一种用于多种电池充电算法的开发方法技术

本发明专利技术提出的一种用于多种电池充电算法的开发方法，属于电池管理技术领域，该方法利用带有参比电极的三电极电池，提前设定单电极电位的警戒阈值，并以预设充电算法对三电极电池进行试充电，同时监测单电极电位；当单电极电位达到警戒阈值，则引入电流调整事件，使单电极电位保持在安全区间充电，带有电流调整事件的试充电算法即为开发好的充电算法；本方法能够在不损伤电池性能的前提下，开发快速充电、低温加热等多种特点的充电算法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池管理
，特别涉及一种用于多种电池充电算法的开发方法。
技术介绍
锂离子电池的充电难是限制新能源汽车广泛应用的主要问题之一，主要表现在慢充速度慢，快充损害电池，低温下充电效率低、损伤大且存在安全问题。因此，为了改善电池充电性能，需要开发速度更快兼顾电池寿命、安全性的无损充电算法。目前，最普遍的充电算法为恒流恒压(CCCV)模式充电，即先以恒定电流充电至截止电压，再以恒定电压充电，直至电流减小至截止电流，停止充电。为了提高充电速度，减少造成的电池损伤，每一种新的充电算法的开发需要进行大量实验，以确定合适的充电参数。如多阶段恒流充电，需要确定电流转变荷电状态值(SOC)、每阶段电流倍率等参数；再如脉冲充电，需要确定脉冲周期、脉冲电流倍率等参数。测试过程耗时较长，且测试中需拆解电池，观察电池内部是否发生副反应，浪费大量电池，使新的充电算法开发效率很低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于客服已有技术的不足之处，提出一种用于多种电池充电算法的开发方法，本方法能够在不损伤电池性能的前提下，开发快速充电、低温加热等多种特点的充电算法。本专利技术介绍了一种电池充电算法的开发方法，利用带有参比电极的三电极电池，提前设定单电极电位的警戒阈值，并以预设充电算法对三电极电池进行试充电，同时监测单电极电位。当单电极电位达到警戒电位，则引入电流调整事件，使单电极电位保持安全区间充电，带有电流调整事件的试充电算法即为开发好的充电算法。所述开发方法，具体包括以下步骤：步骤1)制备带有参比电极的锂离子电池：在待开发充电方式的电池内部的负极与隔膜界面加入可提供稳定参比电位的参比电极，制成带有参比电极的三电极电池。步骤2)设定所述带有参比电极的三电极电池正极电位警戒阈值ηc,thr和负极电位警戒阈值ηa,thr；步骤3)将制备好的三电极电池放入恒温箱，并与充电电源接线连接；对所述三电极电池放电至荷电状态等于0，在恒温箱内部静置3小时以上；步骤4)静置完成后，对所述三电极电池，以预设充电算法充电；每隔时间间隔Δt记录一次该三电极电池端电压、正极电位、负极电位、温度和电流值；所述Δt根据控制精度需求设定；步骤5)每隔时间间隔Δt，分别记录当前电池的正极、负极电位ηc和ηa，并根据正极电位警戒阈值ηc,thr与正极电位ηc之差即ηc,thr-ηc、负极电位ηa与负极电位警戒阈值ηa,thr之差即ηa-ηa,thr，进行充电电流的调整；步骤6)记录上述过程中的电流调整事件触发的时刻、荷电状态值和调整事件的内容，得到充电算法所需要的参数表，完成充电算法的开发。所述步骤5)具体包括以下步骤：步骤5.1)当前充电时刻为Ti，若ηc,thr-ηc或ηa-ηa,thr小于0，记录当前荷电状态值为SOCi，触发一次电流调整事件Ai；其中，i＝0,1,2,……,n-1,n，n为正整数，代表充电调整次数；步骤5.2)不断重复步骤5.1)，直到充电时刻为Tn时，达到根据电流调整事件设定的截止条件。本专利技术的特点及有益效果：本专利技术的目的在于优化锂离子电池充电算法开发过程繁琐步骤，降低开发的经济和时间成本，提升充电算法的实际效果，提出用于多种电池充电算法的开发方法，应用本方法能够在不损伤电池性能的前提下，开发快速充电、低温加热等多种特点的充电算法。附图说明图1为本专利技术方法总体流程框图；图2是本专利技术方法采用的开发平台结构示意图；图3是一种电流动态更新的快速充电算法开发方法的实施例一；图4是一种脉冲加热充电算法开发方法的实施例二。具体实施方式本专利技术介绍了一种电池充电算法的开发方法，利用带有参比电极的三电极电池，提前设定单电极电位的警戒阈值，并以预设充电算法对三电极电池进行试充电，同时监测单电极电位；当单电极电位达到警戒阈值，则引入电流调整事件，使单电极电位保持安全区间充电，从而保障电池的寿命和安全性，带有电流调整事件的试充电算法即为开发好的充电算法。本专利技术提出的一种用于多种锂电池充电算法的开发方法，其总体流程如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤1)制备带有参比电极的锂离子电池：在待开发充电方式的电池内部的负极与隔膜界面加入可提供稳定参比电位的参比电极，制成带有参比电极的三电极电池；三电极电池种类包括：带有锂金属参比电极的电池、带有Sn-Li合金参比电极的电池和带有磷酸铁锂参比电极的电池等；步骤2)设定所述带有参比电极的三电极电池正极电位警戒阈值ηc,thr和负极电位警戒阈值ηa,thr；其中，ηc,thr一般设定在4.35V-4.45V，ηa,thr一般设定在20-30mV；步骤3)将制备好的三电极电池放入恒温箱，并与充电电源接线连接；对所述三电极电池放电至荷电状态值SOC＝0，在恒温箱内部静置3小时以上；步骤4)静置完成后，对所述三电极电池，以预设充电算法(即初始的电流算法)P0充电，P0包括但不限于恒流充电、脉冲充电、恒压充电等算法；每隔时间间隔Δt记录一次该三电极电池端电压、正极电位、负极电位、温度和电流值。Δt可根据控制精度需求设定，一般取1-10s；步骤5)每隔时间间隔Δt，分别记录当前电池的正极、负极电位ηc和ηa，并根据正极电位警戒阈值ηc,thr与正极电位ηc之差(即ηc,thr-ηc的值)、负极电位ηa与负极电位警戒阈值ηa,thr之差(即ηa-ηa,thr的值)，进行充电电流的调整；该调整方法具体包括以下步骤：步骤5.1)当前充电时刻为Ti(i＝0,1,2,……,n-1,n，n为正整数，代表充电调整次数)，若(ηc,thr-ηc)或(ηa-ηa,thr)小于0，记录当前SOC值为SOCi，触发一次电流调整事件Ai；该电流调整事件可根据实际情况由使用者设定，包括但不限于：调整电流倍率并设定电流倍率降低量为ΔI；或引入一次放电脉冲并设定放电脉冲值为Id、脉冲时间为Td、间歇时间为Tr，之后继续以原脉冲电流充电等；步骤5.2)不断重复步骤5.1)，直到充电时刻为Tn时，达到根据电流调整事件设定的截止条件，如：充电电池电压Vn达到充电截止电压Vlimit(Vlimit由电池本身决定，此时电流倍率为In-1)，或电池温度达到目标温度Ttarget，或达到其他截止条件，充电过程结束；步骤6)记录上述过程中的电流调整事件触发的时刻、SOC值和调整事件的内容，得到充电算法所需要的参数表(包括电流转变SOC、每时段电流倍率、脉冲充电需要确定脉冲周期、脉冲电流倍率等参数)，完成充电算法的开发。下面，以三元正极/石墨负极锂离子电池为例，结合附图具体介绍本专利技术开发方法中实现的快速充电开发平台。如图2所示，该平台硬件主要由5部分组成，分别为电池测试恒温箱1、带有参比电极的锂离子电池2、电池充放电测试台架3、信号采集系统4和存储有本专利技术方法的控制程序的电脑控制终端5；其中，将带有参比电极的锂离子电池2置于电池测试恒温箱1中，该带有参比电极的锂离子电池2分别与电池充放电测试台架3和信号采集系统4相连，电脑控制终端5分别与电池充放电测试台架3和信号采集系统4相连。上述各部件的具体实现及功能说明如下：电池测试恒温箱1为电池开发提供环境温度，温度值决定于开发需求：如进行低温充电或低温加热算法开发，则将温度设定在零度以下；如进行常温快速充电算法，则将温度设定在25℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于多种电池充电算法的开发方法，其特征在于，利用带有参比电极的三电极电池，提前设定单电极电位的警戒阈值，并以预设充电算法对三电极电池进行试充电，同时监测单电极电位；当单电极电位达到警戒阈值，则引入电流调整事件，使单电极电位保持在安全区间充电，带有电流调整事件的试充电算法即为开发好的充电算法。

【技术特征摘要】
1.一种用于多种电池充电算法的开发方法，其特征在于，利用带有参比电极的三电极电池，提前设定单电极电位的警戒阈值，并以预设充电算法对三电极电池进行试充电，同时监测单电极电位；当单电极电位达到警戒阈值，则引入电流调整事件，使单电极电位保持在安全区间充电，带有电流调整事件的试充电算法即为开发好的充电算法。2.如权利要求1所述的开发方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1)制备带有参比电极的锂离子电池：在待开发充电方式的电池内部的负极与隔膜界面加入可提供稳定参比电位的参比电极，制成带有参比电极的三电极电池。步骤2)设定所述带有参比电极的三电极电池正极电位警戒阈值ηc,thr和负极电位警戒阈值ηa,thr；步骤3)将制备好的三电极电池放入恒温箱，并与充电电源接线连接；对所述三电极电池放电至荷电状态等于0，在恒温箱内部静置3小时以上；步骤4)静置完成后，对所述三电极电池，以预设充电算法充电；每隔时间间隔Δt记录一次该三电极电池端电压、正极电位、负极电位、温度和电流值；所述Δt根据控制精度需求设定；步骤5)每隔时间间隔Δt，分别记录当前电池的正极、负极电位ηc和ηa，并根据正极电位警戒阈值ηc,thr与正极电位ηc之差即ηc,thr-ηc、负极电位ηa与负极电位警戒阈值ηa,t...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚政宇，冯旭宁，汤慎之，卢艳华，杜玖玉，卢兰光，李建秋，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11