[发明专利]锂电池模组的充放电方法

说明书

技术领域

本申请涉及到电池充放电技术领域，具体涉及到电动汽车使用的锂电池组的充放电技术领域。

背景技术

现有电动汽车的锂电池组的充放方法一般为对电池模组采用恒流恒压充电。在充电初期，进行恒流充电；当某一单体电池端电压达到恒压点时（一般磷酸铁锂电池厂给出的电压是3.6V），转为恒压充电，当恒压充电电流小到一定程度时（如恒流充电电流为50A时，恒压结束条件为5A或1A），充电结束。电池模组放电时，当某一单体电池电压达到放电截止电压时（一般磷酸铁锂电池厂给出的电压是2.5V），放电结束。这种深度充放电过程，会不断加大电池之间的差异，缩短电池模组的寿命。

锂电池组在串联应用的充电/放电过程中，基于不同材料的锂电池的自身电化学特性，会形成各自相近的充放电曲线平台，该曲线平台会随着电池模组充电/放电电流的大小和环境温度的变化而按其特有的电化学规律变化。在接近充电/放电末端时，电池组中的所有的单体电池端路电压曲线由于相互之间的差异性会形成微电压差的曲线族，无论何种类型的锂电池该曲线族均会按其发展规律急剧地上升或下降，这种现象被称为“马尾现象”。电化学界通常将电池在充放电后期所产生的剩余电量称为“马尾效应”，其具体表现为充电到容量约90%，放电到容量约10%时而产生的马尾现象。参见图1所示，是国内某电池厂的180Ah磷酸亚鉄鋰动力锂离子电池在室温下1/3C充放电的电压曲线，其中曲线Q1充电曲线，曲线Q2是放电曲线。充放电的电压平台都是3.35V左右，充电电压两个拐点A的电压分别是3.25V和3.45V；放电电压两个拐点A的电压分别是3.4V和3.1V。通过该测试曲线可明显看出在电池充放电尾端产生的马尾效应。

采用现有的充放电方法，会使得锂电池经常处于由于马尾效应引起的过充或过放状态，而这种多次的过充或过放的循环状态，会使锂电池内部生成锂枝晶，这些锂枝晶的硬度比较大、并且带有尖刺，当锂枝晶生长到一定程度时，会刺破电池隔膜而造成电池永久性损坏并不可恢复。

发明内容

本申请为了解决现有锂电池组充放电方法存在的导致锂电池内部生成锂枝晶，进而导致锂电池永久性损坏的问题，本申请而提出了一种新的锂电池模组的充放电方法。

本发明所述的锂电池模组的充放电方法，是在电池充电过程中，实时检测锂电池模组的端电压，当所述端电压大于或等于充电上限阈值时，则停止充电；在电池的放电过程中，实时检测锂电池模组的端电压，当所述端电压小于或等于放电下限阈值时，停止放电。

所述充电上限阈值和放电下限阈值根据电池种类不同而不同。例如：

当电动汽车用锂电池模组由磷酸铁锂电池组成时，充电上限阈值为：V_cm=Min(V_cb,3.6)V，放电下限阈值为：V_dm=Max(V_db,2.5)V。

当电动汽车用锂电池模组由锰酸锂电池组成时，充电上限阈值为：V_cm=Min(V_cb,4.2)V，放电下限阈值为：V_dm=Max(V_db,2.0)V。

所述V_cb是电池模组在充电过程中上限拐点处的电压，是在电压变化曲线的斜率为12d_cp点所对应的电池模组的电压，d_cp为充电过程中电压变化曲线在平台阶段的平均斜率。

所述V_db是电池模组在放电过程中下限拐点处的电压，是在电压变化曲线的斜率为9d_dp点所对应的电池模组的电压，d_dp为放电过程中电压变化曲线在平台阶段的平均斜率。

上述方法是在充放电过程中，根据电池模组的电压变化情况控制充电或放电的截止条件，还可以根据电池模组在充放电过程中的容量变化来确定充放电的截止条件。

本发明所述的锂电池模组的充放电方法可以采用电池模组的电压变化情况控制截止条件充电方式实现充电。

本发明所述的充放电方法，克服了现有充放电控制技术中将电池模组中单体电池的状态作为充放电停止条件的固有思路，并且摒弃了本领域一直延续的“充电要尽量充满、放电要尽量放光”的充放电控制思路，并且取得了预想不到的延长电池模组寿命的效果。