电池充电系统实时确定电池的当前状况，并基于当前电池状况动态地确定用于控制电池充电模式的阈值电压。电池充电系统基于电池电压和动态地确定的阈值电压，使用恒定电流(CC)模式或恒定电压(CV)模式对电池充电。电池充电系统可以实时确定电池的电压和电流，而无需从电池充电系统的功率接收侧接收关于电池的信息。池充电系统的功率接收侧接收关于电池的信息。池充电系统的功率接收侧接收关于电池的信息。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用动态调整的电池电压阈值的电池充电系统和方法
[0001]优先权
[0002]本申请主张2019年5月23日在美国专利和商标局提交的第62/852143号美国临时专利申请的优先权和利益，该申请的全部内容通过引用并入本文，如同下文对其全部内容和所有适用目的进行了充分阐述。
[0003]下面讨论的技术通常涉及可充电电池，并且具体涉及用于基于用于控制充电模式的动态调整的电池阈值电压对电池充电的充电系统和方法。
技术介绍
[0004]图1是示出示例性2阶段电池充电过程的图。这两个阶段是恒定电流(CC)模式和恒定电压(CV)模式。在CC模式下，系统以恒定电流对电池充电。在CV模式下，系统以恒定电压对电池充电。荷电状态(SoC)可定义为电池满容量的百分比，可用于控制充电过程。健康状态(SoH)是指与其新状况相比的电池状况。通常，电池的SoH在制造时为100％，并随着时间和使用逐渐降低。充电系统可以具有电池管理电路，在充电期间监测电池状况(例如，电压和电流)。充电模式的选择可能取决于与特定SoC相对应的电池电压。在一个示例中，当电池电压小于某个预设值或电池参考值(V
batref
)时，充电系统在CC模式下工作，并向电池提供恒定的充电电流102。当电池在CC模式下以恒定电流充电时，电池电压升高。当电池电压(V
bat
)达到或超过预设值或参考值(例如,V
bat
≥V
batref
)时，充电系统切换到CV模式，并向电池提供恒定的充电电压104。然而，使用恒定或固定的预设电压V
batref
来选择充电模式(CC模式或CV模式)可能不会导致为延长电池寿命和/或充电效率而对电池进行最优充电。
技术实现思路
[0005]总的来说，本专利技术提供了一种使用电池电压阈值对电池充电的方法和系统，该电池电压阈值基于电池的变化的最大充电状态(SoC)和/或健康状态(SoH)动态地确定或更新。
[0006]本专利技术的一个方面提供了一种用于对电池充电的电池充电系统。该电池充电系统包括被配置为对电池充电的充电电路和与充电电路通信耦合的控制器。控制器被配置为确定电池的当前状况，并基于当前状况动态地确定用于控制充电电路的充电模式的阈值电压。控制器还被配置为在充电期间确定电池的电池电压，配置充电电路以在电池电压小于阈值电压时使用恒定电流(CC)模式对电池充电，并配置充电电路以在电池电压等于或大于阈值电压时使用恒定电压(CV)模式对电池充电。
[0007]本专利技术的另一方面提供了一种电池充电方法。该方法确定电池的当前状况，并基于当前状况动态地确定用于控制电池充电模式的阈值电压。该方法还在充电期间确定电池的电池电压，当电池电压小于阈值电压时使用恒定电流(CC)模式对电池充电，并且当电池电压等于或大于阈值电压时使用恒定电压(CV)模式对电池充电。
附图说明
[0008]图1是示出示例性2阶段电池充电过程的图。
[0009]图2是示出根据本公开的一些方面的示例性电池充电系统的图。
[0010]图3是示出示例性电池的充电状态(SoC)特性的变化的图。
[0011]图4是示出根据本公开的一些方面的示例性充电曲线图的图。
[0012]图5是图示根据本公开的一些方面的阈值电压关于示例性电池的健康状态(SoH)的变化的图。
[0013]图6是示出突出显示总电荷的示例性充电分布的图。
[0014]图7是示出根据本专利技术的一些方面的示例性电池的阈值电压(V
batref
)和最大SoC(SoC
max
)之间的映射的图。
[0015]图8和图9示出了本专利技术中用于确定SoC的两个示例性电池电路模型。
[0016]图10是示出根据本公开的一些方面的使用动态更新的阈值电压来选择充电模式的示例性充电过程的流程图。
[0017]图11是示出根据本专利技术的一些方面的示例性无线充电系统的框图。
[0018]图12是示出示例性功率逆变器电路的图。
[0019]图13和14是示出根据本公开的一些方面的功率逆变器电路的示例性控制信号的图。
[0020]图15是示出根据本公开的一些方面的示例性电压传感器的图。
[0021]图16是示出根据本公开的一些方面的示例性电流传感器的图。
[0022]图17是根据本专利技术的一些方面的图11的无线充电系统的一部分的简化等效电路。
[0023]图18是示出根据本专利技术的一些方面的用于选择充电模式的示例性控制块的框图。
[0024]图19是示出根据本专利技术的一些方面的用于选择充电模式的另一示例性控制块的框图。
[0025]图20是示出根据本专利技术的一些方面的补偿无线功率传输(WPT)系统的图。
[0026]图21是示出根据本专利技术的一些方面的图20的WPT系统的简化等效电路的图。
[0027]图22是示出根据本专利技术的一些方面的图20的WPT系统的通用控制方案的框图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而不是旨在表示可以实践本文所述概念的唯一配置。详细描述包括具体细节，旨在提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，这些概念可以在没有这些具体细节的情况下实施。在某些情况下，为了避免混淆这些概念，以框图的形式示出了众所周知的结构和组件。虽然在本申请中通过对一些示例的说明来描述方面和实施例，但本领域技术人员将理解，在许多不同的布置和场景中可能会出现额外的实现和用例。
[0029]本专利技术的各个方面提供了一种使用电池电压阈值对电池充电的方法和系统，该电池电压阈值基于电池的变化的最大充电状态(SoC)和/或健康状态(SoH)动态地确定或更新。在本专利技术的一些方面中，SoC和SoH可以通过下面的等式(1)和(2)来定义。
[0030][0031][0032]Q
releasable
：电池负载的可释放充电容量
[0033]Q
rated
：电池负载的额定充电容量
[0034]Q
max
：电池的最大充电容量随时间而变差。
[0035]示例性电池充电过程基于电池电压阈值，在电池充电过程的不同阶段期间选择恒定电流(CC)模式或恒定电压(CV)模式，该电池电压阈值是相对于变化的电池的最大SoC或SoH而动态地确定的。在本专利技术的一些方面中，充电过程可用于有线充电系统和无线充电系统中。本专利技术的一些方面提供了一种无线充电系统，其被配置为仅基于充电系统的发送器电路的初级电压和电流来控制充电过程。在本专利技术的一些方面中，无线电池充电系统可以在没有用于反馈控制目的的无线通信系统，并且在电池负载和整流器输出之间的接收器侧没有额外的电池管理电路的情况下实现。
[0036]图2是示出被配置为对电池负载204充电的示例性电池充电系统202的图。电池充电系统202可本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对电池充电的电池充电系统，包括：充电电路，被配置为对所述电池充电；以及控制器，与所述充电电路通信耦合，其中，所述控制器被配置为：确定所述电池的当前状况；基于所述当前状况，动态地确定用于控制所述充电电路的充电模式的阈值电压；在充电期间确定所述电池的电池电压；配置所述充电电路以在所述电池电压小于所述阈值电压时，使用恒定电流(CC)模式对所述电池充电；以及配置所述充电电路以在所述电池电压等于或大于所述阈值电压时，使用恒定电压(CV)模式对所述电池充电。2.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中，所述当前状况包括所述电池的当前健康状态(SoH)或最大充电状态(SoC
max
)。3.根据权利要求2所述的电池充电系统，其中，所述控制器还被配置为基于SoH或SoC
max
确定所述阈值电压。4.根据权利要求1所述的电池充电系统，其中，所述充电电路包括：发送器侧部分，被配置为无线地发送功率；以及接收器侧部分，被配置为无线地从所述发送器侧部分接收功率并对所述电池充电，而不向所述发送器侧部分提供控制反馈。5.根据权利要求4所述的电池充电系统，其中：所述发送器侧部分包括串联补偿电路；以及所述接收器侧部分包括串联补偿电路。6.根据权利要求4所述的电池充电系统，其中：所述接收器侧部分包括串联补偿电路；以及所述发送器侧部分包括并联补偿电路。7.根据权利要求4所述的电池充电系统，其中：所述接收器侧部分包括串联补偿电路；以及所述发送器侧部分包括电感
‑
电容
‑
电容(LCC)补偿电路。8.根据权利要求4所述的电池充电系统，其中：所述接收器侧部分包括串联补偿电路；以及所述发送器侧部分包括电感
‑
电容
‑
电感(LCL)补偿电路。9.根据权利要求4所述的电池充电系统，其中，所述接收器侧部分包括整流器，所述整流器被配置为对所述电池充电，而不使用在所述整流器和所述电池之间的充电管理电路。10.根据权利要求4所述的电池充电系统，其中，所述发送器侧部分包括线圈谐振器和至少一个传感器，所述至少一个传感器被配置为监测所述线圈谐振器的初级电压和初级电流；以及其中，所述控制器还被配置为：基于所述初级电压和所述初级电流估计所述电池的电压和电流；以及基于所述电池的估计的电压和估计的电流确定所述电池的状况。
11.根据权利要求10所述的电池充电系统，其中，所述控制器还被配置为确定所述电池的电压和电流，而不从所述接收器侧部分接收关于所述电池的信息。12.根据权利要求10所述的电池充电系统，其中，所述发送器侧部分包括由多个开关信号控制的功率逆变器，以及其中，所述控制器还被配置为控制所述多个开关信号的相移角，以控制所述初级电流和所述初级电压。13.根据权利要求12所述的电池充电系统，其中，当根据所述多个开关信号的所述相移角在所述CC模式和所述CV模式下对所述电池充电时，所述功率逆变器被配置为以相同的开关频率操作。14.根据权利要求13所述的电池充电系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：香港大学，
类型：发明
国别省市：
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