用于修复和增大锂离子电池容量的方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请总体上涉及增大锂离子电池的电池充电容量。
【背景技术】
[0002] 混合动力车辆和电动车辆依靠牵引电池来提供用于推进和附件负载的能量。牵引 电池可由各种化学组分构成。牵引电池可由锂离子化合物制成。锂离子电池的特性是电池 的容量随着电池老化而趋向于减小。随着时间的推移，电池可能受到反复的充电和放电循 环。随着电池充电容量减小，存储在电池中的能量越少，这可能导致车辆性能上的降低。例 如，电动车辆可在整个充电过程中经历较少的变动。由于汽油发动机可能需要运转更长的 时间，所以混合动力车辆可经历燃料经济性上的降低。
【发明内容】
[0003] -种用于操作锂离子电池的方法包括：响应于电池充电容量的损耗大于预定损 耗，而由控制器将电池放电到小于与零荷电状态相关联的电压的预定电压，使得针对至少 一个荷电状态的与所述电池正电极和负电极相关联的相对锂化程度的变化导致在电池充 电容量上的增大。所述预定电压可比零伏特大预定量。所述预定损耗可为电池寿命开始时 的电池充电容量的预定百分比。用于使所述电池放电的电流实质上可小于所述电池的额定 电流。所述方法还可包括：由所述控制器将电源连接到所述电池，并将所述电池充电到比与 零荷电状态相关联的电压大预定量的电压。
[0004] -种车辆包括电池，所述电池包括具有相关联的正电极和负电极的多个锂离子电 池单元。所述车辆包括至少一个控制器，所述控制器被配置为通过电气负载将电池放电到 小于与零荷电状态相关联的电压的预定电压，使得针对至少一个荷电状态的与所述电池的 所述电极相关联的相对锂化程度的变化导致在电池充电容量上的增大。车辆还可包括发动 机以及连接到所述发动机的发电机，所述至少一个控制器还可被配置为：响应于所述电池 的所述电压小于预定电压，而运行所述发电机和所述发动机，以对所述电池进行充电，直到 所述电池的电压比与零荷电状态相关联的电压大预定量为止。车辆还可包括：将外部电压 连接到所述车辆的充电端口，并且其中，所述至少一个控制器还可被配置为：操作所述外部 电源，以对电池进行充电，直到所述电池的电压比与零荷电状态相关联的电压大预定量。所 述充电端口可将电气负载连接到所述车辆。所述车辆还可包括：可连接到所述电池作为电 气负载的电阻器、加热器、压缩机和马达中的一个或更多个。所述预定电压可比零伏特大预 定量。所述至少一个控制器还可被配置为：响应于电池最大容量的损耗大于预定损耗而对 所述电池进行放电。
[0005] -种用于操作锂离子电池的设备包括至少一个控制器，所述至少一个控制器被配 置为：将电气负载连接到所述电池，并将所述电池放电到小于与零荷电状态相关联的电压 的预定电压，使得针对至少一个荷电状态的与所述电池的正电极和负电极相关联的相对锂 化程度的变化导致在电池充电容量上的增大。所述设备可包括：选择性地可连接到所述电 池的电力输出，且所述至少一个控制器还可被配置为：断开电气负载，将所述电力输出连接 到所述电池，并使用电力输出对所述电池再充电，直到电池电压比与零荷电状态相关联的 电压大预定电压为止。电气负载的阻抗可被选择，使得电流实质上小于所述锂离子电池的 额定电流。所述预定电压可比零伏特大预定量。所述至少一个控制器还可被配置为：响应 于电池最大容量的损耗大于预定损耗而连接所述电气负载。所述预定损耗可为电池寿命开 始时的电池充电容量的预定百分比。所述至少一个荷电状态可为零荷电状态。所述至少一 个控制器还可被配置为：响应于电池荷电状态小于预定荷电状态而连接电气负载。
【附图说明】
[0006] 图1是示出了典型的动力传动系统和储能组件的混合动力车辆的示图。
[0007] 图2是由多个电池单元组成并由电池能量控制模块监测和控制的可能的电池包 布置的示图。
[0008] 图3是示出针对典型的电池单元的可能的开路电压（Voc)与电池荷电状态（SOC) 的关系的曲线图。
[0009] 图4是示出关于电池的开路电压的正电极与负电极的锂化程度的效果的曲线图。
[0010] 图5是包括用于对连接到车辆的电池放电的电气负载的充电设备的方框图。
[0011] 图6是示出用于增大电池的最大容量的可能的控制器实现的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0012] 在此描述了本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例，并且其 它实施例可采用多种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可放大或最小化一些特征以 示出特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为 用于教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员 将理解的是，参照任一附图示出和描述的多种特征可与一个或更多个其它附图中示出的特 征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表 性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的多种组合和修改可期望用于特定应用或实 施。
[0013] 图1描绘了典型的插电式混合动力电动车辆（HEV)。典型的插电式混合动力电动 车辆12可以包括机械地连接到混合动力传动装置16的一个或更多个电机14。电机14可 以能够作为马达或发电机运转。另外，混合动力传动装置16机械地连接到发动机18。混 合动力传动装置16还机械地连接到驱动轴20,驱动轴20机械地连接到车轮22。当发动机 18开启或关闭时，电机14可以提供推进和减速能力。电机14还用作发电机，并且能够通 过回收在摩擦制动系统中通常将作为热损失掉的能量来提供燃料经济效益。通过允许发动 机18以更有效的速度运转并允许混合动力电动车辆12在特定状况下随着发动机18关闭 而以电动模式运转，电机14还可以减少车辆排放。
[0014] 牵引电池或电池包24储存可以被电机14使用的能量。车辆电池包24通常提供 高电压DC输出。牵引电池24电连接到一个或更多个电力电子模块。一个或更多个接触器 42在断开时可以使牵引电池24与其它组件隔离，并在闭合时使牵引电池24连接到其它组 件。电力电子模块26还电连接到电机14,并且在牵引电池24和电机14之间提供双向传 输能量的能力。例如，典型的牵引电池24可提供DC电压，而电机14可能要求三相AC电流 来运转。电力电子模块26可以将DC电压转换为电机14所需的三相AC电流。在再生模式 下，电力电子模块26可以将来自用作发电机的电机14的三相AC电流转换为牵引电池24 所需的DC电压。在此的描述同样适用于纯电动车辆。对于纯电动车辆，混合动力传动装置 16可以是连接到电机14的齿轮箱，并且发动机18可以不存在。
[0015] 牵引电池 24除了提供用于推进的能量之外，还可以提供用于其它车辆电气系统 的能量。典型的系统可以包括DC/DC转换器模块28, DC/DC转换器模块28将牵引电池24 的高电压DC输出转换为与其它车辆负载相兼容的低电压DC供应。其它高电压负载（诸如 压缩机和电加热器）可以在不使用DC/DC转换器模块28的情况下，直接连接到高电压。低 电压系统可以电连接到辅助电池30 (例如，12V电池）。
[0016] 车辆12可以是电动车辆或插电式混合动力车辆，其中，牵引电池24可以通过外部 电源36被再充电。外部电源36可为连接到电插座的公共电源。外部电源36可以电连接到 电动车辆供应设备（EVSE) 38。EVSE 38可包括管理充电操作的控制器（图5的200)。EVSE 38可以提供电路和控制，以调节并管理在电源36和车辆12之间的能量的传输。外部电源 36可以向EVSE38提供DC电力或AC电力。EVSE 38可以包括用于插入到车辆12的充电端 口 34中的充电连接器40。充电端口 34可以是被构造为将电力从EVSE 38传输到车辆12 的任何类型的端口。充电端口 34可以电连接到充电器或车载电力转换模块32。电力转换 模块32可以调节从EVSE 38供应的电力，以向牵引电池24提供合适的电压电平和电流电 平。电力转换模块32可与EVSE 38进行接口连接，以协调向车辆12的电力传输。EVSE连 接器40可具有与充电端口 34的相对应的凹槽匹配的插脚。可选择地，被描述为电连接的 各种组件可以使用无线感应耦合来传输电力。
[0017] -个或更多个车轮制动器44可以被提供以用于使车辆12减速并阻止车辆12的 运动。车轮制动器44可以被液压致动、电致动或它们的一些组合。车轮制动器44可以是 制动系统50的一部分。制动系统50可以包括操作车轮制动器44的其它组件。为了简洁， 附图描绘了在制动系统50和车轮制动器44中的一个之间的单个连接。隐含了在制动系统 50和其它车轮制动器44之间的连接。制动系统50可以包括控制器以监测并协调制动系统 50。制动系统50可以监测制动组件，并针对车辆减速控制车轮制动器44。制动系统50可 以响应于驾驶员命令，并也可以自主运行以实现诸如稳定性控制的功能。制动系统50的控 制器可以实现当被另一控制器或子功能请求时施加请求的制动力的方法。
[0018] -个或更多个电气负载46可被连接到高电压总线。电气负载46可具有在适当的 时候操作和控制电力负载46的关联的控制