用于对电池充电的方法和装置制造方法及图纸

提供了一种电池充电方法和装置。电池充电装置接收电池的期望的充电时间，基于期望的充电时间生成用于对电池充电的充电步阶的充电电流，基于期望的充电时间和电池的电化学模型对充电步阶中的每个获取包括内部状态条件和最大充电时间的充电限制条件，并基于充电限制条件生成包括充电电流和充电电流的充电时间的充电简档。

Method and device for charging batteries

【技术实现步骤摘要】
用于对电池充电的方法和装置相关申请的交叉引用本申请要求于2017年10月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0138657号的权益，其全部公开内容通过引用并入本文用于所有目的。
以下描述涉及电池充电。
技术介绍
电池被用作各种设备(例如，移动设备或电动车辆)中的电源，并且提供了各种对电池充电的方案。当使用恒定电流/恒定电压(CC/CV)充电方案时，以CV执行充电以达到预设的低电流，然后以CC执行充电以达到电压。此外，存在以从高电流到低电流的多个步阶的CC执行充电的多步充电方案、以及以短时间单位重复应用脉冲电流的脉冲充电方案。由于在CC/CV充电方案中在CV条件下需要大量时间，所以CC/CV充电方案不适合于快速充电。在多步充电方案和脉冲充电方案中，由于快速充电而出现电池的劣化。不管电池的内部状态如何的基于经验的充电方案在控制电池的劣化方面存在限制，并且充电时间的缩短受到限制。随着使用包括电池的电动车辆或移动设备的用户的数量增加，对快速充电的需求正在增加。因此，期望提供电池的长使用寿命以及用于快速对电池充电的能力的电池充电。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍将在以下详细描述中进一步描述的概念的选择。本
技术实现思路
并非旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题的范围的辅助手段。在一个总体方面，提供了一种电池充电方法，包括：接收电池的期望的充电时间；基于期望的充电时间生成用于对电池充电的各个充电步阶(chargingstep)的充电电流；基于所述期望的充电时间和电池的电化学模型来获取充电限制条件，所述充电限制条件包括用于所述充电步阶中的每个的内部状态条件或最大充电时间中的至少一个；以及基于充电限制条件生成充电简档，所述充电简档包括充电电流和各个充电电流的充电时间。所述充电限制条件可以包括防止所述电池在充电期间劣化的条件。所述内部状态条件可以包括基于电化学模型的对电池的劣化具有影响的至少一个内部状态。所述内部状态条件可以包括阳极过电势条件、阴极过电势条件、阳极表面锂离子浓度条件、阴极表面锂离子浓度条件、电池单元电压条件和荷电状态(SOC)条件中的任何一个或任何组合。充电限制条件的获取可以包括：基于充电电流初始化充电限制条件；以及基于所述电化学模型和电池的劣化条件，优化所述初始化的充电限制条件以在所述期望的充电时间期间对所述电池充电并且防止电池的劣化；以及劣化条件是当电池的内部状态基本类似于劣化条件时引起电池的劣化的条件。所述初始化的充电限制条件的优化可以包括：基于电化学模型来估计用于应用所述充电电流的电池的充电步阶中的每个的至少一个内部状态；以及基于估计的内部状态来调整初始化的充电限制条件中的最大充电时间和内部状态条件中的任何一个或任何组合。所述充电限制条件的优化可以包括：获取初始化的充电限制条件中的内部状态条件以及与内部状态条件相对应的劣化条件；从输入内部状态条件与劣化条件之间的差的函数来生成函数值；以及基于所述函数值的和以及电化学模型来调整所述内部状态条件中的至少一个。函数可以被定义为使得函数值响应于内部状态条件与劣化条件之间的差的增加而减小，并且内部状态条件中的至少一个的调整可以包括基于电化学模型调整内部状态条件中的至少一个，以使期望的充电时间期间的和最小化。可以基于所述电池的健康状态(SOH)来设置所述劣化条件或初始化的充电限制条件中的至少一个。所述电池充电方法可以包括将电池的劣化因子应用于电化学模型。所述劣化因子可以包括阳极表面电阻、阴极表面电阻、阳极活性材料中的还原以及阴极活性材料中的还原中的任何一种或任何组合。所述电池充电方法可以包括：估计电池的健康状态(SOH)；基于SOH获取电池的劣化因子；以及将劣化因子应用于电化学模型。所述电池充电方法可以包括：估计电池的至少一个内部状态；以及响应于电池被充电直到电池的当前SOC达到阈值SOC，生成允许估计的内部状态达到极限状态的最大可允许电流，其中充电电流不超过最大可允许电流。所述电池充电方法可以包括：基于最大可允许电流和期望的充电时间来确定对电池充电的时间是否小于期望的充电时间。所述充电电流的生成可以包括：基于期望的充电时间和电池的期望的充电容量生成平均充电电流；以及基于平均充电电流生成充电步阶的数量和充电步阶中的每个的充电电流。所述充电电流和充电步阶的数量的生成可以包括：基于所述平均充电电流和电池的SOH来生成所述充电电流和充电步阶的数量。所述充电电流的生成可以包括：基于与平均充电电流相对应的电流范围或查找表，生成充电步阶的数量和充电步阶中的每个的充电电流。所述充电简档的生成可以包括：基于所述电化学模型来估计用于应用所述充电电流的电池的充电步阶中的每个的至少一个内部状态；以及基于估计的内部状态是否达到充电限制条件中的用于充电步阶中的每个的至少一个内部状态条件，生成充电电流的充电时间。所述充电时间的生成可以包括：确定应用第一充电步阶的第一充电电流的电池的第一内部状态是否在第一充电步阶的第一最大充电时间内达到第一充电步阶的第一内部状态条件；响应于第一内部状态达到第一内部状态条件，基于第一内部状态达到第一内部状态条件的时间点确定第一充电电流的第一充电时间；响应于第一内部状态未达到第一内部状态条件，基于第一最大充电时间确定第一充电电流的第一充电时间；以及基于第一充电时间和在第一充电步阶之后的第二充电步阶的第二充电时间，生成充电电流的充电时间。所述电池充电方法可以包括：基于充电简档对电池充电，其中所述电池的充电可以包括：估计应用当前充电步阶的当前充电电流的电池的当前内部状态；以及基于估计的当前内部状态是否达到当前充电步阶的内部状态条件，将当前充电电流之后的充电电流应用到电池。在另一总体方面，提供了一种电池充电方法，包括：接收电池的期望的充电时间；基于期望的充电时间生成用于对电池充电的充电步阶的充电电流；基于期望的充电时间和电池的电化学模型获取充电限制条件，所述充电限制条件包括用于充电步阶中的每个的内部状态条件和最大充电时间；以及基于充电限制条件和电池的内部状态对电池充电。所述电池的充电可以包括：通过向电池应用第一充电步阶的第一充电电流来对电池充电；获取电池的电流、电压和温度；基于获取的电流、获取的电压和获取的温度来估计电池的至少一个第一内部状态；确定估计的第一内部状态是否达到第一充电步阶的第一内部状态条件；以及基于确定结果确定是否以在第一充电步阶之后的第二充电步阶的第二充电电流对电池充电。所述电池的充电还可以包括：确定通过向电池应用第一充电电流对电池充电使用的时间是否达到第一充电步阶的第一最大充电时间；以及基于对电池充电使用的时间是否达到第一最大充电时间的确定来确定是否要用第二充电电流对电池充电。在另一总体方面，提供了一种电池充电装置，包括：处理器，被配置为接收电池的期望的充电时间，基于期望的充电时间生成用于对电池充电的各个充电步阶的充电电流，基于期望的充电时间和电池的电化学模型获取充电限制条件，所述充电限制条件包括用于所述充电步阶中的每个的内部状态条件或最大充电时间中的至少一个，并且基于所述充电限制条件生成充电简档，所述充电简档包括所述充电电流和各个充电电流的充电时间。在另一总体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池充电方法，包括：接收电池的期望的充电时间；基于期望的充电时间生成用于对电池充电的各个充电步阶的充电电流；基于所述期望的充电时间和电池的电化学模型来获取充电限制条件，所述充电限制条件包括用于所述充电步阶中的每个的内部状态条件或最大充电时间中的至少一个；以及基于充电限制条件生成充电简档，所述充电简档包括充电电流和各个充电电流的充电时间。

【技术特征摘要】
2017.10.24 KR 10-2017-01386571.一种电池充电方法，包括：接收电池的期望的充电时间；基于期望的充电时间生成用于对电池充电的各个充电步阶的充电电流；基于所述期望的充电时间和电池的电化学模型来获取充电限制条件，所述充电限制条件包括用于所述充电步阶中的每个的内部状态条件或最大充电时间中的至少一个；以及基于充电限制条件生成充电简档，所述充电简档包括充电电流和各个充电电流的充电时间。2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，所述充电限制条件包括防止所述电池在充电期间劣化的条件。3.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，所述内部状态条件包括基于所述电化学模型的对所述电池的劣化具有影响的至少一个内部状态。4.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，所述内部状态条件包括阳极过电势条件、阴极过电势条件、阳极表面锂离子浓度条件、阴极表面锂离子浓度条件、电池单元电压条件和荷电状态(SOC)条件中的任何一个或任何组合。5.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，所述获取充电限制条件包括：基于充电电流初始化充电限制条件；以及基于所述电化学模型和电池的劣化条件，优化初始化的充电限制条件以在所述期望的充电时间期间对电池充电并且防止电池的劣化；以及劣化条件是当电池的内部状态达到劣化条件时引起电池的劣化的条件。6.根据权利要求5所述的电池充电方法，其中，所述优化初始化的充电限制条件包括：基于所述电化学模型来估计用于应用充电电流的电池的充电步阶中的每个的至少一个内部状态；以及基于估计的内部状态来调整初始化的充电限制条件中的最大充电时间和内部状态条件中的任何一个或任何组合。7.根据权利要求5所述的电池充电方法，其中，所述优化充电限制条件包括：获取初始化的充电限制条件中的内部状态条件以及与内部状态条件相对应的劣化条件；从输入了内部状态条件与劣化条件之间的差的函数来生成函数值；以及基于所述函数值的和和电化学模型来调整内部状态条件中的至少一个。8.根据权利要求7所述的电池充电方法，其中，函数被定义为使得函数值响应于内部状态条件与劣化条件之间的差的增加而减小，并且调整内部状态条件中的至少一个包括基于电化学模型调整内部状态条件中的至少一个，以使期望的充电时间期间的和最小化。9.根据权利要求5所述的电池充电方法，其中，基于所述电池的健康状态(SOH)来设置所述劣化条件或初始化的充电限制条件中的至少一个。10.根据权利要求1所述的电池充电方法，还包括将电池的劣化因子应用于电化学模型。11.根据权利要求10所述的电池充电方法，其中，所述劣化因子包括阳极表面电阻、阴极表面电阻、阳极活性材料中的还原以及阴极活性材料中的还原中的任何一种或任何组合。12.根据权利要求1所述的电池充电方法，还包括：估计电池的健康状态(SOH)；基于SOH获取电池的劣化因子；以及将劣化因子应用于电化学模型。13.根据权利要求1所述的电池充电方法，还包括：估计电池的至少一个内部状态；以及响应于电池被充电直到电池的当前SOC达到阈值SOC，生成允许估计的内部状态达到极限状态的最大可允许电流，其中，充电电流不超过最大可允许电流。14.根据权利要求13所述的电池充电方法，还包括：基于最大可允许电流和期望的充电时间来确定对电池充电的时间是否小于期望的充电时间。15.根据权利要求1所述的电池充电方法，其中，所述生成充电电流包括：基于期望的充电时间和电池的期望的充电容量生成平均充电电流；以及基于平均充电电流生成充电步阶的数量和充电步阶中的每个的充电电流。16.根据权利要求15所述的电池充电方法，其中，生成充电电流和充电步阶的数量包括：基于所述平均充电电流和电池的SOH...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑大龙，金振豪，金明勋，成映勋，吴德镇，林柱完，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR