用于根据温度对机动车辆蓄电池进行充电的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对机动车辆蓄电池进行充电的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：确定该电池的电解质电阻频率，确定蓄电池电荷转移电阻频率，并且用在高于该蓄电池的该电解质电阻频率并且小于该蓄电池电荷转移电阻频率的充电电流频率的电流对该蓄电池进行充电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的
是控制机动车辆的蓄电池的充电，并且更具体地涉及在低温下控制这种蓄电池的充电。
技术介绍
蓄电池(功率、能量、续航能力)的性能对操作温度非常敏感。在低温下，蓄电池具有较少功率、传送较少能量并且在充电过程中受到降级影响，而在高温下，蓄电池在功率和能量方面具有最佳性能。以下文献是从现有技术中已知的。专利申请JP 2001037093 A披露了在103Hz与几百Hz之间在几mV振幅下的频率振荡的充电电流。此教导不能应用于锂离子蓄电池，因为1kHz的指定频率太高。事实上，此频率对应于金属零件(即集流器)和电子导电化合物(即导电碳)的阻抗频谱或阻抗的电感部分。此外，此专利申请主要描述了在恒定电压用量级为几mV的电压振荡的改进，这改善了电池的蓄电性能。文献US 7227336 Bl从扩散系数确定蓄电池的充电频率。文献FR 2943188、FR 2964510和FR 2974253披露了对蓄电池充电电流进行调制。然而，这些文献未提供有关在选择这个频率时与温度影响相关的任何信息。因此，存在对用于在低温下进行充电的系统和方法的需要，该系统和方法被优化以便减少充电时间和蓄电池在充电过程中的降级。
技术实现思路
本专利技术的目的是一种用于对机动车辆蓄电池进行充电的方法，在该方法期间，使用以下步骤:确定该蓄电池的电解质电阻频率，确定该蓄电池的电荷转移电阻频率，以及用具有高于该蓄电池电解质电阻频率且低于该蓄电池电荷转移电阻频率的充电电流频率的电流对该蓄电池进行充电。可以从作为该充电电流频率的函数的阻抗的复数表示将该电解质电阻频率确定为具有其虚数部分为零值并且实数部分为最低值的阻抗频率并且将该电荷转移电阻频率确定为其虚数部分为最小值并且实数部分为最高值的阻抗频率。可以从作为充电电流相移的函数的阻抗的表示将该电解质电阻频率确定成为其消除相移的频率并且将该电荷转移电阻频率确定成为其消除作为频率的函数的相移的导数的频率。可以从该虚数部分在作为该充电电流频率的函数的电池阻抗上的表示将该电解质电阻频率确定成为其消除该虚数部分的频率并且将该电荷转移电阻频率确定成为其消除作为频率的函数的该虚数部分的导数的频率。该充电电流频率可位于10Hz和300Hz之间，优选地等于100Hz。当温度变化时，可确定新的蓄电池电解质电阻和蓄电池电荷转移电阻频率。本专利技术的另一个目的是一种用于对机动车辆蓄电池进行充电的系统，该系统包括—个用于确定该蓄电池的电解质电阻频率的装置，一个用于确定该蓄电池的电荷转移电阻频率的装置，以及—个用于控制该蓄电池充电电流并且能够用具有高于该蓄电池电解质电阻频率且低于该蓄电池电荷转移电阻频率的频率的电流控制该蓄电池充电的装置。该系统可包括一个用于根据蓄电池温度调整充电电流频率的装置，该调整装置能够控制该确定装置，从而使得当温度变化时再次确定该蓄电池电解质电阻频率和该蓄电池电荷转移电阻频率。用于确定该蓄电池电解质电阻频率的该装置以及用于确定该蓄电池电荷转移电阻频率的该装置可各自包括充电电流频率作为温度的函数的映射。用于确定该蓄电池电解质电阻频率的该装置以及用于确定该蓄电池电荷转移电阻频率的该装置可各自包括一个蓄电池阻抗频谱分析装置。【附图说明】进一步的目的、特征以及优点将通过阅读以下仅作为非限制性实例、参照附图所给出的说明而显现出来，在附图中:-图1示出了在复数空间中作为频率的函数的阻抗的表示，-图2示意性地示出了在复数空间中作为频率的函数的阻抗，-图3示出了作为相移的函数的阻抗的表示，-图4示出了电池阻抗上的作为频率的函数的虚数部分的表示，-图5示出了蓄电池单元上具有等于100Hz的频率的电流的效果，并且-图6示出了在不同温度下作为频率的函数的相移的发展。【具体实施方式】用于控制蓄电池充电的方法允许在低温下改善蓄电池充电。原理是基于使用阻抗频谱分析来估计有待施加的充电电流频率。可使用在现有技术(锂离子蓄电池中的使用拉普拉斯变换方法通过电压步长计时电流法进行阻抗频谱分析，电化学协会杂志，147(3)922-929(2000))中描述的方法或者提前使用阻抗测量值在车辆上车载地执行阻抗频谱分析。首先，阻抗频谱分析由在测量所述蓄电池的阻抗的同时改变蓄电池充电电流频率组成。这给出了作为频率的函数的蓄电池阻抗的变化。在一种情况下，车载地执行的阻抗频谱分析允许确定充电频率。在另一种情况下，在设计充电系统时确定并设定有待使用的充电频率，以便在具体的条件下改善蓄电池充电。在所有情况下，从阻抗频谱确定充电频率。从阻抗频谱确定有待使用的充电频率。图1是在复数空间中作为频率的函数的阻抗的表示。换言之，图1示出了点集，该点集的坐标是阻抗的虚数部分和实数部分，每个点表示充电电流的不同频率。图1还展示了蓄电池单元的阻抗在温度为0°时的变化。在这种表示上，我们可以标识与特征蓄电池充电频率相对应的两个点。第一特征点对应于其虚数部分为零的阻抗。该点在图1上由参考号“频率1”标识，并且在图1所展示的情况下，该点对应于0.9kHz的频率。与此点相关联的频率将在以下被称为电解质电阻频率。第二特征点对应于其虚数部分最小并且其实数部分大于与第一特征点相关联的阻抗的实数部分的阻抗。该点在图1上由参考号“频率2”标识，并且在图1所展示的情况下，该点对应于0.15Hz的频率。与此点相关联的频率将在以下被称为电荷转移电阻频率。通常，当对蓄电池单元的阻抗频率进行采样时，针对阻抗的实数部分的增加值检测阻抗的虚数部分的相继极小值。图2示意性地展示了这种阻抗发展。阻抗的虚数部分的第一最小值对应于与电解质电阻频率(即)相关联的阻抗。扩散区之前的最后一个最小值对应于与电荷转移电阻频率RCT相关联的阻抗。我们注意到:电荷转移电阻的阻抗通过以下等式与同电解质电阻频率相关联的阻抗相联系并且与其他极小值(标记为&、1?2和1?3)的阻抗相联系。R 电解质 +Ri+R2+R3= RCT在锂离子蓄电池的情况下，札可以被认为是SEI (固态电解质膜)的电阻，R2可以是正极的电荷转移电阻，而R3可以是负极的电荷转移电阻(图2)。认为将存在更大量的串联RC电路是有可能的。因此，电荷转移电阻频率RCT将是这些各个贡献值之和。从另一个方面，电荷转移电阻频率RCT可以被认为是刚好在扩散现象之前的频率，其特征为更常见的称为Warburg区或Warburg线的扩散区(图2)。可替代地，可根据电压在阻抗端子处相对于在阻抗端子之间循环的电流的相移来确定电解质电阻频率和电荷转移电阻频率。图3示出了作为相移的函数的阻抗的表示。从这种表示，将该电解质电阻频率确定成为其消除相移的频率并且将当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对机动车辆蓄电池进行充电的方法，其特征在于，该方法使用以下步骤：确定该蓄电池的电解质电阻频率，确定该蓄电池的电荷转移电阻频率，以及用具有高于该蓄电池电解质电阻频率且低于该蓄电池电荷转移电阻频率的充电电流频率的电流对该蓄电池进行充电。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·德洛贝尔，J·马里，A·里科，JP·苏利耶，L·马沙尔，
申请(专利权)人：雷诺两合公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR