專利名稱：一種高容量鋰離子電池后備態(tài)管理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電池的充電管理方法，尤其涉及到一種鋰離子電池后備態(tài)管理方法。
背景技術(shù)：
在市場上現(xiàn)有的鋰離子電池管理系統(tǒng)中，在后備態(tài)使用時(shí)，電池都是以CC/CV模 式進(jìn)行充電，并將電池完全充滿。由于鋰離子電池長期處于高荷電狀態(tài)，即使電池未發(fā)生過 充放電循環(huán)，電池的壽命衰減也會(huì)很快，常溫下使用壽命只有兩年，高溫環(huán)境使用時(shí)壽命更 是大大縮短，典型的如筆記本電腦的電池。隨著電子產(chǎn)品的普及性應(yīng)用，每年有大量的鋰 電池開始廢棄，對報(bào)廢鋰電池的回收和處理技術(shù)并沒有非常成熟，因此對環(huán)境的潛在破壞 很大。若能延長移動(dòng)電源系統(tǒng)使用壽命，不僅對環(huán)境保護(hù)有重大意義，同時(shí)也降低了用戶 開支。鋰電池使用壽命延長還節(jié)約了不可再生資源的消耗，其間接社會(huì)意義重大。盡管每 塊移動(dòng)電源系統(tǒng)每天消耗的電能不大，但其保有量巨大，如果新增移動(dòng)電源系統(tǒng)每塊節(jié)能 30 % 40%，則每年節(jié)能效益超過3億元。 在公開號(hào)為CN 1905309A的專利文獻(xiàn)中公開了一種鋰電池充電控制方法和控制
系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有充電控制方法影響鋰電池使用壽命的問題。
其具體技術(shù)方案為一種鋰電池充電控制方法，包括如下步驟 Al、檢測鋰電池容量，當(dāng)鋰電池容量等于或小于第一下限值時(shí)開始對鋰電池進(jìn)行
充電并執(zhí)行步驟A2 ; A2、實(shí)時(shí)檢測充電過程中的鋰電池容量，當(dāng)鋰電池容量等于或大于第一上限值時(shí) 停止充電并返回步驟A1。 所述步驟Al中，檢測鋰電池容量的方法為實(shí)時(shí)檢測和/或每間隔設(shè)定的第一等待 時(shí)間檢測一次。 所述第一上限值為鋰電池滿充電容量的30% 60% ;
所述第一下限值為鋰電池標(biāo)稱容量的5% 10% ;
所述第一等待時(shí)間為24 48小時(shí)。
—種鋰電池充電控制方法，包括如下步驟 Bl、接收充電模式選擇指令，并判所述指令為執(zhí)行第一充電模式還是執(zhí)行第二充 電模式，若為第一充電模式則繼續(xù)步驟B2 ;否則轉(zhuǎn)入步驟B4 ; B2、檢測鋰電池容量，當(dāng)鋰電池容量等于或小于第一下限值時(shí)開始對鋰電池進(jìn)行 充電并執(zhí)行步驟B3 ; B3、實(shí)時(shí)檢測充電過程中的鋰電池容量，當(dāng)鋰電池容量等于或大于第一上限值時(shí) 停止充電并返回步驟B2 ; B4、檢測鋰電池容量，當(dāng)鋰電池容量等于或小于第二門限值時(shí)開始對鋰電池進(jìn)行 充電并執(zhí)行步驟B5 ; B5、實(shí)時(shí)檢測充電過程中的鋰電池容量，當(dāng)鋰電池容量等于滿充電容量時(shí)停止充電并返回步驟B4。 該發(fā)明提供一種根據(jù)最佳容量和最低下限值控制充電的方法，將鋰電池的較長期存儲(chǔ)最高容量保持在最佳的滿充電容量的40% 50%，以減少鋰電池的自損耗并延長鋰電池的使用壽命，同時(shí)，根據(jù)設(shè)定的最低鋰電池標(biāo)稱容量5% 10%啟動(dòng)充電。
上述發(fā)明中存在的不足之處在于一、電池都是以傳統(tǒng)的CC/CV模式進(jìn)行充電，在充電時(shí)易產(chǎn)生電池極化效應(yīng)，依舊導(dǎo)致電池壽命縮短，不能從根本上解決因電池極化效應(yīng)而導(dǎo)致的電池壽命縮短問題；二、也正因?yàn)榍耙豁?xiàng)所述原因，這種充電方案是將鋰電池的較長期存儲(chǔ)最高容量保持在最佳的滿充電容量的40% 50%，不能滿足實(shí)際中高荷電容量的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種鋰離子電池后備態(tài)管理方法。在多節(jié)串并聯(lián)電池組中，對后備態(tài)使用的電池組，采用以下方式管理，以有效延長電池的使用壽命 本發(fā)明是通過如下方式實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明主要包括有電池組及控制管理部分，其中電池組為3節(jié)鋰離子電池串聯(lián)組成?？刂乒芾聿糠种饕ㄓ袉纹瑱C(jī)及充電部分，其中單片機(jī)對電池組的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括電壓、電流、溫度。單片機(jī)產(chǎn)生P麗控制信號(hào)，該信號(hào)可以控制充電電路的通斷，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而控制充電電壓和電流。
所述的充電部分其管理方法為 1.當(dāng)電芯的電壓低于2. 5V時(shí)，對電池組進(jìn)行涓流充電，充電電流為0. 1C。
2.在電芯的電壓達(dá)到4. 1V時(shí)，轉(zhuǎn)為脈沖充電。脈沖的寬度為固定的1S，在脈沖過后，電池電壓會(huì)緩慢下降，下降到4. 1V時(shí)，又進(jìn)行一個(gè)1S時(shí)長的脈沖充電，直到脈沖之間的間隔大于5S時(shí)，認(rèn)為電池已經(jīng)充滿至95%容量，這時(shí)停止脈沖充電。 3.電池停充后，利用電池自身放電和電路中的微耗電，使電芯電壓緩慢下降到4V，再恢復(fù)充電，直到電芯電壓又充電到95%容量，如此循環(huán)。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用脈沖充電與后備態(tài)管理方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性高?？梢杂行а泳忞姵亟M高荷電狀態(tài)下的壽命急劇衰減問題。從根本上解決現(xiàn)有技術(shù)的難題。減少廢舊鋰電池對生態(tài)環(huán)境的污染，從而保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，并節(jié)約了鋰電池生產(chǎn)中所利用的不可再生資源。


圖1本發(fā)明脈沖電路結(jié)構(gòu)示意 圖2本發(fā)明管理方法圖表示意 圖3本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖詳述本發(fā)明
具體實(shí)施例方式本發(fā)明主要包括有電池組及控制管理部分，其中電池組為3節(jié)鋰離子電池串聯(lián)組成，控制管理部分主要由單片機(jī)及充電部分，其中單片機(jī)對電池組的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括電壓、電流、溫度等。單片機(jī)產(chǎn)生P麗控制信
4號(hào)，該信號(hào)可以控制充電電路的通斷，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而控制充電電壓和電流。
如圖3中模塊1所示，整個(gè)電池組為3節(jié)鋰離子電池串聯(lián)組成。
單片機(jī)(N2)對電池組的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和采樣，送交N2處理。送交的電池參數(shù)包括電池電壓、電流、溫度等。 電壓采樣共分為3部分采樣，包括串聯(lián)電池中的1，2和3節(jié)電池。通過把電池的電壓采用不同的電阻分壓比分壓后，送給單片機(jī)N2的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換通道引腳，交N2進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對電池的電壓信號(hào)的檢測。采樣模塊如圖3中2，3，4部分電路所示。電池1的電壓采樣直接通過R23送給N2的第24腳，電池1和2的電壓同過電阻R21和R22的分壓降壓后，送給N2的第23腳，電池1，2禾P 3的總電壓經(jīng)過電阻R10和Rll的分壓后，送給N2的第22腳； 電流采樣分為充電電流采樣和放電電流采樣，兩種采樣方式是不一樣的。充電電流采樣如模塊5所示，通過充電電流在一個(gè)精密的小阻值大功率電阻R40上產(chǎn)生壓降，再把取樣電阻取樣前后的壓降進(jìn)行采樣，送給N2的第3腳和第7腳進(jìn)行運(yùn)算，從而取得適配器對電池的充電電流。 放電電流檢測如模塊8所示，通過檢測放電電流在負(fù)極端的精密小阻值大功率取樣電阻R5和R30所產(chǎn)生的電壓，并通過N5運(yùn)算放大器進(jìn)行同相放大，送交N2的第21腳判斷處理，從而獲得電池的放電電流。 溫度取樣如模塊9所示，通過一個(gè)NTC (負(fù)溫度系數(shù)電阻)RT1的變化而獲得，具體檢測過程為通過定值電阻R37和隨溫度而阻值變化的NTC電阻RT1對給定電壓的分壓，送N2的第4腳進(jìn)行AD處理，和設(shè)定的溫度分壓值比較，從而得出溫度值，進(jìn)行電池過溫告警和保護(hù)。 電池的充電控制電路如模塊6和7所示，當(dāng)電池在電壓大于4. IV，需要脈沖充電時(shí)，通過單片機(jī)的第13腳產(chǎn)生P麗控制信號(hào)，通過V5的集成電路驅(qū)動(dòng)后級(jí)的V9和Vll產(chǎn)生快速推挽驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)V2充電控制用MOS的占空比，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而控制充電電壓和充電電流。 在電芯的電壓達(dá)到4V1時(shí)，充電方式轉(zhuǎn)為脈沖充電。脈沖的寬度為固定的1S，在脈沖過后，電池電壓會(huì)緩慢下降，下降到4. IV時(shí)，又進(jìn)行一個(gè)1S時(shí)長的脈沖充電，直到脈沖之間的間隔大于5S時(shí)，認(rèn)為電池已經(jīng)充滿至95 %容量，這時(shí)停止脈沖充電。
當(dāng)N2檢測到電芯的電壓有低于2. 5V時(shí)，通過充電控制模塊，對電池組的充電方式設(shè)定為涓流方式，控制充電電流為0. 1C。 電池停充后，利用電池的自身放電和管理系統(tǒng)電路中的微耗電，使電芯電壓緩慢下降到4V，再恢復(fù)充電，直到電芯電壓又充電到95X容量。如此循環(huán)。
權(quán)利要求
一種高容量鋰離子電池后備態(tài)管理方法，主要包括有電池組及控制管理部分，其特征在于所述的電池組為3節(jié)鋰離子電池串聯(lián)組成，所述的控制管理部分主要包括有單片機(jī)及充電部分，其中單片機(jī)對電池組的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括電壓、電流、溫度；單片機(jī)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，該信號(hào)可以控制充電電路的通斷，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而控制充電電壓和電流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高容量鋰離子電池后備態(tài)管理方法，其特征在于所述 的充電部分其管理方法為A) 當(dāng)電芯的電壓低于2. 5V時(shí)，對電池組進(jìn)行涓流充電，充電電流為0. 1C ;B) 在電芯的電壓達(dá)到4. 1V時(shí)，轉(zhuǎn)為脈沖充電；脈沖的寬度為固定的1S，在脈沖過后，電 池電壓會(huì)緩慢下降，下降到4. IV時(shí)，又進(jìn)行一個(gè)1S時(shí)長的脈沖充電，直到脈沖之間的間隔 大于5S時(shí)，認(rèn)為電池已經(jīng)充滿至95%容量，這時(shí)停止脈沖充電；C) 電池停充后，利用電池自身放電和電路中的微耗電，使電芯電壓緩慢下降到4V，再 恢復(fù)充電，直到電芯電壓又充電到95%容量，如此循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高容量鋰離子電池后備態(tài)管理方法，主要包括有電池組及控制管理部分，其特征在于所述的電池組為3節(jié)鋰離子電池串聯(lián)組成，所述的控制管理部分主要包括有單片機(jī)及充電部分，其中單片機(jī)對電池組的各種狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括電壓、電流、溫度；單片機(jī)產(chǎn)生PWM控制信號(hào)，該信號(hào)可以控制充電電路的通斷，進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而控制充電電壓和電流；優(yōu)點(diǎn)在于采用脈沖充電與后備態(tài)管理方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)簡單，可靠性高?？梢杂行а泳忞姵亟M高荷電狀態(tài)下的壽命急劇衰減問題。從根本上解決現(xiàn)有技術(shù)的難題。減少廢舊鋰電池對生態(tài)環(huán)境的污染，從而保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，并節(jié)約了鋰電池生產(chǎn)中所利用的不可再生資源。
文檔編號(hào)H01M10/42GK101777674SQ20101011821
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者俞峰 申請人:飛毛腿(福建)電子有限公司