[发明专利]锂电池充放电特性的标定方法及充放电特性标定仪

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种锂电池充放电特性的标定方法及施行该方法所使用的充放电特性标定仪，属于锂电池测量领域。

背景技术

与普通锂电池相比，磷酸铁锂电池具有电压高、过放能力强、循环寿命长、安全性能好、自放电少、可快速充电等优点，磷酸铁锂电池被越来越多的运用到电动车辆、电动工具、玩具、便携医疗设备、警示灯等各种移动设备中。

为了保护移动设备、延长电池的使用寿命，通常需要建立电池管理系统对磷酸铁锂电池进行管理。电池管理系统的建立需要准确估算电池的充放电特性，以建立合理的管理系统。

传统的电池充放电特性的标定主要是对荷电状态(SOC)的估算和电压-SOC曲线的绘制。其中，SOC＝Q_C/Q_I，Q_C为电池的初始电量，Q_I为电池以恒定电流I放电时所具有的最大荷电容量。

常用的估算电池SOC的方法主要是开路电压法和安时计量法。开路电压法是利用初始电量与电池开路电压之间的对应关系，拟合出初始电量与开路电压的一组函数曲线，假设最大荷电容量即是额定电量，在电池接入测量系统后测量电池开路电压，经函数运算或查表后计算出当前电池的初始电量。但磷酸铁锂电池的SOC在15％～85％时，SOC-电压的区分度明显下降，采用该方法评估磷酸铁锂电池的SOC，会出现较大的误判。专利CN03113577.3公开了一种锂电子电池电量的测定方法，该方法将电压划分为不同区间，并通过电压的变化得到电池当前的荷电状态，但是在区间内，这种算法只能给出一个二次方程的拟合结果，SOC值对应电压变化的规律并不明显，电池短时间(小于1min)的断电重连也会由于电压回升缓慢而产生较大误差，也不适于对磷酸铁锂电池的SOC进行评估。

安时计量法是用电流值在时间上的积分过程检测电池的SOC，该方法在分容仪中施行。但该方法缺少对电池老化状态的判断，认为电池的最大荷电容量为额定电量，而长时间放置的电池或在极限环境中使用的电池，最大荷电容量通常达不到额定电量，采用这样的电池测得的SOC误差较大，缺乏对电池管理系统建立的参考价值。并且，该方法仅对荷电状态进行检测，不能给出电压-SOC曲线，给出的电池充放电特性信息不全面。另外，施行该方法所用的分容仪体积较大，难以与恒温箱等环境设备共用，对环境温度引起的测量误差缺少处理方法。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种锂电池充放电特性的标定方法，以解决上述问题；本发明的目的之二是提供一种施行该方法的充放电特性标定仪。

为了解决上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锂电池充放电特性的标定方法，该方法在充放电特性标定仪中施行，计算部分由单片机计算得到，其特征在于，包括以下三个工序：

一、充放电工序：

1.对待测锂电池恒流充电，在充电过程中实时记录电池电压数据，当该电池电压达到额定最高电压时，充电结束，充电完成所需的时间为t₁，

根据公式：由单片机实时计算每个电压数据所对应的电池电量，式中，Q₁为充电结束后的电池电量，i为充电电流，η为电池效率系数，其中，η＝η_T×η_t×η_i，η_T为温度影响系数，η_t为老化系数，η_i为充放电倍率系数，令η_i＝1；η_t＝1；当环境温度T<5℃，η_T＝0.7；当5℃≤T<15℃，η_T＝0.9；当15℃≤T<30℃，η_T＝1；当30℃≤T<55℃，η_T＝1.05；当55℃≤T，η_T＝1.1，

2.对待测锂电池进行放电，当实时电压达到额定最低电压时，放电结束，

根据公式：计算得到最大荷电容量Q₂，式中，i为放电电流，t₂为放电结束的时间，η为电池效率系数，电池效率系数的计算方法与上述电池效率系数的计算方法相同；

二、初始荷电状态的标定工序：

根据公式：Q₀＝Q₂-Q₁，计算得到待测锂电池的初始电量Q₀，