专利名称：动力锂电池及其串联组预充阶段的充电方法
技术领域：
本发明涉及到一种充电方法，尤其涉及到动力锂电池及其串联组预充阶段的充电 方法。
背景技术：
动力锂电池包括磷酸铁锂电池、钴酸锂电池等。磷酸铁锂电池具有安全性能好、循 环性能优异、体积小、重量轻、能高倍率充放电、没有环境污染、原料来源广泛等特点。但是， 由于锂原材料、制造工艺、人工技能水平等存在偏差，无论是功率型还是能量型动力电池都 存在一致性差的问题。因此，目前生产出来的动力锂电池不是电池不好，而是一致性不高。目前的各种充电器，采用常规的恒流、恒压、涓流等方法对锂电池进行充电，没有 一个对锂电池进行缓慢的预充电的过程，使得在充电初期都不可避免地对电池材料造成损 伤，大大缩短了锂电池的使用寿命。众所周知，单节锂电池的电压较低，实际使用时，都是通 过将多个锂电池串联在一起来获得实际需要的电压。目前的充电器在对串联在一起的锂电 池即锂电池串联组充电时，没有考虑到串联组中的锂电池之间的差异，而是将其作为一个 整体进行充电，使得串联组中的部分锂电池由于充电过快而受到损伤，大大缩短了锂电池 串联组的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以减小对锂电池材料损伤的动力锂电 池预充阶段的充电方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为动力锂电池预充阶段的充电方 法，其步骤为以恒流阶段的恒流电流I。为基准，以该锂电池的电压目标值减去1伏作为初 始电压，首先选用小于0. 31。的电流作为初始电流h进行充电，在整个预充阶段，周期性地 对锂电池的充电电压进行采样，当锂电池的充电电压<初始电压时，一直维持初始电流，而 当锂电池的充电电压减去初始电压得到的差值A V彡K时，其中K在0. 01 0. 1伏之间， 按照充电电流=I0+2(IC-I0) X AV得到下一周期的充电电流，直至充电电流达到恒流电流 I。，进入恒流阶段。所述的采样周期小于200毫秒。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可以防止串联组中的锂电池由于 过充而受到损伤的动力锂电池串联组预充阶段的充电方法。为解决上述的另一个技术问题，本发明采用的技术方案为对串联组中的每个锂 电池按照动力锂电池预充阶段的充电方法中所述的采样周期分别进行电压采样，按照动力 锂电池预充阶段的充电方法选取相同的初始电流Io，并采用相同的采样周期，在整个预充 阶段，在采样得到的电压值中选取最小值，按动力锂电池预充阶段的充电方法中的充电电 流的计算方法计算出充电电流，作为每个锂电池的充电电流，直至充电电流达到恒流电流
本发明的有益效果是本发明通过增加预充阶段，对锂电池缓慢地进行充电，从而大大减小了对锂电池材料的损伤，从而可以大大延长锂电池的使用寿命。而在对锂电池串 联组的锂电池进行充电时，充电电流按照最小的充电电压来计算充电电流，从而可以克服 因锂电池的不一致性而导致的部分锂电池充电过快而造成的损伤，从而延长了所述锂电池 串联组的使用寿命。
图1是本发明所述的充电方法的充电曲线图。图中1、充电电流线，2、充电电压线，3、电池容量线。
具体实施例方式下面结合附图，以40安时的磷酸铁锂电池为例来详细描述本发明的实施方案实施例一本发明所述的动力锂电池预充阶段的充电方法，其步骤为以恒流阶段的恒流电 流I。为基准，通常为电池容量的0. 25 0. 5C，这样，恒流阶段的充电电流即恒流电流Ic在 10 20安培之间，这里选取10安培作为恒流电流，以该锂电池的电压目标值减去1伏作为 初始电压，磷酸铁锂电池的额定值为3. 2伏，其电压目标值为3. 6V，因此其初始电压为2. 6 伏；如图1中的充电电流线1和充电电压线2所示，首先用10% Ic即1安培作为初始电流 Itl进行充电，在整个预充电阶段，按照5毫秒一个周期定期地对锂电池的充电电压即充电 时锂电池两端的电压进行采样，当锂电池的充电电压< 2. 6伏时，一直维持1安培的初始 电流不变，而当锂电池的充电电压减去初始电压得到的差值Δν彡K时，其中K在0. 01
0.1伏之间，这里的K不妨选取0. 02伏，按照充电电流=Ic^Z(Ici-Ici)X Δ V，即充电电流= 1+18 X Δ V得到下一周期的充电电流，比如说，AV为0. 3伏时，下一周期的充电电流为6. 4 安培，直至Δν为0.5伏时，充电电流达到恒流电流I。即10安培，这时进入恒流阶段。这 时，锂电池的电量通常在其容量最大值的5 10%之间——参见图1中的电池容量线3。实施例二本发明所述的动力锂电池预充阶段的充电方法，其步骤为以恒流阶段的恒流电 流I。为基准，通常为电池容量的0. 25 0. 5C，这样，恒流阶段的充电电流即恒流电流Ic在 10 20安培之间，这里选取20安培作为恒流电流，以该锂电池的电压目标值减去1伏作为 初始电压，磷酸铁锂电池的额定值为3. 2伏，其电压目标值为3. 6V，因此其初始电压为2. 6 伏；如图1中的充电电流线1和充电电压线2所示，首先用10% Ic即2安培作为初始电流
1。进行充电，在整个预充电阶段，按照180毫秒一个周期定期地对锂电池的充电电压即充 电时锂电池两端的电压进行采样，当锂电池的充电电压<2. 6伏时，一直维持2安培的初始 电流不变，而当锂电池的充电电压减去初始电压得到的差值Δν彡K时，其中K在0. 01 0. 1伏之间，这里的K不妨选取0. 02伏，按照充电电流=Ic^Z(Ici-Ici)X Δ V，即充电电流= 2+36 X Δ V得到下一周期的充电电流，比如说，AV为0. 2伏时，下一周期的充电电流为9. 2 安培，直至Δν为0.5伏时，充电电流达到恒流电流I。即20安培，这时进入恒流阶段。这 时，锂电池的电量通常在其容量最大值的5 10%之间——参见图1中的电池容量线3。本发明所述的动力锂电池串联组预充阶段的充电方法，其步骤为对串联组中的每个锂电池按照上述的采样周期分别进行电压采样，按照上述方法选取相同 的初始电流 k，并且采用相同的采样周期，在整个预充阶段，在采样得到的电压值中选取最小值，按照 所述的动力锂电池预充阶段的充电方法中的充电电流的计算方法计算出充电电流，作为每 个锂电池的充电电流，直至充电电流达到恒流电流I。，预充阶段结束，进入恒流阶段。动力锂电池进入恒流阶段后，进行恒流充电，恒流阶段的充电电流为I。，以该锂电 池的电压目标值减去0. 2伏作为恒流结束电压，在恒流充电后期，当锂电池的充电电压> 恒流结束电压时，进入均衡阶段，在整个均衡阶段，按照与预充阶段相同的采样周期定期地 对锂电池的充电电压进行采样，用电压目标值减去采样得到的电压得到差值△ V，按照充 电电流=I。_4.5XI。X AV得到下一周期的充电电流，直至采样电压彡电压目标值，充电结 束o动力锂电池串联组进入恒流阶段后，进行恒流充电，恒流阶段的充电电流为I。， 以该锂电池的电压目标值减去0. 2伏作为恒流结束电压，在恒流充电后期，当任一个锂电 池的充电电压 > 恒流结束电压时，进入均衡阶段，在整个均衡阶段，按照与预充阶段相同的 采样周期定期地对锂电池串联组中每个锂电池的充电电压分别进行采样，在采样得到的 电压值中选取最大值，用电压目标值减去采样得到的电压得到差值AV，按照充电电流= I。-4. 5 X I。X A V得到下一周期的充电电流，直至任一个采样电压彡电压目标值，充电结束。
权利要求
动力锂电池预充阶段的充电方法，其步骤为以恒流阶段的恒流电流Ic为基准，以该锂电池的电压目标值减去1伏作为初始电压，首先选用小于0.3Ic的电流作为初始电流I0进行充电，在整个预充阶段，周期性地对锂电池的充电电压进行采样，当锂电池的充电电压≤初始电压时，一直维持初始电流，而当锂电池的充电电压减去初始电压得到的差值ΔV≥K时，其中K在0.01～0.1伏之间，按照充电电流＝I0+2(Ic-I0)×ΔV得到下一周期的充电电流，直至充电电流达到恒流电流Ic，进入恒流阶段。
2.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于所述的采样周期小于200毫秒。
3.动力锂电池串联组预充阶段的充电方法，其特征在于对串联组中的每个锂电池按 照权利要求2所述的采样周期分别进行电压采样，按照权利要求1所述的方法选取相同的 初始电流Itl,并且采用相同的采样周期，在整个预充阶段，在采样得到的电压值中选取最小 值，按照权利要求1所述的充电电流的计算方法计算出充电电流，作为每个锂电池的充电 电流，直至充电电流达到恒流电流I。。
全文摘要
本发明公开了提供一种可以减小对锂电池材料损伤的动力锂电池预充阶段的充电方法，其步骤为以恒流阶段的恒流电流Ic为基准，以该锂电池的电压目标值减去1伏作为初始电压，首先用小于0.3Ic的电流作为初始电流I0进行充电，在整个预充电阶段，周期性地对锂电池的充电电压进行采样，当锂电池的充电电压≤初始电压，一直维持初始电流，当锂电池的充电电压减去初始电压得到的差值ΔV≥K时，充电电流＝I0+2(Ic-I0)×ΔV，直至充电电流达到恒流电流Ic。本发明还公开了对锂电池串联组预充阶段的充电方法，其步骤为对每个锂电池分别进行电压采样，在采样得到的电压值中选取最小值计算出充电电流，作为每个锂电池的充电电流。本发明主要用于磷酸铁锂电池。
文档编号H01M10/44GK101807730SQ20101013671
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者丁国民, 胡青 申请人:张家港睿能科技有限公司