壓呈逐漸上升逼近充電恆壓設定值而充電電流呈連續下降趨勢其電流與時間的變化率dI/dt的絕對值小於等於0.25-0.01。2)充電電流出現+ΔI，即充電電流出現不減反增時必須立刻停止充電過程，+ΔI取值範圍0.01-0.10C。3)電池荷電量SOC估值大於93％。4)單次充電持續時間大於1小時。本發明所述的恆壓充電的最大電流不大於2C，適用於對蓄電池組中含有0壓單體蓄電池進行恆壓充電，也適用對蓄電池組中不含有0壓單體蓄電池進行恆壓充電，適用在-30～55℃下對蓄電池組進行恆壓充電。文檔編號H01M10/44GK101651240SQ20091016856公開日2010年2月17日申請日期2009年8月19日優先權日2009年8月19日發明者匡德志,祥宋,葛建生申請人:江蘇春蘭清潔能源研究院有限公司