[發明專利]基于鋰表面濃度的基于模型的快速充電方法

有效

• 申請號: 201710368003.4
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107452997B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 科恩·約翰·弗雷德里克·隆農;亨德里克·約翰內斯·伯格維德
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

公開一種給電池充電的方法，包含：在第一時間間隔確定待施用直到第二時間間隔的電流，如此以致所述電流給所述電池充電，使得在所述第二時間間隔的陽極Li離子表面濃度保持小于或等于所述陽極的最大Li離子表面濃度；將所述電流施用到所述電池；以及在所述第二時間間隔確定待施用直到第三時間間隔的另一電流，如此以致所述另一電流給所述電池充電，使得在所述第三時間間隔的陽極Li離子表面濃度保持小于或等于所述陽極的所述最大Li離子表面濃度。

技術領域

本文中所描述的實施例大體上涉及用于給電池充電的技術，包含一種給鋰離子(Li離子)電池快速充電而不會導致過度老化的方法。

背景技術

鋰電池越來越多得到應用，但鋰電池充電時間慢且易老化。

發明內容

下文呈現各種實施例的簡要概述。在以下概述中可做出一些簡化和省略，這旨在突出和介紹各種實施例的一些方面，而非限制本文中所描述的實施例的范圍。在稍后的章節中將詳細地描述足以讓本領域的普通技術人員能獲得和使用本發明概念的實施例。

本文中所描述的各種實施例涉及一種給電池充電的方法，包含：在第一時間間隔確定待施用直到第二時間間隔的電流，如此以致所述電流給所述電池充電，使得在所述第二時間間隔的陽極Li離子表面濃度保持小于或等于所述陽極的最大Li離子表面濃度；將所述電流施用到所述電池；以及在所述第二時間間隔確定待施用直到第三時間間隔的另一電流，如此以致所述另一電流給所述電池充電，使得在所述第三時間間隔的陽極Li離子表面濃度保持小于或等于所述陽極的所述最大Li離子表面濃度。

高于所述最大Li離子表面濃度的濃度可以是將發生Li鍍敷的濃度。

所述電流可被確定為小于或等于由充電器規定的最大電流。

本文中所描述的各種實施例還涉及一種給電池充電的方法，包含：基于電池中的不同位置處的Li離子濃度和當前充電電流而對所述電池的陽極表面處的Li離子的表面濃度建模；確定在從第一時間時刻施用到第二時間時刻時的最大表面濃度電流在所述第二時間時刻導致最大表面濃度；以及從所述第一時間時刻到所述第二時間時刻使用所述最大表面濃度電流而以施用電池電流給所述電池充電。

所述方法可包含確定所述最大表面濃度電流與最大允許充電電流之間的較小值以得到所述施用電池電流而以給定時間步給所述電池充電。

濃度向量可描述所述電池內部的不同位置處的Li離子的濃度。

所述濃度向量的一個元素可以是陽極處的所述Li離子的所述表面濃度。所述濃度向量中的元素的量可取決于所述電池模型的施用離散化。

所述方法可包含電池電壓被計算為所述濃度向量和所述施用電池電流的函數的模型部分。可基于所述所計算的電池電壓來構造反饋環路。可基于所述所計算的電池電壓與所測量的電池電壓之間的觀測差來修改所述濃度向量。

本文中所描述的各種實施例還涉及一種電池充電系統，包含：電池管理系統，被配置成從待充電的電池接收操作特性并且確定所述電池的充電狀態；快速充電控制器，被配置成從所述電池管理系統接收所述充電狀態并且確定給所述電池充電的充電信息以防止老化影響；以及電池充電器，被配置成從所述快速充電控制器接收充電信息并且使用所述充電信息給所述電池充電。

所述充電信息可包含最優充電電流。

所述快速充電控制器可在第一時間間隔確定待施用直到第二時間間隔的所述最優充電電流，如此以致所述最優充電電流給所述電池充電，使得在所述第二時間間隔的陽極Li離子表面濃度保持小于或等于所述陽極的最大Li離子表面濃度。高于所述最大Li離子表面濃度的濃度是將發生Li鍍敷的濃度。

所述充電信息可包含受控電壓電平，如此以致所述電池被控制到恒定值。

所述操作特性可包含電流、電壓和溫度中的至少一者。