一种锂离子电池低温充电方法技术

本发明专利技术涉及了一种锂离子电池低温充电方法，应用于锂电池低温充电过程中，该方法先获取锂电池实时温度，利用实时温度与电池管理系统中预设温度阈值的比较结果控制电池加热装置的开关以将锂电池保持在安全温度范围，并将锂电池稳定在特定安全充电倍率下进行充电；再利用超声波检测技术检测锂电池内部是否有气体，并依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电，重复进行超声波检测以及依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电的操作过程以实现锂电池全程分阶段安全充电，该方法巧妙地引入超声波检测技术和电池加热技术相结合的充电控制方法，有效解决了现有锂电池低温充电耗能大、时间久、容易析锂的问题，还提升了充电效率。

A low temperature charging method of lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池低温充电方法
本专利技术涉及电池充电管理
，具体涉及一种锂离子电池低温充电方法。
技术介绍
21世纪以来，能源危机与环境污染问题频发，传统汽车工业受到严峻挑战，电动汽车得以发展并以其清洁高效等优点逐渐成为汽车工业的重要热点。动力电池作为电动汽车的核心组成部分，其性能尤为重要，目前车上应用较多的是锂离子电池，所以锂离子电池的性能优化逐渐成为了国内外学者的重要研究课题。锂离子电池(简称锂电池)是一种二次电池，具有比能量大、电压平台高、循环寿命长等优点，但也存在一些缺点，低温时充电易析锂便是其中之一。低温环境下进行过大倍率(过大充电电流)充电，会造成锂不可逆析出，即为析锂，析锂会造成锂电池内部结构永久改变，导致锂电池最大可用容量减少、寿命缩短，并且析锂产生的枝晶还可能刺穿锂电池隔膜后造成内短路从而引发热失控风险。目前，解决低温充电问题的一般方法为加装加热装置，由外界或锂电池自身提供电能对锂电池进行加热，使其温度升高，达到较高的温度后再进行充电。这种方法无疑增加了充电时间，还会造成比较大的耗能问题。并且，由于加热过程中锂电池内部温度分布不均匀，即使温度采样点达到安全温度时，电池的其他部位温度可能还尚未达到安全温度，仍容易产生析锂，使得锂电池整体无法有效摆脱析锂问题。
技术实现思路
本专利技术针对目前低温充电问题的一般方法充电时间长、耗能大且仍容易析锂等问题提供了一种锂离子电池低温充电方法，该方法利用超声波检测技术能够在锂电池稳定在特定安全充电倍率下进行充电的过程中检测锂电池内部的排气情况，从而判断锂电池是否析锂，及时发现析锂情况，及时调整充电电流，使得锂电池实现全成分阶段安全充电，有效解决了锂电池低温充电容易析锂的问题还提升了充电效率，简单易行、安全性高。本专利技术的技术方案如下：一种锂离子电池低温充电方法，应用于锂电池低温充电过程中，所述方法先获取锂电池实时温度，利用实时温度与电池管理系统中预设温度阈值的比较结果控制电池加热装置的开关以将锂电池保持在安全温度范围，并将锂电池稳定在特定安全充电倍率下进行充电；再利用超声波检测技术检测锂电池内部是否有气体，并依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电，重复进行超声波检测以及依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电的操作过程以实现锂电池全程分阶段安全充电。优选地，所述安全温度范围为锂电池不析锂的温度范围，所述预设的温度阈值取锂电池是否析锂的温度临界值。优选地，上述锂离子电池低温充电方法具体包括以下步骤：S1增设超声波检测装置并预设其检测频率，在电池管理系统中预设温度阈值并获取锂电池实时温度，当实时温度小于温度阈值时对锂电池加热直至实时温度超过温度阈值，记录此时锂电池第一温度值，执行S2；否则，直接记录此时锂电池第二温度值，执行S3；S2确定第一温度值对应的第一最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第一最大安全充电电流值进行充电，启动超声波检测装置依预设的检测频率检测锂电池内部是否有气体，当若干个频率内持续检测到有气体时执行S4，当若干个频率内均未检测到气体时执行S5；S3确定第二温度值对应的第二最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第二最大安全充电电流值进行充电，启动超声波检测装置依预设的检测频率检测锂电池内部是否有气体，当若干个频率内持续检测到有气体时执行S4，当若干个频率内均未检测到气体时执行S5；S4电池管理系统判定此时充电电流过大进而控制降低充电电流，并继续使超声波检测装置依一定的检测频率工作，直至检测结果为若干个频率内均未检测到气体而判定此时充电电流安全时，记录此时第三充电电流值，使锂电池以第三充电电流值进行充电，执行S6；S5电池管理系统判定此时充电电流安全，使锂电池继续保持以第一最大安全充电电流值或第二最大安全充电电流值进行充电，执行S7；S6充电一段时间后再次获取锂电池实时温度并记录此时锂电池第三温度值，确定第三温度值对应的锂电池的第四最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第四最大安全充电电流值进行充电，所述第四最大安全充电电流值≥第一最大安全充电电流值＞第三充电电流值，使超声波检测装置依一定的检测频率工作，当若干个频率内持续检测到有气体时执行S8，当若干个频率内均未检测到气体时执行S9；S7充电一段时间后再次获取锂电池实时温度并记录此时锂电池第四温度值，确定第四温度值对应的锂电池的第五最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第五最大安全充电电流值进行充电，所述第五最大安全充电电流值≥第二最大安全充电电流值＞第三充电电流值，使超声波检测装置按照一定的检测频率工作，当若干个频率内持续检测到有气体时执行S8，当若干个频率内均未检测到气体时执行S9；S8电池管理系统判定此时充电电流过大进而控制降低充电电流，并继续使超声波检测装置依一定的检测频率工作，直至检测结果为若干个频率内均未检测到气体而判定此时充电电流安全时，记录此时第六充电电流值，使锂电池以第四充电电流值进行充电，执行S10；S9电池管理系统判定此时充电电流安全，使锂电池继续保持以第四最大安全充电电流值或第五最大安全充电电流值进行充电，执行S10；S10判断锂电池实际容量是否达到额定容量，达到额定容量时直接结束充电，未达到额定容量时重复上述S6至S9，获得新的充电电流值再次进入分阶段充电，直至锂电池实际容量达到其额定容量时结束充电。优选地，S1中对锂电池加热采用电池管理系统内部包括的电池加热装置或外部加装的电池加热装置进行。优选地，S4、S6、S7、S8和S10中的超声波检测装置的检测频率等于或小于预设检测频率。优选地，S2、S3、S6、S7、S10中确定各温度值对应的锂电池的各最大安全充电倍率采用查表法且所述查表法所依据数据表利用现有数据表或利用根据待充电锂电池性能实时测得的温度与充电倍率的关系数据表。优选地，所述关系数据表的测定过程为首先预设若干个温度梯度，在每个温度值下分别利用超声波检测技术检测锂电池不同充电倍率对应的排气状况以反向得到该温度值下锂电池的最大充电倍率，并将每个温度值下的最大充电倍标示在同一图中进而得到温度与充电倍率的关系数据表。优选地，结束充电时将电池管理系统中的充电电流设置为0。优选地，所述超声波检测采用基于空气耦合原理的超声波检测装置。本专利技术的技术效果如下：本专利技术涉及了一种锂离子电池低温充电方法，该方法利用超声波检测技术能够在锂电池稳定在特定安全充电倍率下进行充电的过程中检测锂电池内部是否有气体产生，从而判断锂电池是否析锂，及时发现析锂情况，及时调整充电电流，使得锂电池实现全成分阶段安全充电(可以理解为对现有锂电池低温充电技术的进一步修正的充电方法)，也就是说，运用超声波检测电池排气现象，温度低于电池充电温度下限时，开启电池加热装置；温度大于充电下限时，在温度较低时采用较小倍率充电，防止低温环境下过大倍率充电造成的锂电池析锂，而在工作温度较高时增大充电电流，增大充电倍率，提高充电效率，节约充电时间，有效解决了现有锂电池低温充电耗能大、时间久、容易析锂的问题，还提升了充电效率、减少了充电过程中的耗能量、缩短了充电时间且简单易行、安全性高，最终实现了锂电池低温下的安全高效长寿的充电方式。附图说明图1：为本专利技术一种锂离子电池低温充电方法的流程示意图。图2：为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池低温充电方法，应用于锂电池低温充电过程中，其特征在于，所述方法先获取锂电池实时温度，利用实时温度与电池管理系统中预设温度阈值的比较结果控制电池加热装置的开关以将锂电池保持在安全温度范围，并将锂电池稳定在特定安全充电倍率下进行充电；再利用超声波检测技术检测锂电池内部是否有气体，并依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电，重复进行超声波检测以及依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电的操作过程以实现锂电池全程分阶段安全充电。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池低温充电方法，应用于锂电池低温充电过程中，其特征在于，所述方法先获取锂电池实时温度，利用实时温度与电池管理系统中预设温度阈值的比较结果控制电池加热装置的开关以将锂电池保持在安全温度范围，并将锂电池稳定在特定安全充电倍率下进行充电；再利用超声波检测技术检测锂电池内部是否有气体，并依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电，重复进行超声波检测以及依据检测结果控制直接继续充电或降低充电电流后再充电的操作过程以实现锂电池全程分阶段安全充电。2.根据权利要求1所述的锂离子电池低温充电方法，其特征在于，所述安全温度范围为锂电池不析锂的温度范围，所述预设的温度阈值取锂电池是否析锂的温度临界值。3.根据权利要求2所述的锂离子电池低温充电方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1增设超声波检测装置并预设其检测频率，在电池管理系统中预设温度阈值并获取锂电池实时温度，当实时温度小于温度阈值时对锂电池加热直至实时温度超过温度阈值，记录此时锂电池第一温度值，执行S2；否则，直接记录此时锂电池第二温度值，执行S3；S2确定第一温度值对应的第一最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第一最大安全充电电流值进行充电，启动超声波检测装置依预设的检测频率检测锂电池内部是否有气体，当若干个频率内持续检测到有气体时执行S4，当若干个频率内均未检测到气体时执行S5；S3确定第二温度值对应的第二最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第二最大安全充电电流值进行充电，启动超声波检测装置依预设的检测频率检测锂电池内部是否有气体，当若干个频率内持续检测到有气体时执行S4，当若干个频率内均未检测到气体时执行S5；S4电池管理系统判定此时充电电流过大进而控制降低充电电流，并继续使超声波检测装置依一定的检测频率工作，直至检测结果为若干个频率内均未检测到气体而判定此时充电电流安全时，记录此时第三充电电流值，使锂电池以第三充电电流值进行充电，执行S6；S5电池管理系统判定此时充电电流安全，使锂电池继续保持以第一最大安全充电电流值或第二最大安全充电电流值进行充电，执行S7；S6充电一段时间后再次获取锂电池实时温度并记录此时锂电池第三温度值，确定第三温度值对应的锂电池的第四最大安全充电倍率，使锂电池以相应的第四最大安全充电电流值进行充电，所述第四最大安全充电电流值≥第一最大安全充电电流值＞第三充电电流值，使超声波检测装置依一定的检测频率工作，当若干个频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，范智伟，华旸，张祚铭，周新岸，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11