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CN111446514A - 伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法 - Google Patents

伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法 Download PDF

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CN111446514A CN202010187854.0A CN202010187854A CN111446514A CN 111446514 A CN111446514 A CN 111446514A CN 202010187854 A CN202010187854 A CN 202010187854A CN 111446514 A CN111446514 A CN 111446514A
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Abstract

本发明提出了一种伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，该方法包括：基于锂电池基本参数表获取充电截止电压、放电截止电压以及额定容量，然后设定安全充电截止电压和安全放电截止电压，从而获得初始的安全放电量，最后设定电池的预设放电量；利用安时积分法估算已放电量，将预设放电量作为放电标准，当已放电量达到预设放电量时则停止放电；电池寿命周期内安全放电量逐渐小于预设放电量，当电压达到安全放电截止电压时电池停止放电。本发明通过控制放电电量不变，保证电池容量衰减情况下输出电量的稳定，从而使用户感觉在一定期间内电动汽车续航里程稳定不变，具有调节控制方法简单以及便于商业化的特点。

Description

伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法。
背景技术
随着科技的发展，时代的进步，最重要的是世界环保意识的增强以及全球环境的迫切需要，电动汽车已是大势所趋，越来越被让人们重视，并且逐渐的趋于平常化。电动汽车最重要的就是电池，而锂电池已成为主流。为了电动汽车的长远发展，对于锂电池的寿命和续航问题的研究更是重中之重。
而现有技术下，锂电池的衰减是必然的。伴随着电池衰减，汽车的续航能力也持续下降。造成这一问题的主要原因是现行市场电池的放电模式。放电时电压由充电截止电压降至固定的放电截止电压，新电池可以保证释放出额定容量，性能良好，相关技术也已成熟应用市场。但随着电池容量衰减，实际放电量将越来越少，电池性能逐渐下降，所表现出来的就是汽车续航能力的下降，进一步导致用户体验越来越差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，以保证电池容量衰减情况下稳定输出电量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，该方法包括：
步骤一，基于锂电池基本参数表获取充电截止电压、放电截止电压以及额定容量，然后设定安全充电截止电压和安全放电截止电压，从而获得初始的安全放电量，最后设定电池的预设放电量；
步骤二，利用安时积分法估算已放电量，将预设放电量作为放电标准，当已放电量达到预设放电量时则停止放电；
步骤三，电池寿命周期内安全放电量逐渐小于预设放电量，当电压达到安全放电截止电压时电池停止放电。
步骤一中，设定的安全充电截止电压US，C＜充电截止电压UC，C，设定的安全放电截止电压US，D＞放电截止电压UC，D；
其中，由安全充电截止电压US，C至安全放电截止电压US，D所释放的电量为安全放电量CS，安全放电量CS随着电池的衰减逐渐减小，当电池未衰减时安全放电量CS等于初始的安全放电量CS，0；
选定预设放电量CP＝k·CS，0。
步骤二中，利用安时积分法估算已放电量的方法如下：
已放电量
Figure BDA0002414817050000021
其中，t＝0时电池电压为安全充电截止电压US，C，t1为电池放电量正好达到预设放电量CP；
当已放电量达到预设放电量时停止放电，此时的截止电压为新的放电截止电压UP，D，电池未衰减时的UP，D＝UP，D，0，从而得到US，D≤UP，D≤UP，D，0。
步骤3中，随着电池的衰减，安全放电量CS逐渐减小，为保证电池每次放出的电量都能够达到预设放电量CP，选择逐步降低UP，D，UP，D从UP，D，0逐渐降低至US，D；
当电池电压达到US，D时，电池就会停止放电，此时的放电量≤预设放电量。
其中，比例系数k的取值范围为0＜k＜1，当需要电池的利用率较大时可以选用较大的k值，同理当需要的电池放电量不大时，可以选用较小的k值。
与现有技术相比，本发明的优点为：
(1)调节控制方法简单、高效：本发明提供的一种伴随电池衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，只要根据获得实时电流数据进行计算比较，就可以达到不停调整放电截止电压的目的。
(2)提高用户体验的同时便于商业化使用：本发明提供的一种伴随电池衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，能够有效的保证在电池容量衰减的情况下稳定输出电量，给用户以良好的使用体验。良好的用户体验及反馈是检验产品是否适配市场的重要标准，同时企业也不需要额外的增加成本，这点对于用户和企业来说是双赢的。
附图说明
图1为本发明实施例中伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法流程图。
图2为本发明实施例中电池衰减实验中的电池基本参数表。
图3为本发明实施例中电池衰减循环实验不同循环次数下的电池电压-容量图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明所采用的技术方案作进一步的说明。
图1为伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法流程图图，本发明利用电池管理系统(BMS)采集到的锂电池电压电流动态数据，根据安时积分法计算确定出电池的实时放电量，从而确定新的放电截止电压，下面结合具体实施例以及相应锂电池寿命循环实验的数据进行详述。
伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，其包括如下步骤：
步骤一，根据图2所示的锂电池基本参数表确定充电截止电压UC，C为4.2V，放电截止电压UC，D为2.5V，额定容量CN为3Ah。此时设定一个安全充电截止电压US，C为4.15V和一个安全放电截止电压US，D为2.8V，显然满足数量关系。由安全充电截止电压UA，C至安全放电截止电压US，D所放出的电路称之为安全放电量CS，随着电池的衰减，安全放电量CS会逐渐减小。当电池未衰减时，初始的安全放电量CS＝CS，0，由试验数据可知CS，0＝3105mAh。K根据需要取值为0.8454，那么，预设放电量CP＝k·CS，0＝0.8454*3105＝2625mAh。
步骤二，根据图3可知，随着衰减次数的增加，达到放电截止电压时电池的放电量逐渐降低。又根据安时积分法可以计算出已放电量，当已放电量达到预设放电量时停止放电。由S1可知CP＝2625mAh，，在图3中做出CP＝2625mAh的辅助线，可以很明显的看出当放电量达到预设放电量时，随着循环次数的增加，电池的电压逐渐降低。循环20次、循环54次和循环88次达到预设放电量所对应的电压分别为3.1287V、2.9383V和2.9048V。故UP，D从3.1287V降到2.9383V进一步降到2.9048V。
步骤三，随着电池的继续衰减，电池会达到一个临界值，当已放电量达到预设放电量CP＝2625mAh时，正好截止电压等于安全放电截止电压US，D，本实施例的US，D为2.8V，同时触发了两个截止条件。随着电池的进一步衰减，电池将会逾越过这个临界值，此后电池的放电量将达不到预设放电量，当电压达到安全放电截止电压US，D即会停止放电。
通过上述内容可以发现，我们可以很清晰的理解本发明调整放电截止电压的方法与过程，伴随着电池的衰减，主要分为两个阶段。当放电量能够满足预设放电量时，以预设放电量作为截止条件停止放电；当放电量小于预设放电量时，显然电压会先达到安全放电截止电压，以安全放电截止电压为截止条件停止放电。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一，基于锂电池基本参数表获取充电截止电压、放电截止电压以及额定容量，然后设定安全充电截止电压和安全放电截止电压，从而获得初始的安全放电量，最后设定电池的预设放电量；
步骤二，利用安时积分法估算已放电量，将预设放电量作为放电标准，当已放电量达到预设放电量时则停止放电；
步骤三，电池寿命周期内安全放电量逐渐小于预设放电量，当电压达到安全放电截止电压时电池停止放电。
2.根据权利要求1所述的伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，其特征在于，步骤一中，设定的安全充电截止电压US，C＜充电截止电压UC，C，设定的安全放电截止电压US，D＞放电截止电压UC，D；
其中，由安全充电截止电压US，C至安全放电截止电压US，D所释放的电量为安全放电量CS，安全放电量CS随着电池的衰减逐渐减小，当电池未衰减时安全放电量CS等于初始的安全放电量CS，0；
选定预设放电量CP＝k·CS，0。
3.根据权利要求1所述的伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，其特征在于，所述步骤二中，利用安时积分法估算已放电量的方法如下：
已放电量
Figure FDA0002414817040000011
其中，t＝0时电池电压为安全充电截止电压US，C，t1为电池放电量正好达到预设放电量CP；
当已放电量达到预设放电量时停止放电，此时的截止电压为新的放电截止电压UP，D，电池未衰减时的UP，D＝UP，D，0，从而得到US，D≤UP，D≤UP，D，0。
4.根据权利要求1所述的伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，其特征在于，步骤3中，随着电池的衰减，安全放电量CS逐渐减小，为保证电池每次放出的电量都能够达到预设放电量CP，选择逐步降低UP，D，UP，D从UP，D，0逐渐降低至US，D；
当电池电压达到US，D时，电池就会停止放电，此时的放电量≤预设放电量。
5.根据权利要求2所述的伴随电池寿命衰减合理调整锂电池放电截止电压的方法，其特征在于，比例系数k的取值范围为0＜k＜1。
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