[发明专利]一种采用双极性脉冲充放电的锂电池均衡方法及其实施系统

说明书

本发明公开一种采用双极性脉冲充放电的锂电池均衡方法及其实施系统，所述均衡方法包括步骤：将双极性脉冲采用不同占空比的正脉冲和负脉冲组成；通过正脉冲对电池恒流充电，通过负脉冲对电池恒流放电；由于双极性脉冲的每个正、负脉冲的周期、幅值和占空比在不同的脉冲周期内不同，根据实际需求对该占空比进行调整，以实现去极化；其减少极化的影响，使电池更接近真实的状态，可以更好的实现电池的均衡；减少欧姆电阻和极化电阻的影响，可实现电池的有效均衡，使得电池容量可最大化利用；其在完成电池均衡的同时能有效的减少极化对电池的影响，延长电池的寿命。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种采用双极性脉冲充放电的锂电池均衡方法及其实施系统。

背景技术

由于锂电池在生产工艺、成组以及运行工况、应用环境的差异等，导致电池的不一致；同时，电池组采用串联、并联、混联等多种成组方式，不同的成组方式对电池组的不一致性的影响又是不一样的；电池组的不一致性会严重影响到电池组的容量、寿命、安全等多个方面；在实际应用中，无法改变电池的成产工艺导致不一致性，在电池成组后，一般采用均衡对电池的不一致性进行管控。单节电池通过串联成的锂电池组，根据每节电池均衡策略，按照均衡过程中能量的流动和变换形式可以分为被动均衡和主动均衡两大类。被动均衡策略的典型代表为电阻分流均衡策略，其均衡过程是将串联锂电池组中能量较高的单体锂电池中的能量通过电阻转化成热能，最终实现串联锂电池组中各单体蓄电池能量的一致。该方法在均衡过程中耗散一定的电池能量，故而现在已经较少使用。主动均衡采用能量转移的方式，将单体能量高的转移到单体能量低的，或者用整组能量补充到单体最低电池，也可将单体能量高的释放到电池组，均衡效率较高。

极化现象会贯穿在锂电池的整个充放过程中，而且其给电池带来的负面影响甚至会改变电池的自身性能，会减弱电池对大电流的承受能力，降低电池的充电速率和效率；极化现象会导致电池发热，迅速升高电池的温度，进而影响到电池的内部结构，使电能性能的降低；极化现象会对电池的循环寿命造成不可挽回的影响，影响电池的寿命；而电池的均衡是可以时时刻刻都可以按照需要控制实行的，现有主动均衡的充电方式多种多样，常用的方式有恒流充电、恒压充电、恒流和恒压相结合的充电等方式，这些充电方式都会增加电池的极化；也有采用脉冲充电的均衡方法，在脉冲充电结束后，会将电池停止适当充电，这种方式可以消除极化现象，但去极化效果有限，因此现有的均衡方法对减少电池极化的效果较弱。

发明内容

本发明提供一种采用双极性脉冲充放电的锂电池均衡方法及其实施系统，以实现每节电池的均衡，使得电池在实现均衡的同时减少电池的极化，实现电池组串容量的最大利用。

本发明的采用双极性脉冲充放电的锂电池均衡方法，包括以下步骤，

第一步，将双极性脉冲采用不同占空比的正脉冲和负脉冲组成；

第二步，通过正脉冲对电池恒流充电，通过负脉冲对电池恒流放电；

第三步，根据双极性脉冲的每个正、负脉冲的周期、幅值和占空比在不同的脉冲周期内不同，以及实际需求对该占空比进行调整，以实现去极化。

在以上方案中优选的是，第三步中，去极化的均衡充电电流采用均衡电源的最大值，采用电池模组对单节电池恒流充电，充电电流为I1，充电时间为△t1，随后，采用同等幅值的电流I1反向对单节电池放电至电池模组，反向放电时间为△t2，利用反向脉冲可以消除均衡充电时的电池极化。

还可以优选的是，第三步中，充电时间△t1和放电时间△t2的确定过程如下：

步骤一，采用电池一阶等效模型，模型中理想电压源UOC表示电池的开路电压，体现为电池内部的直流偏置；电阻RO为锂电池的欧姆内阻，并联的电阻RP和电容CP描述电池的极化环节，UO为锂电池的端电压；电阻RP和电容CP上电压降记为UP作为极化电压；在系统正常运行时，电池的输入信号为电流I，输出信号为蓄电池的输出电压U，由锂电池等效模型可得：UO＝UR+UP+UOC；