一種電池組工作方法

2023-05-04 22:15:46 3

專利名稱：一種電池組工作方法
技術領域：
本發明涉及電池組在電動自行車、電動汽車、電動船、電動飛機和潛艇等任何採用
電池的電動設備上的工作方法，包括充電方法和放電方法，同時通過充電機和電源管理系 統來滿足上述充、放電方法要求。
背景技術：
電池應用到電動設備上，由於和電動設備的額定電壓相差甚遠，所以電池必須串 並聯成組工作。鉛酸電池單體容量大小齊全，一般選擇相應的容量串聯就可以，但鋰離子單 體電池出於一致性和安全性等原因考慮，單體電池一般不夠大，大多情況下需要串並聯一 起工作。電池組在串、並聯工作條件下，單體電池內阻、容量、電壓等參數的一致性差異，將 會極大的影響電池組的工作效率，特別在大電流放電條件下，相對較差的單體電池會加速 劣化，影響電池組的壽命，同時最終導致劣化電池反極，出現安全問題。 鋰離子電池有相當好的倍率放電特性，特別是磷酸鐵鋰電池，但電池放電倍率越 高，電池溫升越高，壓降越大，倍率放電容量越小，同時對電池的損害越大。鉛酸電池即使在 1小時率放電的條件下，放電容量只是50小時率放電容量的50% 60%，大電流放電特性
明顯較差。 電池組使用的另一個瓶頸是循環壽命，鉛酸電池一般在500次左右；鋰離子電池 單體電池循環壽命很好，如鈷酸鋰為正極材料的鋰離子單體電池，目前可以做到800次循 環壽命，三元材料為正極的鋰離子單體電池，可做到1000次循環壽命，磷酸鐵鋰為正極材 料的鋰離子單體電池，可做到2000次循環壽命；但鈷酸鋰電池很少做成電池組，主要是安 全性問題，三元材料電池組，目前循環壽命不超過300次，磷酸鐵鋰電池組，循環壽命也不 超過500次。

發明內容
本發明的目的是提供一種電池組的工作方法，所述工作方法包括電池組的充電方 法和放電方法，使用該方法對電池組進行充、放電，可降低電池內濃差極化，減少電池組發 熱，減緩電池劣化現象，從而提高電池組的安全性能，倍率充、放電性能，同時延長電池組的 循環壽命。 本發明的另一個目的是提供一種充電機和電源管理系統，該充電機和電源管理系
統，可以確保電池組實現本發現所述工作方法。 為實現以上目的，本發明包含 充電方法、放電方法和確保電池組充、放電方法的充電機和電源管理系統。
所述充電方法包括方波充電方法和連續漸加(漸減)充電方法。
所述方波充電方法包括間隙方波充電方法和階梯方波充電方法。方波充電方法包 含但不僅限於圖l，縱坐標為電池組的充電電流，橫坐標為電池組的充電時間。隨著充電電 流I大小變化，充電時間tl和靜置時間t2也隨之改變。階梯方波充電方法，包含但不僅限於圖2，縱坐標為電池組的充電電流，橫坐標為電池組的充電時間。隨著充電電流I大小變 化，方波漸增充電時間tl和方波漸減充電時間t2也隨之改變。 所述連續漸加(漸減)充電方法包括線性連續漸加(漸減)充電方法，包含但不 僅限於圖3，和非線性連續漸加(漸減)充電方法，包含但不僅限於圖4。縱坐標為電池組 的充電電流，橫坐標為電池組的充電時間。隨著充電電流I大小變化，電池組線性連續漸加 (漸減)斜率和非線性連續漸加(漸減)周期間隔變化也隨之改變。 所述放電方法包括方波放電方法和連續漸減(漸加)放電方法。由於用電設備 工作的連續性，本放電方法限於用電設備同時配備可獨立工作的電池小組大於壹組的電池組。 所述方波放電方法包括間隙方波放電方法和階梯方波放電方法。間隙方波放電方 法包含但不僅限於圖5，縱坐標為電池組的放電電流，橫坐標為電池組的放電時間。隨著放 電電流I大小變化，放電時間tl和靜置時間t2也隨之改變。階梯方波放電方法，包含但不 僅限於圖6，縱坐標為電池組的放電電流，橫坐標為電池組的放電時間。隨著放電電流I大 小變化，階梯方波漸減放電時間tl和階梯方波漸增放電時間t2也隨之改變。
所述連續漸減(漸加)放電方法包括線性連續漸減(漸加)放電方法，包含但不 僅限於圖7，和非線性連續漸減(連續漸加)放電方法，包含但不僅限於圖8。縱坐標為電 池組的放電電流，橫坐標為電池組的放電時間。隨著放電電流I大小變化，電池組線性連續 漸減(連續漸加)斜率和非線性連續漸減(連續漸加)周期間隔變化也隨之改變。
所述充電機可以實現方波充電方法和連續漸加(漸減)充電方法中的至少一種。
所述電源管理系統可以實現方波放電方法和連續漸減(漸加)放電方法中的至少 一種。
具體實施例方式
下面通過適當的實施例來說明本發明，但本發明不受這些實施例的任何限定，在 不改變本發明主要特徵的範圍內可以進行適當的變更來實施。 在實施例1-4和比較例1-2中，採用鉛酸畜電池組；實施例5-6和比較例3-4中， 採用鋰離子電池組。 實施例一、電動自行車用鉛酸畜電池組充電方法 採用階梯方波充電方法使用，電池組電壓48V，容量12Ah，電池組充電時間3小時
充滿，電池組循環壽命達到800次。 實施例二、電動汽車用鉛酸畜電池組充電方法 採用非線性連續漸加(漸減)充電方法充電使用，電池組電壓200V，容量150Ah， 續駛裡程300km，電池組充電時間3小時充滿，電池組循環壽命達到600次。
實施例三、電動汽車用鉛酸畜電池組放電方法 採用間隙方波放電方法，電池組分成兩個獨立的小組，各小組電池電壓200V，容量 75Ah，各小組順序放電時間10min，順序靜置時間10min，續駛裡程410km，累計循環壽命600 次。 實施例四、電動船用鉛酸畜電池組放電方法 採用間隙方波放電方法，電池組分成四個獨立的小組，各小組電池電壓200V，容量100Ah，各小組順序放電時間5min，順序靜置時間15min，續駛裡程300km，電池組循環壽命 達到800次。 比較例一、電動自行車用鉛酸畜電池組充電方法 採用恆流充電方法使用，電池組電壓48V，容量12Ah，電池組充電時間6小時充滿， 電池組累計循環壽命350次。 比較例二、電動汽車用鉛酸畜電池組放電方法 採用恆流充電方法使用，電池組電壓200V，容量150Ah，續駛裡程300km，電池組充
電時間6小時充滿，電池組循環壽命300次。 實施例五、電動自行車用鋰離子電池組充電方法 採用間隙方波充電方法使用，電池組採用錳酸鋰正極材料，標稱電壓48V，容量 12Ah，電池組充電時間1. 5小時充滿，電池組循環壽命達到600次。
實施例六、電動汽車用鋰離子電池組放電方法 採用間隙方波放電方法，電池組分成兩個獨立的小組，各小組電池電壓200V，容量 75Ah，各小組順序放電時間5min，順序靜置時間5min，續駛裡程460km，電池組循環壽命650 次。 比較例三、電動自行車用鋰離子電池組充電方法 採用恆流轉恆壓充電方法使用，電池組採用錳酸鋰正極材料，標稱電壓48V，容量 12Ah，電池組充電時間1. 5小時充滿，電池組循環壽命300次。
比較例四、電動汽車用鋰離子電池組放電方法 採用恆流放電方法，電池組電壓200V，容量150Ah，續駛裡程400km，電池組循環壽 命400次。


圖1是電池組間隙方波充電方法； 圖2是電池組階梯方波充電方法； 圖3是電池組線性連續漸加(漸減)充電方法； 圖4是電池組非線性連續漸加(漸減)充電方法； 圖5是電池組間隙方波放電方法； 圖6是電池組階梯方波放電方法； 圖7是電池組線性連續漸減(漸加)放電方法； 圖8是電池組非線性連續漸減(漸加)放電方法。
權利要求
一種電池組工作方法，其包含電池組充電方法和放電方法，和實現本發明工作方法所採用的充電機和電源管理系統；
2. 如權利要求l所述的充電方法，包括方波充電方法和連續漸加(漸減)充電方法； 放電方法包括方波放電方法和連續漸減(漸加)放電方法；
3. 如權利要求1所述的電池組，包含但不僅限於鉛酸電池組、鋰離子電池組、鎳鎘電池 組、鎳氫電池組；
4. 如權利要求2所述的方波充電方法包括間隙方波充電方法和階梯方波充電方法；連 續漸加(漸減)充電方法包括線性連續漸加(漸減)充電方法和非線性連續漸加(漸減) 充電方法；
5. 如權利要求2所述的方波放電方法包括間隙方波放電方法和階梯方波放電方法；連 續漸減(漸加)放電方法包括線性連續漸減(漸加)放電方法和非線性連續漸減(漸加) 放電方法；
6. 如權利要求4所述的間隙方波充電方法，是指電池組在恆流充電過程中，穿插有很 多靜置過程，靜置次數的多少和靜置時間的長短與充電電流的大小有關；階梯方波充電方 法，是指電池組在充電過程中，電流一個臺階一個臺階的升高(或降低)，隨後又一個臺階 一個臺階的降低(或升高)，中間可以穿插有靜置過程，靜置次數的多少和靜置時間的長短 與電池的種類有關；
7. 如權利要求4所述的線性連續漸加(漸減)充電方法，是指電池組在充電過程中，電 流呈線性升高(或降低)，隨後又呈線性降低(或升高)，中間可以穿插有靜置過程，靜置次 數的多少和靜置時間的長短與電池的種類有關；非線性連續漸加(漸減)充電方法，是指電 池組在充電過程中，電流呈非線性升高(或降低)，隨後又呈非線性降低(或升高)，非線性 曲線可以是正弦曲線、正切曲線等，中間可以穿插有靜置過程，靜置次數的多少和靜置時間 的長短與電池的種類有關；
8. 如權利要求5所述的間隙方波放電方法，是指電池組在恆流放電過程中，穿插有很 多靜置過程，靜置次數的多少和靜置時間的長短與電池組內獨立的小電池組數量及放電電 流的大小有關；階梯方波放電方法，是指電池組在放電過程中，電流一個臺階一個臺階的降 低(或升高)，隨後又一個臺階一個臺階的升高(或降低)，中間可以穿插有靜置過程，靜置 次數的多少和靜置時間的長短與放電電流的大小及電池的種類有關；
9. 如權利要求5所述線性連續漸減(漸加)放電方法，是指電池組在放電過程中，電流 呈線性降低(或升高)，隨後又呈線性升高(或降低)，中間可以穿插有靜置過程，靜置次數 的多少和靜置時間的長短與電池的種類有關；非線性連續漸減(漸加)放電方法，是指電池 組在放電過程中，電流呈非線性降低(或升高)，隨後又呈非線性升高(或降低)，非線性曲 線可以是餘弦曲線、餘切曲線等，中間可以穿插有靜置過程，靜置次數的多少和靜置時間的 長短與電池的種類有關。
全文摘要
本發明提供一種電池組的工作方法，所述工作方法包括電池組的充電方法和放電方法，充電方法包括方波充電方法和連續漸加(漸減)充電方法，放電方法包括方波放電方法和連續漸減(漸加)放電方法。使用該工作方法對電池組進行充、放電，可降低電池內濃差極化，減少電池組發熱，減緩電池劣化現象，從而提高電池組的安全性能，倍率充、放電性能，同時延長電池組的循環壽命。本發明同時提供一種充電機和電源管理系統，該充電機和電源管理系統，可以確保電池組實現本發明所述的電池組工作方法。
文檔編號H01M10/42GK101777672SQ20091025002
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者俞會根 申請人:俞會根