锂离子电池充电控制的制作方法_4

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的根据包括作为 变量的充电周期的一个模型或多个模型)。
[0078] 对于点C,例如,电路系统可以被设置为改变电路系统715的"0V"参考。作为示 例,OV参考可以相对于时间、充电周期的数量等向上浮动。
[0079] 对于点D,例如,电路系统可以被设置为以用作说明在一个或多个电池705中作为 时间、充电周期、使用等的函数发生的或者可能期望发生的变化的方式改变温度补偿电路 系统。如图所示,来自温度补偿电路系统的输出可以被定向到控制一个或多个充电过程参 数(例如,在图2的方法230中的AVmj)的其他电路系统(例如充电控制、充电定时器、状态 逻辑电路系统)。
[0080] 对于点E,电路系统可以被设置为改变电路系统715的参考电位(Vltef)的生成。正 如指出的,参考电位(U被施加到生成信号以开始充电过程的恒定电压(CV)阶段的比较 器上。
[0081] 其中装置700包括一个或多个电池705的一个或多个参考电极,电路系统715可 以至少部分地基于针对一个或多个电池705的阳极电极、一个或多个电池705的阴极电极 或两者所测量的电位来调整充电过程。作为示例,测量的阳极电极电位可以用于改变参考 电位(VKrf),继而,测量的阳极电极电位改变接收电池电位(Vrall)的比较器的操作以确定何 时开始充电过程的恒定电压(CV)阶段。作为示例,这种方法可以减小触发充电过程的恒定 电压(CV)阶段的电位差。例如,如果电位差被初始设置为XV,当在阳极电极的电位测量中 发生变化,那么电位差可能减小到小于XV。这种方法可以防止电位的应用超过一个或多个 电池705的阴极电极的上电压极限。
[0082] 图8示出了包括发动机控制单元(EUC) 802、电池组810以及电动机和发电机820 的车辆800的示例。图8也示出了包括E⑶802、电池组810、电动机和发电机820以及充电 控制电路系统860的车辆800的系统850的示例。车辆800可以是如图3的设备300的设 备,并且包括例如,一个或多个处理器、存储器等。
[0083] 作为示例,车辆800例如可以是混合动力电动汽车(HEV),其中电池组810被额定 为约I. 4kWh,其吸收制动能量以立即在一个加速周期中重新使用(例如,使用电动机和发电 机820作为再生制动方案中的发电机)。作为示例,车辆800例如可以是插电式混合动力 汽车(PHEV),其中电池组810被额定为约5. 2至16kWh,其提供混合动力和电驱动两者的功 能。作为示例,车辆801可以是蓄电池电动汽车(BEV),其中电池组810被额定为24至85kWh 以推动车辆800。
[0084] 在如8的示例中,充电控制电路系统860可以提供电池组810的一个或多个电池 的充电过程的管理。作为示例,电路系统860可以在一个或多个充电过程期间控制充电电 压。作为示例,充电过程可以响应于制动而发生(例如,持续制动发生期间的很短的一段时 间)。作为另一示例,通过电连接到电源网可以发生充电过程。作为另一示例,通过耦接到 生成电力的发电机的内燃机的轴可以发生充电过程。在这样的示例中,电路系统860可以 根据模型、明细表(schedule)等控制电池组810的一个或多个电池的充电电压。根据充电 过程的类型,在电池组810中的一个或多个电池的充电可以以与图1的充电阶段120完全 不同或部分不同的方式发生。
[0085] 图9示出了电池901和电池902的示例,每个电池包括一个或多个参考电极921。 电池901和电池902中的每个包括阴极922、阳极923、阴极接线片924、阳极接线片925、一 个或多个隔板928-U928-2和928-3。如图所示,电池901可以包括用于连接到参考电极 921的连接器929 (例如作为线、片等)。作为示例,一个或多个参考电极921可以包括铜或 其他材料。作为示例,锂离子电池可以包括钛酸盐,例如,在阳极表面具有钛酸锂纳米晶体。 这种阳极可以表现出不同于石墨阳极的特征。因此,可以提供模型、测量结果等来解释阳极 的类型(例如钛酸盐、石墨等)。
[0086] 图10示出了用于管理电位相对于如周期数的变量的图1010和1030的示例。在 图10的示例中,图1010包括阳极的下限(LU和阴极的上限(UL),同时粗横线表示在充电 过程期间在阴极的恒定电压(CV)阶段的电位,以及粗斜线表示阳极电位,其可以作为如周 期数(X)的变量的函数而增大。
[0087] 在图1010的示例中,在特定的周期数(X。),开始充电过程的恒定电压(CV)阶段所 需要的阴极的电位(见虚线和点斜线)将超过阴极的上限(UL)。然而,通过实施控制方法, 针对再充电过程施加的电位差(AV)可能例如,作为周期数(X。)或者另一变量(可选的与周 期数结合)的函数而减小。在这样的方式中,可能会减小或者避免给阴极施加过大电位的风 险。相对于图2的方法230,AV的值可以施加为AVKEe。
[0088] 在图1030的示例中,例如,根据周期的数量,进行周期性的调整。在图1030的示例 中,允许阴极的电位的值在多个周期上升,之后做出向下调整,例如,通过减小AV的值(例 如AVeeg )。
[0089] 作为示例,可以在逐个周期或其他基础上确定AV(或AVKEe)。如关于图2所提出 的,先进的蓄电池健康评估方法可以通过监测和控制影响电池电极退化的条件,例如,在循 环和使用场景期间使用一个或多个基于电池化学行为的算法来延长周期寿命。这种方法可 以导致在循环期间的单独的电极或多个单独的电极的建模、测量或建模和测量行为,可选 地与电池电压、阻抗、电池电压和阻抗等结合。作为示例,一个或多个算法可以使用基于特 定的电池化学的已知的预处理或可以基于使用参考的电池化学的实时监测。
[0090] 作为示例,电池的阳极电位可以被设置为充电周期数的函数(例如"f(x)"),并且 基于该函数和阴极电位的上限(例如"UL")可以建立临界充电周期数(例如"x。")的条件。 在这种示例中,其中阳极电位相对于充电周期数增大,临界充电数的条件可以由下述方程 表示:A Xc=〇=UL_f (Xe)-A V(I),其中,AV(I)可以是第一充电周期(例如新电池)的值。在 这种示例中,一旦达到临界充电周期数X。(或者提供安全边缘之前),那么方法可以开始A V (或AVKE(;)的调整。例如,当充电周期数x的增大超过临界充电周期数x。时,AV可以减小, 以帮助防止超过阴极电位的上限UL。正如所提到的,电池的阳极电位可以被设置为一个或 多个变量(例如充电周期数、使用年限、温度-时间曲线)的函数。
[0091] 作为示例,可以为阴极电位作为一个或多个变量的函数提供特定的阳极电位、函 数、明细表等的先验知识。作为示例,可以给提供阳极电位一个函数并可以给阴极电位提 供另一函数。在这种示例中,AV(或AVkk)可以被定义为这两个电位(例如在逐个周期或 其他的基础上)的差。作为另一示例,AV(或AVkk)可以被设置为一个或多个变量(例如 AV(Xi、x2、......xn))的函数。
[0092] 作为示例,方法可以从第一充电周期或从后面的充电周期在逐个周期的基础上控 制AV(或AVkkX在这种示例中,相应的阴极电位可以开始于低于阴极电位的上限UL的 值,达到阴极电位的上限UL或接近上限UL的值。
[0093] 正如所提到的,电池相对于一个或多个因子可能发生变化。作为示例,放电-充电 循环可以改变化学成分、结构等。作为示例,随着周期数的增加,杂质可能集中在阳极、阴极 或在阳极和阴极,其进而影响电池电力存储容量。作为另一示例,随着周期数的增加,结构 可能在阳极、阴极或在阳极和阴极分解,其进而影响电池电力存储容量。作为示例,充电控 制电路系统可以通过调整充电电压导致一个或多个这种变化,其进而可以避免某些类型的 损坏条件(例如超过阴极电位的上限)。作为示例,充电控制电路系统可以是对发生在一个 或多个电池中的变化进行补偿以延长电池使用寿命的补偿电路系统等。
[0094] 作为示例,方法可以包括接收锂离子电池的负电极的电位值;以及对于锂离子电 池的充电过程,至少部分地基于负电极的电位值调整恒定电压阶段的电压。在这种方法中, 接收可以包括测量负电极相对于锂离子电池的参考电极的电位值。作为示例,负电极可以 包括碳基体(例如石墨)。作为示例,方法可以包括用锂离子电池给计算机供电,用锂离子电 池给蜂窝通信电路系统供电等。
[0095] 作为示例,方法可以包括用锂离子电池给车辆供电;接收锂离子电池的负电极的 电位值;以及对于锂离子电池的电池充电过程,至少部分地基于负电极的电位值调整恒定 电压阶段的电压。在这种示例中,供电可以包括给操作地耦接到车辆的驱动机构的电动机 供电。
[0096] 作为示例,系统可以包括由DC电力来供电的电路系统,提供DC电力的锂离子电 池,以及基于表明锂离子电池的负电极的电位增加的信息来调整锂离子电池的电池充电过 程的恒定电压阶段的电压的电路系统。在这种系统中,表明负电极的电位增加的信息包括 测量的负电极相对于锂离子电池的参考电极的电位值。
[0097] 作为示例,表明负电极的电位增加的信息包括基于负电极相对于锂离子电池的参 考电极的电位值的测量结果而存储在系统的存储器中的明细表。在这种示例中,明细表可 以包括相对于一个或多个参数(例如再充电周期、时间、温度等)的负电极的电位值。作为示 例,明细表包括相对于一个或更多个再充电周期数、时间和温度的电位值。
[0098] 作为示例,系统可以包括表明负电极的电位增加作为来自负电极电位相对于一个 或多个参数(例如再充电周期、时间和温度)的模型的值的信息。作为示例,模型可以建立相 对于再充电周期数、时间和温度中的一个或更多个的电位的模型。
[0099] 作为示例,系统可以包括作为由一个或多个锂离子电池提供的DC电力来供电的 电路系统的电动机。作为示例,系统可以包括作为由一个或多个锂离子电池提供的DC电力 来供电的电路系统的计算机。作为示例,系统可以包括由一个或多个锂离子电池提供的DC 电力来供电的蜂窝通信电路系统。
[0100] 作为示例,锂离子电池系统可以包括包含有碳基体阳极、阴极和参考电极的锂离 子电池,测量碳基体阳极相对于参考电极的电位的电路系统,以及至少部分地基于所测量 的碳基体阳极的电位来调整再充电锂离子电池的恒定电压阶段的电压的电路系统。这种系 统也可以包括用于接收信息以使得电路系统调整恒定电压阶段的电压的总线接口。作为示 例,调整恒定电压阶段的电压的电路系统可以基于经由总线接口接收到的信息来调整恒定 电压阶段的电压。在这种示例中,总线接口可以耦接到计算机总线或车辆总线(例如或其他 总线)上。
[0101] 作为示例,在要调整恒定电压(CV)阶段的电压的情况下,这种调整可以调整例如 参数AVkk(例如,如图2的方法230中所示),因为八^^可以被认为是恒定电压(CV)阶段 的电压。正如所指出的,参数AVmj用于判定充电(例如再充电)过程的恒定电压(CV)阶段 何时开始;应注意电压可以被保持在该值,同时电流减小到可接受的水平(例如至触发充电 过程的终止)。
[0102] 作为示例,在充电过程实施包括恒定电压(CV)阶段的替选方案的技术的情况下, 可以采用本文描述
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