[发明专利]一种锂离子电池三段式充电方法

说明书

本发明公开了一种锂离子电池三段式充电方法，将传统恒流‑恒压充电中的恒压阶段用恒流‑恒压两个阶段替换得到，第一个充电阶段与恒流‑恒压中的恒流阶段一致，主要需要确定的是第二个恒流阶段充电电流的大小；为了降低第二阶段充电电流的减少对充电时间的影响，在第二阶段充电电流取值时，添加一个所述充电方法与恒流‑恒压充电方法所需充电时间之间的约束，该时间约束中的时间差根据实际需要进行适当调整，在满足上述两种充电方法充电时间约束的基础上，第二阶段充电电流要取得最小值，最小的电流能最大程度地缓解充电过程中电池的最高温升，第三阶段恒压充电模式中充电截止电流与恒流‑恒压方法中保持一致，保证了两种方法充电容量的一致性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池充电技术领域，具体提供一种锂离子电池三段式充电方法。

背景技术

随着电动汽车和可再生能源发电的快速发展，储能技术越来越受到重视。锂离子电池作为电动汽车的动力源和电力系统的主要储能形式已成为研究的热点。与其他类型的电池相比，锂离子电池具有能量和功率密度高、自放电率低等优异性能。合适的充电方法不仅能提高电池充电性能、增加电池的使用寿命，而且还能提高电池使用的安全性。在锂电池大量推广应用的过程中，最优充电策略的研究越来越受到关注。

最简单的充电方式有恒流和恒压两种，然而，在电池高或低荷电状态(SOC)时，充电电流过大会影响电池的充电性能。为解决这些问题，恒流-恒压充电方法因其简单高效最具商业化，被目前市场上的大部分充电设备采用。在恒流-恒压充电过程中，电池使用恒流充电，直到电池达到充电截止电压，然后电池将经历一个恒压模式，直到电流下降到预定值。

除了恒流-恒压充电方法外，目前还有许多其他充电方法来改善锂离子电池的充电性能。部分充电方法需要依赖于特定的充电设备，很难直接应用于现有的主流商用充电器。多段恒流充电方式可以在不增加现有充电器控制复杂度的情况下提高充电效率，缓解电池温升。使用多段恒流充电方法时，电池以预先设定的电流充电，直到终端电压达到预先设定的充电截止电压，然后充电电流突然下降到下一个预先设定的电流水平，直到所有充电电流水平都用完。在多段恒流方法中，相比于第一阶段，每二阶段充电电流的突然下降可以显著降低电池的最高温升，但是多次使用更低的电流会导致更长的充电时间。

受到多段恒流方法的启发，本发明提出的一种锂离子电池三段式充电方法，电池以恒流充电至截止电压，然后再以更低的电流恒流充电至截止电压，最后使用恒压充电模式，直至充电结束。

发明内容

本发明的目的在于改善锂离子电池充电过程中的最高温升，提高其充电效率，缩短充电时间。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种锂离子电池三段式充电方法，该方法是基于恒流-恒压方法和多段恒流方法进行的改进。所提出的三段式充电方法是将锂离子电池传统恒流-恒压充电中的恒压阶段用恒流-恒压两个阶段替换，该方法第一个恒流阶段与传统恒流-恒压中的恒流阶段一致。该方法所包含的三个充电阶段具体如下：

第一阶段：恒流充电模式，充电电流为I₁。当电池电压上升至电池充电截止电压时，该充电阶段结束。该段恒流充电模式与传统恒流-恒压充电方法中的恒流模式一致。第一阶段恒流充电模式与传统恒流-恒压充电方法中的恒流模式一致。

第二阶段：恒流充电模式，充电电流为I₂。由于电池内阻和极化现象，第二阶段开始时电池的SOC受第一阶段的充电电流I₁控制。第二阶段中，当电池电压再次上升至电池充电截止电压时，该充电阶段结束。根据电池在传统恒流-恒压充电方法下的充电曲线，可计算得充电电流I₂为充电电流I₁函数。

电流I₂的值会影响第二个恒流阶段的持续时间和第三阶段恒压模式开始时电池的SOC，进而影响整个充电过程完成所需的时间。所以，第二阶段恒流充电模式充电电流I₂的选择原则如下：