[发明专利]基于锂表面浓度的基于模型的快速充电方法

说明书

公开一种给电池充电的方法，包含：在第一时间间隔确定待施用直到第二时间间隔的电流，如此以致所述电流给所述电池充电，使得在所述第二时间间隔的阳极Li离子表面浓度保持小于或等于所述阳极的最大Li离子表面浓度；将所述电流施用到所述电池；以及在所述第二时间间隔确定待施用直到第三时间间隔的另一电流，如此以致所述另一电流给所述电池充电，使得在所述第三时间间隔的阳极Li离子表面浓度保持小于或等于所述阳极的所述最大Li离子表面浓度。

技术领域

本文中所描述的实施例大体上涉及用于给电池充电的技术，包含一种给锂离子(Li离子)电池快速充电而不会导致过度老化的方法。

背景技术

锂电池越来越多得到应用，但锂电池充电时间慢且易老化。

发明内容

下文呈现各种实施例的简要概述。在以下概述中可做出一些简化和省略，这旨在突出和介绍各种实施例的一些方面，而非限制本文中所描述的实施例的范围。在稍后的章节中将详细地描述足以让本领域的普通技术人员能获得和使用本发明概念的实施例。

本文中所描述的各种实施例涉及一种给电池充电的方法，包含：在第一时间间隔确定待施用直到第二时间间隔的电流，如此以致所述电流给所述电池充电，使得在所述第二时间间隔的阳极Li离子表面浓度保持小于或等于所述阳极的最大Li离子表面浓度；将所述电流施用到所述电池；以及在所述第二时间间隔确定待施用直到第三时间间隔的另一电流，如此以致所述另一电流给所述电池充电，使得在所述第三时间间隔的阳极Li离子表面浓度保持小于或等于所述阳极的所述最大Li离子表面浓度。

高于所述最大Li离子表面浓度的浓度可以是将发生Li镀敷的浓度。

所述电流可被确定为小于或等于由充电器规定的最大电流。

本文中所描述的各种实施例还涉及一种给电池充电的方法，包含：基于电池中的不同位置处的Li离子浓度和当前充电电流而对所述电池的阳极表面处的Li离子的表面浓度建模；确定在从第一时间时刻施用到第二时间时刻时的最大表面浓度电流在所述第二时间时刻导致最大表面浓度；以及从所述第一时间时刻到所述第二时间时刻使用所述最大表面浓度电流而以施用电池电流给所述电池充电。

所述方法可包含确定所述最大表面浓度电流与最大允许充电电流之间的较小值以得到所述施用电池电流而以给定时间步给所述电池充电。

浓度向量可描述所述电池内部的不同位置处的Li离子的浓度。

所述浓度向量的一个元素可以是阳极处的所述Li离子的所述表面浓度。所述浓度向量中的元素的量可取决于所述电池模型的施用离散化。

所述方法可包含电池电压被计算为所述浓度向量和所述施用电池电流的函数的模型部分。可基于所述所计算的电池电压来构造反馈环路。可基于所述所计算的电池电压与所测量的电池电压之间的观测差来修改所述浓度向量。

本文中所描述的各种实施例还涉及一种电池充电系统，包含：电池管理系统，被配置成从待充电的电池接收操作特性并且确定所述电池的充电状态；快速充电控制器，被配置成从所述电池管理系统接收所述充电状态并且确定给所述电池充电的充电信息以防止老化影响；以及电池充电器，被配置成从所述快速充电控制器接收充电信息并且使用所述充电信息给所述电池充电。

所述充电信息可包含最优充电电流。

所述快速充电控制器可在第一时间间隔确定待施用直到第二时间间隔的所述最优充电电流，如此以致所述最优充电电流给所述电池充电，使得在所述第二时间间隔的阳极Li离子表面浓度保持小于或等于所述阳极的最大Li离子表面浓度。高于所述最大Li离子表面浓度的浓度是将发生Li镀敷的浓度。

所述充电信息可包含受控电压电平，如此以致所述电池被控制到恒定值。

所述操作特性可包含电流、电压和温度中的至少一者。