二次电池的充电和放电方法

专利名称：二次电池的充电和放电方法
技术领域：
本发明涉及二次电池使用领域，尤其涉及一种二次电池的充电和放电方法。
背景技术：
随着电动自行车、电动摩托车、微型电动汽车、电动轿车、电动大巴、备用电源、储 能电站的发展，对总能量较高的电池组的需求也越来越大。由于使用单体大容量电池或低 电压的大容量电池组电流大、导线粗、能量效率低，因此电池组的电压不能做得太低；但从 绝缘、安全性和电子元器件耐压、电池一致性等角度考虑，电池组的电压不能做得太高，因 此电池组的容量也不可能太低，综合考虑后因此需要较高电压、较大容量的电池组。而较高 电压、较大容量的二次电池组的获得一般采用如下两种组合形式。组合形式一若干个小容量的单体电池并联成大容量的电池；若干个大容量的电 池串联成较高电压的大容量的电池组；组合形式二 直接采用若干个大容量的单体电池串联成较高电压的大容量的电池组。对于组合形式一的二次电池组来说，组成二次电池组的每个单体电池由于制造条 件和温度、充放电倍率、荷电态、使用历程等不同，电池的容量、内阻、充放电电压和自放电 率等性能彼此存在差异，随着充放电次数(循环次数)和使用时间的增加，单体电池之间的 一致性逐渐变差；对于组合形式二的二次电池组来说，由于大容量的单体电池内部不管是 由多个正、负极极片并联构成的，还是由单个正、负极极片构成，实际上最终还是相当于组 合形式一中的若干个小容量的单体电池并联，因此随着充放电次数(循环次数)和使用时 间的增加，电池内部极片和材料之间的一致性也在逐步变差。另外电池在充放电过程中是存在极化的，极化分为欧姆极化、电化学极化、浓差极 化三类，各自的响应速度也不一样。影响极化程度的因素很多，但一般情况下充放电电流密 度越大，极化也就越大。因此放电电流越大时，电池的放电电压越低；充电电流越大时，电池 的充电电压越高。图1为两只单体电池并联示意图。对于新的电池组来说，单体电池的容量在组 合之前要经过严格的筛选，每个单体电池的电压也基本上相同，而电池的内阻、连接电阻、 不同倍率下的充放电平台(严格上说应该是动态的充放电电压)等相对是不易控制的。 因此为了分析的方便，图1中做如下假设两只单体电池初始端电压一样，荷电态都为 100%;两只单体电池并联后以总电流为恒定100A(100% )的电流放电；两只单体电池各以 50A(50% )的放电电流，相同的放电终止电压下放电容量相同；由于内阻、连接电阻等一致 性方面原因，导致两只电池的放电平台相差较大，假设电池A的放电平台比电池B的放电平 台高0. 3V。则两只单体电池并联放电时放电电流百分比与放电时间进度的曲线一般如图2 所示。如图2所示，在放电初期，放电平台高的电池A的放电电流会大于放电平台低的电 池B的放电电流，即放电初期，电池A的放电电流会大于50A(50% )的平均放电电流，或称
3为与容量成正比的电流，而电池B的放电电流会小于50A(50% )的平均放电电流；在放电 末期，电池A的放电电流会小于电池B的放电电流，即放电末期，电池A的放电电流会小于 平均放电电流，电池B的放电电流会大于平均放电电流。其原因在于，单体电池并联充放电过程中，正常情况下根据电工学原理，每只单体 电池的端电压是一样的，在放电初期，由于同样电流下电池A的放电电压比电池B的放电电 压高，只有电池A的放电电流相对大时，电池A的极化才能相对较大，电池A的放电电压才 能降低0. 3V左右，这样才能保证放电初期电池A和电池B的端电压一致。因此放电初期， 放电平台高的电池A的放电电流必然会大于平均电流，理论上分析，极端情况下电池A的放 电电流都有可能接近100%。随着放电的进行，由于开始时电池A的放电电流大，其放出的 容量比电池B的多得越来越多，电池A的荷电态也就相对电池B越来越低，荷电态对应的电 压也就越来越低，为了保证电池A的端电压和电池B的端电压一致，电池A的放电电流也就 是极化电压就越来越小，而电池B的放电电流也就越来越大，理论上分析，极端情况下放电 末期电池B的放电电流也有可能接近100%。由于电池内部的发热(极化电阻的发热)为 I2Rt (积分)，而电流越大，极化电阻也就越大，根据简单的数学计算就可以得出电流分布不 均必然会导致电池内部发热增大，电池放电的平均电压降低，电池输出能量降低等问题，比 如10Ah的电池要求2h内放完电的话，以5A恒流放电2h其输出的能量是最高的。同理，对初始端电压一样，荷电态都为0 %，在平均充电电流和同样的充电截止电 压等相同充电条件下充电容量相同，但是由于内阻、连接电阻等一致性方面原因，导致电池 的充电平台(充电时的动态电压)相差较大的两只单体电池并联充电时会出现充电平台高 的电池充电电流开始会小于平均电流，但随后其充电电流会越来越大，甚至会出现大于平 均电流的现象。因此不管是组合形式一还是组合形式二，均会由于并联电池或并联极片之间充放 电平台、内阻、容量、使用次数等的不一致导致电流密度分布的不一致，这又将进一步导致 电池或极片之间使用条件的不一致，从而最终导致电池或极片有时电流密度大、发热、放电 平台变低、充电平台变高、内阻增大、电池材料结构受到破坏、循环性能变差等情况出现。由 于循环末期并联电池或极片之间的一致性离散性加大，电流密度分布也就越不一致，因此 在循环末期，电池性能的衰减是加剧的甚至还易产生安全问题。可见并联电池之间电流密度分布的不一致性主要是由并联电池的数量、电流大 小、充放电范围、电池不同电流下充放电特性、并联电池之间充放电平台差等决定。因此并 联电池数量越多或并联极片数量越多也就是电池容量越大以及充放电电流越大，充放电时 并联单体电池之间或单体电池内部电流密度差异就可能越大。这是大容量单体电池或小容 量电池并联成大容量电池的性能远不如类似工艺条件制得的小容量电池的性能，特别是在 循环的末期差距更加明显的一个重要原因；也是大容量单体电池或大容量电池有时在小倍 率电流下循环性能好，但相对于类似工艺条件制得的小容量电池，大倍率电流循环性能不 好的一个重要原因。因此对于大容量电池不建议采用快速大电流充电和大电流放电。另外 可知，高功率大容量电池组对电池的一致性要求更高，对设备、材料等的要求也更高。进一 步分析还会得出在充放电过程中如果中途将电池停止充放电(静置)，电池之间或内部会 产生荷电态平衡，从而使电池充放电容量增加，性能得到改善等一系列的结论。上述分析对是采用大容量单体电池还是小容量单体电池、圆柱电池还是方形电
4池、卷绕工艺还是叠片工艺等单体电池设计，电池制造过程中那些设备最为重要，电池组合 前的筛选，高功率大容量电池组使用注意事项，圆柱电池组合使用时存在的问题，热分析和 热管理的注意事项，不同放电平台的材料的物理混合使用，新旧电池混合使用，不同容量电 池的并联使用，电池管理系统的开发等都有一定的指导作用。即使二次电池组在使用上采用电池管理系统对二次电池组中每一只单体电池进 行过充电和过放电保护，一般就是满充电和满放电控制，也就是电池管理系统对每只单体 电池电压控制的范围基本上是电池荷电态为100%和荷电态为0%时的电压范围。而二次 电池配套的充电器的充电限制电压即最高输出电压，也基本上是电池100%充满电时所需 的电压。由于二次电池组在应用时很多情况下是与电机控制器配合使用的，电机控制器的 欠压保护值也基本上是按二次电池组100%放完电时的电压值设计的。通过上述分析还可 以看到一致性对电池组中串联电池的影响可能还没有对并联电池内部的影响大。目前二次电池使用时的充电方法一般是采用简单的恒压限流充电，其中恒压充电 过程只进行一次，而且此恒定充电电压就是二次电池配套的充电器的充电限制电压，也基 本上是电池100%充满电时所需的电压。根据图2及上述分析可知，对于目前常用的满充电和满放电的使用方法来说，在 充放电的初期和末期，并联单体电池之间或电池内部电流密度分布不均的现象会最为明 显，这会加剧电池或极片的发热、电池循环性能变差等情况的出现。而常用的单步恒压限流 充电方法也无益于电池电流密度分布不均的改善。解决上述问题虽然提高单体电池的性能是相当关键的，但根据上述分析可以看 出，即使电池组中每一只单体电池在正常的工作条件(比如平均工作电流)下性能很好，在 使用过程中由于电池管理系统的保护没有过充电、过放电等情况发生，但如果设计方案选 择不科学，电池组还会很容易损坏，电池组的性能甚至可能会远不如性能最差的单体电池 的。因此认为提高单体电池性能就必然会提高电池组性能的观点是片面的，我们还应该在 提高电池倍率性能和一致性上下功夫，这样取得的效果可能会比花费大量的力量来提高单 体电池整体性能所能取得的效果要好的多。另外正确地设计和采用合乎科学理念而又实用 有效的充电方法和放电方法，将会极大的改善电池和电池组的性能。上述问题正是二次电池组在电动汽车、储能电站等需要高能量、大电流充放电、长 循环寿命(拉大一致性差异)的电池组方面应用的一个重要瓶颈。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新的二次电池的充电和放电方法，以改善 二次电池满充电、满放电和常用的单步恒压限流充电等使用方法中易出现的单体电池之间 或电池内部电流密度分布不均、电池发热、循环性能差等问题。本发明解决上述技术问题的技术方案如下一种二次电池的多阶段恒压充电方法，包括以下步骤步骤al 恒定充电电压限流充电；步骤a2 判断充电电流是否小于电流设定值或者充电时间是否大于时间设定值， 若充电电流小于电流设定值或者充电时间大于时间设定值，则执行步骤a3，否则执行步骤 al ；
步骤a3 判断二次电池电压是否达到电压设定值，若二次电池电压达到了电压设 定值，则结束充电，若二次电池电压未达到电压设定值，则执行步骤a4;步骤a4 提高充电电压，并执行步骤al。上述充电方法是一种多阶段恒定充电电压的充电方法，通过所述步骤al至步骤 a4的循环，实现了阶段性改变充电电压，并在各个阶段进行恒定充电电压的充电。该方法在 对总的充电时间影响不大的情况下，可有效改善单体电池之间或电池内部电流密度分布不 均对电池性能造成的影响，提高单体电池或电池组的性能。在上述技术方案的基础上，本发明的充电方法还可以做如下改进。进一步，步骤a2中所述电流设定值为恒压充电截止电流。进一步，步骤a2中所述时间设定值为恒压充电时间。进一步，步骤a3中所述电压设定值为所述二次电池充满电时所对应的电池电压， 或者浅充电所要求达到的电池电压。采用上述进一步方案的有益效果是，使得本发明的二次电池的多阶段恒压充电方 法适用于满充电和浅充电两种状态，采用浅充电形式可以有效避免满充电时电流密度不均 的现象，提高电池循环性能、贮存性能和安全性能，延长电池的使用寿命。进一步，在所述步骤al之前，还包括前序步骤aO 进行小电流充电。采用上述进一步方案的有益效果是，在充电的初期采用小电流充电形式，可以降 低并联单体电池之间或电池内部电流密度分布不均对电池性能的影响，从而改善电池性 能。进一步，所述浅充电所要求达到的电池电压为电池荷电态在70% 95%所对应 的电池电压。进一步，通过充电器对充电限制电压值进行控制。采用上述进一步方案的有益效果是，通过充电器对充电限制电压值进行控制，从 而实现对电池荷电态的控制，实现简单，成本低。本发明还提供了一种二次电池的放电方法，包括以下步骤步骤bl 降低用电设备的功率以降低放电电流开始放电；步骤b2 正常放电电流放电；步骤b3 降低用电设备的功率以降低放电电流结束放电。采用上述放电方法的有益效果是放电开始和结束阶段降低放电电流进行放电， 可以降低并联单体电池之间或单体电池内部电流密度不均对电池性能的影响，从而改善电 池性能；采用降低用电设备的功率以降低放电电流，其实现简单。在上述技术方案的基础上，本发明的放电方法还可以做如下改进。进一步，当所述二次电池的电池荷电态在5 % 40 %时，结束放电。采用上述进一步方案的有益效果是，该方法为一种浅放电方法，可以有效避免满 放电时电流密度不均的现象，提高电池循环性能、贮存性能和防止过放电，延长电池的使用 寿命，并实现电池性能与成本的有效结合。进一步，通过增大电机控制器的欠压保护值将所述二次电池的电池荷电态控制在 5% 40%。采用上述进一步方案的有益效果是实现简单，成本低。


图1为两只单体电池并联示意图；图2为两只单体电池并联放电时放电电流百分比与放电时间进度的曲线图；图3为本发明二次电池充电方法流程图；图4为本发明二次电池放电方法流程图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并 非用于限定本发明的范围。根据图2可知，如果在放电末期，将电池提前停止放电，即浅放电的话，结束放电 时电池A和电池B的放电电流密度分布的不一致性要明显小于满放电结束时电池A和电 池B的放电电流密度分布的不一致性，并联单体电池之间或电池内部放电电流密度分布不 均的现象会有较大的改善；同样，在充电初期，并联单体电池之间或电池内部的充电电流密 度分布不均的现象也会有较大的改善。如果在充电末期，将电池提前停止充电，即浅充电的 话，结束充电时电池A和电池B的充电电流密度分布的不一致性会明显小于满充电结束时 电池A和电池B的充电电流密度分布的不一致性，并联单体电池之间或电池内部充电电流 密度分布不均的现象会有较大的改善；同样，在放电初期，并联单体电池之间或电池内部的 放电电流密度分布不均的现象也会有较大的改善。根据图2还可以得出，充放电时电池荷电态在5 % 95 %之间时并联单体电池之 间或电池内部电流密度分布的一致性相对满充电和满放电的就会有明显的改善，从而有利 于二次电池寿命期内的累积容量。至于充放电时电池荷电态的最佳范围具体定多少与电池 的性能、具体的使用条件等都有很大的关系，比如，当充放电电流越大、使用温度范围越宽， 这个范围也就应该越小。这其中需要考虑范围缩小后对电池成本的影响以及使用次数对充 放电平台和荷电态的影响，结合实际情况找到一个较佳的平衡点。另外对电池进行浅放电和浅充电控制对电池的贮存性能也是有利的。浅放电和浅 充电控制还可以从使用方法上改进实际使用过程中电池荷电态计算不准确，电池出现异常 等情况时给电池带来的问题；降低电池管理系统出现异常导致电池过充电或过放电的可能 性，进一步提高电池的安全性和可靠性；降低电池管理系统等元器件对电池产生耗电以及 过长时间没有充电，对电池造成过放电损坏的可能性，因为电池一旦出现过放电就极有可 能使电池报废或性能受到严重损坏。对于电动自行车、电动摩托车等用电设备所需的单体电池或电池组，可以适当的 将电池管理系统的欠压保护电压提高，过充保护电压降低；将电机控制器的欠压保护电压 提高，充电器的充电限制电压降低，来达到对电池进行浅放电和浅充电控制的目的，这样对 电池组的容量并不会造成太大的影响，但会较好的提高单体电池或电池组的性能，而且实 现简单，成本低。根据图2以及上述分析可知，在充电初期和末期使充电电流降低，放电初期和末 期使放电电流降低的方法可以降低并联单体电池之间或电池内部电流密度不均对电池性 能的影响、改善电池性能。
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另外，由于电池或极片的不一致性，一般会导致放电平台低的电池或极片，充电时 的充电平台高，用常规的充电方法充电时其恒压充电容量比例会相对较大。因此刚开始充 电时，充电平台高的电池充电电流会小于平均电流，但其充电电流会越来越大，甚至会出现 大于平均电流的现象，因此在电池的充电过程中多进行几步恒压充电步骤，会降低并联单 体电池之间或电池内部荷电态的不均，从而降低并联单体电池之间或电池内部电流密度分 布的不均，其原因在于假设两只一模一样的电池进行并联充电，其中一只电池由于连接电阻等原因导致 其回路电阻大(类似于多只圆柱电池并联后离极柱最远处的电池)，从而其充电平台会高， 放完电后在刚开始充电的时候其充电电流会小，电流不均的现象会较严重。如果在充电过 程中多进行几步恒压充电步骤，根据电池恒压充电时，即电池的端电压恒定时，如果恒压充 电时的电流大于电池的自放电电流的话，电池的荷电态是在升高的，也就是电池的实际电 压是在升高的，可以得出电池恒压充电时的极化电压是在降低的，也就是充电电流是在降 低的，因此连接电阻对电池造成的影响会越来越小。充电平台高的电池虽然刚开始充电时 充电电流小，充电容量少，但在恒压充电阶段能充进去的容量一般相对会多一些(也就是 恒压充电时会将离极柱最远处的圆柱电池充好电)，因此恒压充电会使并联单体电池之间 或电池内部荷电态不均的现象得到改善，从而达到改善并联单体电池之间或电池内部电流 密度不均的目的，另外恒压充电时充电电流变小，有利于电池散热，也能达到改善电池性能 的目的。基于如上所述，本发明的二次电池的多阶段恒压充电方法，如图3所示，包括以下 步骤步骤al 恒定充电电压限流充电；步骤a2 判断充电电流是否小于电流设定值或者充电时间是否大于时间设定值， 若充电电流小于电流设定值或者充电时间大于时间设定值，则执行步骤a3，否则执行步骤 al ；步骤a3 判断二次电池电压是否达到电压设定值，若二次电池电压达到了电压设 定值，则结束充电，若二次电池电压未达到电压设定值，则执行步骤a4;步骤a4 提高恒压充电电压，并执行步骤al。其中，步骤a2中所述电流设定值为恒压充电截止电流；步骤a2中所述时间设定 值为恒压充电时间；步骤a 3中所述电压设定值为所述二次电池充满电时所对应的电池电 压，或者浅充电所要求达到的电池电压；在所述步骤al之前，还包括前序步骤aO 进行小电 流充电；所述浅充电所要求达到的电池电压为电池荷电态在70 % 95 %所对应的电池电 压；通过充电器对充电限制电压值进行控制，从而实现对电池荷电态的控制。本发明的二次电池的放电方法，如图4所示，包括以下步骤步骤bl 降低用电设备的功率以降低放电电流开始放电；步骤b2 正常放电电流放电；步骤b3 降低用电设备的功率以降低放电电流结束放电。其中，当所述二次电池完全放电之前，电池荷电态在5% 40%时，结束放电；通 过增大电机控制器的欠压保护值将所述二次电池的电池荷电态控制在5% 40%。本发明的二次电池的多阶段恒压充电方法，当电池的充电过程中有j个(j >2)恒压充电阶段时，其恒压充电的电压值分别是将电池的充放电范围进行j等分时的电池荷 电态电压时效果会较好。例如当电池的充放电范围为满充电和满放电，即荷电态范围为 0% 100%，当充电过程中有两个恒压充电阶段时，则较好的恒压充电电压分别为荷电态 为50%和100%的电压。如果电池充放电的荷电态范围为15% 90%，当充电过程中有三 个恒压充电阶段时，则较好的恒压充电电压分别为荷电态为40%、65%和90%的电压。对 快速充电而言，充电过程中进行几步恒压充电则显得尤为重要。在实现使用过程中，电池管理系统具有能根据单体电池电压、总的端电压、充放电 电流、荷电态、温度等信息产生相应的充放电控制策略，并通过通信接口传输给充电设备或 放电设备，实现电池管理系统对充电设备和放电设备控制的功能。根据本发明，可以在电池 管理系统对充电设备的控制策略中加入在充电初期和末期使充电电流降低，在充电过程中 进行多阶段恒定充电电压充电，降低充电设备如充电器的充电限制电压值来控制电池荷电 态达到浅充电的控制策略；在对放电设备的控制策略中加入在放电初期和末期使放电电流 降低，增大单体电池欠压保护值来控制电池荷电态达到浅放电的控制策略，以进一步改善 电池的性能。现以电动摩托车用24串的48V、15Ah铅酸二次电池组，纯电动汽车用78串的 288V、IOOAh锰酸锂电池组以及充放电额定功率为500kW的储能电站用320串的768V、 4000Ah的钛酸锂电池组为例，对本发明作进一步详细描述。实施例一根据如上所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，电动摩托车用24串的48V、 15Ah铅酸二次电池组的具体充电步骤如下第一步用恒定充电电压为47. 6V，限流为3A，设定恒压充电截止电流为0. 3A，恒 压充电时间为30分钟进行恒定充电电压限流充电；第二步当47. 6V恒压充电时电流小于0.3A或恒压充电时间大于30分钟后，再用 恒定充电电压为53. 2V，限流为3A，设定恒压充电截止电流为0. 3A，恒压充电时间为30分钟 进行恒定充电电压限流充电；第三步当53. 2V恒压充电时电流小于0.3A或恒压充电时间大于30分钟后，再用 恒定充电电压为58. 8V，限流为3A，设定恒压充电截止电流为0. 3A，恒压充电时间为30分钟 进行恒定充电电压限流充电；第四步当58. 8V恒压充电时电流小于0.3A或恒压充电时间大于30分钟，即对应 单体电池电压为2. 45V，荷电态约为100%后，停止充电。本发明充电方法与通常充电方法的对比结果如表1所示。表 1
初始容量 (Ah)判断寿命终止 时容量(Ah)循环次数 (η)寿命期内累积 放电容量(Ah)累积放电容 量比例本发明充 电方法1593374159108. 7%通常充电 方法1593123826100%
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如表1所示，对比可以看出，使用本发明的充电方法使寿命期内电池的累积放电 容量提高了 8.7%。采用上述方法，可以有效改善常用的单步恒压限流充电方法易出现的单 体电池之间或电池内部电流密度分布不均、电池发热、电池循环性能差等问题，提高电池的 性能。实施例二根据如上所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，纯电动汽车用78串的288V、 IOOAh锰酸锂电池组的具体充电步骤如下第一步用恒定充电电压为304. 2V，限流为20A，设定恒压充电截止电流为5A，恒 压充电时间为30分钟进行恒定充电电压限流充电；第二步当304. 2V恒压充电时电流小于5A或恒压充电时间大于30分钟，即对应 单体电池电压为3. 90V，荷电态约为35%后，再用恒定充电电压为312V，限流为50A，设定恒 压充电截止电流为12. 5A，恒压充电时间为30分钟进行恒定充电电压限流充电；第三步当312V恒压充电时电流小于12. 5A或恒压充电时间大于30分钟，即对应 单体电池电压为4. 00V，荷电态约为60%后，再用恒定充电电压为319. 8V，限流为20A，设定 恒压充电截止电流为5A，恒压充电时间为30分钟进行恒定充电电压限流充电；第四步当319. 8V V恒压充电时电流小于5A或恒压充电时间大于30分钟，即对 应单体电池电压为4. 10V，荷电态约为85%后，停止充电。在上述第三步中，是通过将充电器的充电限制电压由通常的327. 6V，降低到 319. 8V，来实现浅充电的。采用上述方法，可以有效改善满充电和常用的单步恒压限流充电等方法易出现的 单体电池之间或电池内部电流密度分布不均、电池发热、电池循环性能差等问题，提高电池 的安全性和可靠性，改善电池寿命期内的累积容量等性能。实施例三根据如上所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，充放电额定功率为500kW的储 能电站用320串的768V，4000Ah的钛酸锂电池组(充放电额定电流为650A)的具体充电步 骤为第一步用200kW的充电功率(电流为260A)充电直到电池组电压达到694. 4V ；第二步当电池组电压达到694. 4V后，用恒定充电电压为761. 6V，限流为 650A(充电功率为500kW)，设定恒压充电截止电流为260A，恒压充电时间为30分钟进行恒 定充电电压限流充电；第三步当761. 6V恒压充电时电流小于260A或恒压充电时间大于30分钟后，再 用恒定充电电压为784V，限流为325A (充电功率为250kW)，设定恒压充电截止电流为130A， 恒压充电时间为30分钟进行恒定充电电压限流充电；第四步当784V恒压充电时电流小于130A或恒压充电时间大于30分钟，即对应 的单体电池电压达到2. 45V，荷电态约为70%后，停止充电。根据如上所述的二次电池的放电方法，该充放电额定功率为500kW的储能电站用 320串的768V，4000Ah的钛酸锂电池组的放电步骤为第一步用200kW的放电功率(电流为260A)放电直到电池组电压达到761. 6V ；第二步当电池组电压达到761. 6V，对应的单体电池电压达到2. 38V，荷电态达到60%时，电池管理系统采集电池组信息，并发出控制信息给用电设备(能量转换系统)，将 储能电站的放电功率控制在额定功率500kW，进行正常放电；第三步当电池组电压达到694. 4V时，对应的单体电池电压达到2. 17V，荷电态达 到30%时，电池管理系统采集电池组信息，并发出控制信息给用电设备(能量转换系统)， 将储能电站的放电功率控制在250kW，从而实现放电末期使放电电流降低，当电池组电压小 于672V时或者任一只单体电池的电压小于2. IV，对应的电池荷电态为20%时，结束放电。上述第三步中，结束放电是通过将能量转换系统，即电机控制器的欠压保护值从 通常的448V (对应的单体电池电压为1. 4V，荷电态为0 % )增大到672V，以及在电池管理系 统中将单体电池欠压保护值由通常的1. 4V增大到2. IV来实现浅放电的。采用上述方法，可以有效改善满充电、满放电和常用的单步恒压限流充电等方法 易出现的单体电池之间或电池内部电流密度分布不均、电池发热、电池循环性能差等问题， 提高电池的安全性和可靠性，缩小能量转换系统的工作电压范围，极大的改善电池寿命期 内的累积容量等性能。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种二次电池的多阶段恒压充电方法，包括以下步骤步骤a1恒定充电电压限流充电；步骤a2判断充电电流是否小于电流设定值或者充电时间是否大于时间设定值，若充电电流小于电流设定值或者充电时间大于时间设定值，则执行步骤a3，否则执行步骤a1；步骤a3判断二次电池电压是否达到电压设定值，若二次电池电压达到了电压设定值，则结束充电，若二次电池电压未达到电压设定值，则执行步骤a4；步骤a4提高充电电压，并执行步骤a1。
2.根据权利要求1所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，其特征在于步骤a2中所 述电流设定值为恒压充电截止电流。
3.根据权利要求1所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，其特征在于步骤a2中所 述时间设定值为恒压充电时间。
4.根据权利要求1所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，其特征在于步骤a3中所 述电压设定值为所述二次电池充满电时所对应的电池电压，或者浅充电所要求达到的电池 电压。
5.根据权利要求1所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，其特征在于在所述步骤 al之前，还包括前序步骤aO 进行小电流充电。
6.根据权利要求4所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，其特征在于所述浅充电 所要求达到的电池电压为电池荷电态在70% 95%所对应的电池电压。
7.根据权利要求6所述的二次电池的多阶段恒压充电方法，其特征在于通过充电器 对充电限制电压值进行控制。
8.一种二次电池的放电方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤bl 降低用电设备的功率以降低放电电流开始放电； 步骤b2:正常放电电流放电；步骤b3 降低用电设备的功率以降低放电电流结束放电。
9.根据权利要求8所述的二次电池的放电方法，其特征在于当所述二次电池的电池 荷电态在5% 40%时，结束放电。
10.根据权利要求9所述的二次电池的放电方法，其特征在于通过增大电机控制器的 欠压保护值将所述二次电池的电池荷电态控制在5 % 40 %。
全文摘要
本发明涉及一种二次电池的多阶段恒压充电方法和二次电池的放电方法。本发明的充电和放电方法分别采用浅充电和浅放电的模式，并在充放电的初期和末期降低充放电电流，以降低并联单体电池之间或电池内部电流密度分布不均对电池性能的影响，从而改善电池性能。特别地，在本发明的二次电池的多阶段恒压充电方法中，通过对充电电流以及充电时间的判断并根据判断结果改变充电电压，从而实现了多阶段恒压充电。该充电方法在对总的充电时间影响不大的情况下，可有效改善并联单体电池之间或电池内部电流密度分布不均对电池性能造成的影响，提高单体电池或电池组的性能。
文档编号H01M10/44GK101976744SQ20101050688
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者林道勇 申请人:林道勇;山东润峰集团新能源科技有限公司