电池单体的充电制造技术

本发明专利技术涉及一种用于对电池单体充电的方法(S1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池单体的充电


[0001]本专利技术涉及一种用于对电池单体充电的方法，其中，在具有至少大致恒定的充电电流的充电阶段期间监控，施加到所述电池单体上的充电电压是否达到或超过预设的切换电压，并且如果是这种情况，则切换到具有至少大致恒定的但是更小的充电电流的下一个充电阶段。本专利技术还涉及一种电池充电装置，所述电池充电装置设置成执行该方法。本专利技术还涉及一种运载工具，该运载工具具有电池充电装置的至少一部分和/或涉及一种用于运载工具的充电站，该充电站具有电池充电装置的至少一部分。本专利技术尤其可有利地应用于运载工具电池的充电，尤其是应用于由电池电驱动的运载工具的充电。

技术介绍

[0002]快速充电是电池电动运载工具的用户接受度的非常重要的因素。在此，目标是能够实现特别短的充电时间，而在此不有损于存储器的安全性或使用寿命。
[0003]在多级恒流充电(也称为“多级恒流”，MSCC)的情况下，充电电流逐渐阶段式减小，使得被充电的电池单体的阳极电位不变化到如下区域中，在该区域中发生金属锂在电池单体的电极上的沉积(所谓的“电镀”)。由此对于充电电流得出特征性的阶梯模式，该阶梯模式例如在US 6137265 A的图3B中公开并且已经用于对当前的电池电动运载工具充电。
[0004]在MSCC中，尽管整体上或者在整个阳极上确定了不应允许电镀的阳极电位，但是仍可能出现电镀，因为实际电极处和实际电极中的电流和电流密度是不均匀的，例如由于运输过程与电极结构中的不均匀性的相互作用、电极的多孔结构和电极的有限延伸。因此，整体阳极电位是不同的局部阳极电位的混合电位，其中，局部阳极电位可以具有发生电镀的值，即使在仅考虑整体阳极电位时不应该发生这种情况。为了在真实条件下抵抗电镀，可以减小充电电流，然而，这不利地导致充电时间延长。

技术实现思路

[0005]本专利技术的任务是，至少部分地克服现有技术的缺点，并且尤其是提供多级恒流充电，多级恒定电流充电在充电时间仅有略微延长的情况下特别可靠地防止电镀。
[0006]该任务根据独立权利要求的特征来解决。有利的实施方式是从属权利要求、说明书和附图的主题。
[0007]该任务通过一种用于对电池单体充电的方法来解决，其中，
[0008]‑
在具有至少大致恒定的充电电流或者说具有包括至少大致恒定的电流强度的充电电流的充电阶段期间监控，施加到所述电池单体上的充电电压是否达到或超过预设的切换电压，并且如果是这种情况，则切换到具有更小的至少大致恒定的充电电流或者说具有包括更小的、同样至少大致恒定的电流强度的充电电流的下一个充电阶段，并且
[0009]‑
在充电阶段期间附加地监控，是否达到或低于充电电压与该充电阶段的切换电压的预设差距，并且如果是，则向电池单体施加至少一个放电脉冲。
[0010]该方法通过施用至少一个放电脉冲实现，由此防止在电池单体的电极上的沉积
物、例如在锂离子电池单体的阳极上的金属锂的沉积物，并且必要时甚至又分解已经存在的沉积物。此外，因为在相应充电阶段的相对晚的时间点才施用或者施加所述至少一个放电脉冲，在该时间点电镀的危险是特别高的，所以放电脉冲起到特别有效的作用。于是，仅需要相对较少且短的放电脉冲，这又仅略微延长了充电时间。换言之，放电脉冲不是在预先固定预设的时间点(例如周期性地)触发，而是仅当电镀的危险特别高时才视情况而定地被触发。特别地，预设差距与阳极电压对应，该阳极电压在充电阶段的进程中已经如此程度地接近其零值，以使得由于电极、尤其是阳极的不均匀性而存在电镀的明显提高的危险，例如是因为在那里可能已经在局部施加负的阳极电位，尽管整体阳极电位仍是正的。
[0011]充电阶段的电流强度“至少大致”恒定尤其是包括，该电流强度在充电阶段的进程中从其初始值或初始额定值偏差、尤其是下降不超过10％。一种改进方案是，这意味着，电流强度从初始电流强度偏差、尤其是下降不大于5％，尤其是不大于4％，尤其是不大于3％，尤其是不大于2％，尤其是不大于1％。
[0012]一种改进方案是，电流强度在充电阶段期间与其初始值或初始额定值的偏差明显小于两个相继的充电阶段的初始值或初始额定值的数值减小、尤其是小了至少一个数量级。一种改进方案是，在一个充电阶段内，该偏差不大于该充电阶段的初始值或初始额定值与之前的充电阶段和/或随后的充电阶段的初始值或初始额定值的差的10％，尤其是不大于5％，尤其是不大于4％，尤其是不大于3％，尤其是不大于2％，尤其是不大于1％。
[0013]一种改进方案是，在充电阶段期间，充电功率保持恒定。因为在以恒定的充电电流给电池单体充电期间充电电压略微升高，所以在该改进方案中代替保持充电电流恒定而以如下程度(略微地)有针对性地减小充电电流的电流强度，在该程度中充电电压提高。这可以通过在充电阶段期间充电功率保持恒定而实现。然而，充电电流的这种下降明显小于在充电阶段结束时的切换时的下降。
[0014]一种设计方案是，在充电阶段期间施用恒定的充电电流或者说具有恒定的电流强度的充电电流，并且当施加到电池单体上的充电电压达到或超过预设的切换电压时，切换到具有更小的恒定的充电电流或者说具有更小的恒定的电流强度的充电电流的下一个充电阶段。该设计方案在狭义上是MSCC方法，其中，在该MSCC方法的执行期间设定或存在多个相继的充电阶段，所述充电阶段具有逐渐减小的、但是分别(除了放电脉冲外)恒定的充电电流。
[0015]恒定的充电电流和恒定的充电功率的情况因此可以视作上级的专利技术构思的备选的设计方案。在此，恒定的充电电流或恒定的充电功率可以理解为，它们在充电阶段期间被设定或调节到相应恒定的额定值。在充电阶段期间与额定值的偏差有利地为小于2％、尤其小于1％、尤其小于0.5％。
[0016]在本方法中，在一种改进方案中直接在相继的充电阶段之间出现过渡，也就是说，没有明显的并且有针对性地设定的过渡阶段。换言之，在充电过程期间尤其是进行充电电流的阶段式进行的减小。所属的施加到电池单体上的且可简单测量的充电电压在充电阶段开始时短暂下降之后连续升高。典型地，当充电电压达到或超过预设的切换电压时，从一个充电阶段过渡到下一个充电阶段。切换电压典型地至少大致与阳极电压接近其零值相对应，典型地与达到在零值上方大约10mV至40mV的预设阈值(也称为“临界阳极电压”)相对应，由此实现了补偿不均匀性和模拟的模型误差的优点。切换电压可以从充电阶段至充电
阶段不同并且通常随着继续进行的充电阶段而提高。换言之，为了确定在两个充电阶段之间的所期望的切换时间点而监控，施加到电池单体上的充电电压是否达到或超过预设的切换电压，并且如果是这种情况，则切换到下一充电阶段。
[0017]下面借助于对于相应的充电阶段恒定的充电电流来更详细描述本专利技术。然而，本专利技术类似地包括具有也仅至少大致恒定的充电电流的充电阶段，例如在充电阶段期间在充电电流仅略微下降的情况下具有恒定的充电功率的充电阶段。
[0018]“电池单体”尤其是理解为单个的电池单体。多个电池单体可以被组合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对电池单体充电的方法(S1
‑
S7)，其中，
‑
在具有至少大致恒定的充电电流(I
L
)的充电阶段(LP1
‑
LP2)期间监控(S4)，施加到所述电池单体上的充电电压(U
L
)是否达到或超过预设的切换电压(U
U
)，并且如果是这种情况，则切换到具有更小的至少大致恒定的充电电流(I
L
)的下一个充电阶段(LP2
‑
LP3)；并且
‑
在各充电阶段(LP1
‑
LP3)期间附加地监控(S2)，是否达到或低于所述充电电压(U
L
)与所述充电阶段(LP1
‑
LP3)的切换电压(U
U
)的预设差距(ΔU)，并且如果是，则向所述电池单体施加至少一个放电脉冲(P0
‑
P9)(S3
‑
S7)。2.根据权利要求1所述的方法(S1
‑
S7)，其中，所述至少一个放电脉冲(P0
‑
P9)的持续时间相应在0.1s至10s之间的范围中，尤其是在0.5s至2s之间的范围中，尤其是大约为1s。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(S1
‑
S7)，其中，所述至少一个放电脉冲(P0
‑
P9)具有如下幅值，所述幅值不低于所述电池单体的C速率(C)的值C/10。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(S1
‑
S7)，其中，由所述至少一个放电脉冲(P0
‑
P9)在所述充电阶段(LP1
‑
LP3)期间累加到所述电池单体上的放电量不超过所述充电阶段(LP1
‑
LP3)的充电量的5％，尤其不超过该充电量的1％，尤其是在该充电量的0.1％至1％之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(S1
‑
S7)，其中，在一个充电阶段(LP1
‑
LP3)期间，随...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：