[發(fā)明專利]鋰離子動力電池組的充電方法及使用該方法的鋰離子動力電池組系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110338008.5
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN102364745B
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李松;李鶴
• 申請（專利權(quán)）人: 李松;李鶴
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/058
• 代理公司: 深圳市德力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44265
• 代理人: 林才桂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子動力電池組的充電方法及使用該方法的鋰離子動 力電池組系統(tǒng)，尤其涉及一種采用電磁變壓器均衡配置充電的鋰離子動力電 池組的充電方法及使用該方法的鋰離子動力電池組系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在許多大功率二次電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，對于二次電池的高倍率放電性 能、高倍率充電性能、高輸出電壓、高荷電容量等技術(shù)需求，單體二次電池 技術(shù)是無法滿足的。因而，需要將單體電池通過串聯(lián)、并聯(lián)或混合連接構(gòu)成 二次電池模組，滿足高功率電伺服應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域?qū)Χ坞娫吹母吆呻娙萘俊? 高電壓和大電流輸出等技術(shù)需求。

隨著鋰離子電池技術(shù)和相關(guān)配套技術(shù)的飛速發(fā)展，在現(xiàn)有二次電池技術(shù) 中，鋰離子電池技術(shù)與其它二次電池技術(shù)相比較，在單體電池電壓、重量比 能量、體積比能量、放電特性、充電特性、荷電保持、記憶效應(yīng)、環(huán)保性、 安全性、充/放循環(huán)壽命、工作溫度范圍等二次電池主要技術(shù)性能方面綜合 比較，鋰離子電池技術(shù)已具有明顯優(yōu)勢。

在現(xiàn)有鋰離子電池技術(shù)條件下，因其技術(shù)機理的制約，鋰離子電池對過 充和過放的過載承受能力較低，且在高溫下的工作特性較差。若充放電管控 失當(dāng)，不但會造成單體鋰離子電池的不可逆損傷，甚至?xí)a(chǎn)生爆炸等惡性后 果。實踐證明，僅僅把單體鋰離子電池荷電容量簡單做大，不但具有較大的 工藝難度，且單體鋰離子電池的輸出電壓，不能滿足幾乎所有大功率二次電 池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域?qū)Ω咻敵鲭妷旱男枨蟆Ｒ蚨咻敵鲭妷骸⒋蠛呻娙萘康匿? 離子二次電源，只能通過串聯(lián)型或混聯(lián)型鋰離子電池模組方式來實現(xiàn)。

在現(xiàn)有鋰離子電池制工程技術(shù)條件下，量產(chǎn)單體鋰離子電池的荷電容量 必然存在一定的一致性差異。由存在一致性差異的單體鋰離子電池串聯(lián)構(gòu)成 電池組時，若充放電均衡控制管理處置不當(dāng)，則會在串聯(lián)回路的充放電過 程，造成部分單體電池過充電或過放電。且隨著電池組的老化進程，過充或 過放現(xiàn)象均會促使部分單體電池的材料瑕疵、制工程工藝差異所致一致性差 異放大顯性，加速部分單體電池的老化和循環(huán)工作壽命條件分化，最終會因 部分單體電池產(chǎn)生不可逆損傷而導(dǎo)致電池組快速失效。因而，單體鋰離子電 池構(gòu)成電池組時，必須采取所有單體鋰離子電池獨立充電控制管理，并采取 有效的超倍率放電保護、極端短路保護、電壓反極保護、超高溫度保護、素 質(zhì)估測與管控策略調(diào)整等技術(shù)措施。

大容量鋰離子動力電池組幾乎都要求具有較高的輸出電壓，為此，鋰離 子動力電池組必須通過單體鋰離子電池串聯(lián)來滿足對動力電池組的高輸出電 壓要求，而單體鋰離子電池通過串聯(lián)得到所有串聯(lián)單體電池輸出電壓的累加 和后，卻產(chǎn)生了要使所有參與串聯(lián)的單體電池能有效實施充電管控，充電電 壓要求高于所有串聯(lián)單體電池的充電截止電壓累加和。但在動力電池組充電 截止電壓已高于市電，以及一些要求以換能方式產(chǎn)生的低電壓電能對動力電 池組有效充電時，則必須將充電電壓提升至高于電池組充電截止電壓后充 電。目前動力電池組管理系統(tǒng)廣泛采用的升壓辦法是，采用大功率電力半導(dǎo) 體器件逆變升壓后，以并行供電方式向所有單體電池充電控制管理系統(tǒng)提供 充電電能。由此產(chǎn)生了大功率電力半導(dǎo)體逆變器件必須具有較高的允許工作 電壓，并且所有單體電池充電控制管理單元的相關(guān)器件也必須具有較高的允 許工作電壓。在現(xiàn)有半導(dǎo)體器件技術(shù)條件下，同一型號或同類型半導(dǎo)體器件 的成本主要取決于其允許工作電壓，且半導(dǎo)體器件的成本上升比率超過其允 許工作電壓的上升比率。因而，有效降低大功率電力半導(dǎo)體逆變器件和單體 電池充電控制管理單元相關(guān)器件的工作電壓，直接關(guān)系到鋰離子動力電池組 控制管理系統(tǒng)的成本。

二次電源應(yīng)用市場對鋰離子動力電池組的期待已經(jīng)很成熟，解決單體鋰 離子電池通過串聯(lián)、并聯(lián)或混合連接構(gòu)成鋰離子動力電池組的技術(shù)問題，無 疑會給鋰離子動力電池組在混合動力汽車、純電動汽車、電動摩托車和自行 車、電動工具、電力系統(tǒng)、鐵路系統(tǒng)、通信工程系統(tǒng)等二次電源應(yīng)用領(lǐng)域的 引用創(chuàng)造基礎(chǔ)技術(shù)條件，而鋰離子動力電池組在這些領(lǐng)域的應(yīng)用，亦會因二 次電源系統(tǒng)的技術(shù)進步而提升這些領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)性能。

發(fā)明內(nèi)容