[發明專利]鋰離子電池的充電方法

有效

• 申請號: 201710375164.6
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107171035B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 賀益君;姚成昊;王乾坤;沈佳妮;馬紫峰;趙政威
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海中聚佳華電池科技有限公司
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44;H01M10/48
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;羅朗

本發明公開了一種鋰離子電池的充電方法包括：通過神經網絡建立鋰離子電池的等效電路模型；在等效電路模型的基礎上耦合傳熱模型以建立初始電?熱耦合模型；設計多組恒流充電方案，依據恒流充電方案對待測電池進行測試，獲得多組測試數據；設計多組多階段充電方案，將滿足多目標優化模型的約束條件的多組多階段充電方案依次輸入至目標電?熱耦合模型，獲得結果數據；并基于多目標優化模型對結果數據執行迭代優化，從多組多階段充電方案中選取一組Pareto最優解作為待選充電方案；通過決策方法從所述待選充電方案中選擇目標充電方案。本發明能夠利用有限的實驗次數為電池充電提供最佳的充電方案。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，特別涉及一種鋰離子電池的充電方法。

背景技術

鋰離子電池在二次電池中擁有電池電壓高、比容量大、自放電效應低，循環壽命較長、沒有記憶效應的優勢，是應用于可攜帶電子設備和電動汽車中最優秀的二次電池種類。但鋰離子電池也有著容易過充，老化明顯等缺點，使用時存在一定安全問題，在工作過程中必須科學有效地把控電池參數，設計合適的充電策略，才能保證電池安全高效地運行。

電池的充電策略是一個綜合性的問題，為了增加充電的效率，要提高充電電流；大的充電電流又會導致電池內極化現象增加，加快電池循環的老化速率。因此，充電時間、充電效率、循環壽命等性能可看作充電過程的一組權衡，對于充電策略，要做到全方面提高以上充電性能具有設計上的難度。

目前最常用的二次電池充電方法是恒流恒壓充電。但由于恒流充電過程中，電池承受大電流的能力逐漸降低，熱效應也逐漸增大，簡單地進行一段式充電在電池安全和能量效率等考量上有缺陷，因此多階段恒流充電的概念被提出。這種方法是將充電過程劃分為多個階段，盡量讓每個階段的恒流充電電流大小適應當前電池內最大可接受充電電流的大小。因此，多個階段的電流是逐漸減小的，來達到保證充電速率的同時保護電池安全的目的。研究顯示，多階段恒流充電的策略相比傳統恒流恒壓充電具有延長電池循環壽命的優點。實施多階段恒流充電方法需要設計整個過程的階段數、階段電流大小和持續時間，據調研，目前對多階段恒流策略的設計多是通過經驗實現的。但是，這種經驗的數值設計不符合電池種類繁多，性能指標參差不齊的應用現狀，也就不能滿足節能減耗、提高充電速率等要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中鋰離子電池的充電方式要么采用恒流充電，要么通過經驗設計多階段恒流充電的數值致使不能滿足節能減耗、提高充電速率等要求的缺陷，提供一種鋰離子電池的充電方法。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種鋰離子電池的充電方法，其特點在于，所述充電方法包括以下步驟：

S₁、通過神經網絡建立鋰離子電池的等效電路模型；所述神經網絡的輸入參數包括電池溫度和不同電池溫度下的電池荷電狀態數據，輸出參數包括等效電路模型中的元件參數；

S₂、在等效電路模型的基礎上耦合電池自然對流的傳熱模型建立初始電-熱耦合模型；

S₃、設計多組恒流充電方案，依據恒流充電方案對待測電池進行測試，獲得多組測試數據；所述測試數據用于擬合初始電-熱耦合模型得到目標電-熱耦合模型；擬合參數包括神經網絡中的輸入權重和傳熱模型中的熱容和對流換熱系數；

每組恒流充電方案包括充電時間和對應的電流值；每組測試數據包括待測電池測試過程中的端電壓、充電電流、電池溫度和環境溫度；

S₄、設計多組多階段充電方案，每組多階段充電方案包括充電階段數、各個充電階段的充電時間和對應的電流值；