[发明专利]基于外加超声场的锂离子电池快充辅助方法及装置

权利要求书

1.一种基于外加超声场的锂离子电池快充辅助方法，其特征在于，包括:

在锂离子电池充电时，对锂离子电池施加能够穿透锂离子电池的超声波；

对于平板状结构的锂离子电池，所述超声波为超声纵波，施加方向为垂直于锂离子电池电极平面；

超声波频率根据锂离子电池的材料与厚度不同，满足f为超声波频率，d为锂离子电池厚度，η为受电池材料与工艺影响的特征参数；

对于软包电池η取1.75x10^-6～4.4x10^-3，硬壳电池η取5.5x10^-6～1x10^-2。

2.如权利要求1所述的基于外加超声场的锂离子电池快充辅助方法，其特征在于，

超声波为间歇性施加，根据锂离子电池的温度、荷电状态、当前充电电流动态调整超声波发射的时间间隔。

3.如权利要求2所述的基于外加超声场的锂离子电池快充辅助方法，其特征在于，动态调整超声波发射的时间间隔的方法包括：

(1)测得同型号的锂离子电池在无超声波作用下，不同荷电状态下的边界充电电流的关系曲线I_界＝f(x)；I_界为边界充电电流，x为荷电状态；

(2)测出温度对边界充电电流影响的传递函数G(t)；t为锂离子电池的温度；

(3)测出超声波发射时间间隔对边界充电电流影响的传递函数H(n)；n为超声波发射时间间隔；

(4)设温度与超声波对边界充电电流的作用相互独立，推导边界充电电流与锂离子电池温度、荷电状态与超声波发射时间间隔的关系I_界＝K(t,n,x)＝G(t)H(n)f(x)；

(5)保留安全充电电流余量，令边界充电电流I_界＝k₁*I，k₁取1.1～1.3之间；通过步骤(4)的关系式，反推为保证不发生析锂现象所需的超声波发射时间间隔n＝K^-1(t,k₁*I,x)；I为锂离子电池当前充电电流；

根据锂离子电池充电时实时测得的锂离子电池温度、荷电状态、当前充电电流，通过关系式n＝K^-1(t,k₁*I,x)得到超声波发射时间间隔。

4.如权利要求1所述的基于外加超声场的锂离子电池快充辅助方法，其特征在于，

超声波发射功率主要由锂电池充电功率确定，满足P_超为超声波发射功率；d为锂离子电池厚度；P_充为锂离子电池充电功率；k₂为电池超声系数；对于软包电池k₂值在30～80间，硬壳电池k₂值在60～100间。

5.一种基于外加超声场的锂离子电池快充辅助装置，其特征在于，包括:

控制器，用于产生超声控制信号；

超声激励信号发射器，用于根据超声控制信号产生相应的超声激励信号；

超声换能器，用于根据超声激励信号产生超声波作用于锂离子电池；

超声换能器配置呈平板状，贴合于平板状结构的锂离子电池表面；超声波施加方向为垂直于锂离子电池电极平面；

还包括：设置在锂离子电池上的温度传感器，用于检测锂离子电池的温度并向控制器反馈；

设置在锂离子电池充电线路中的电流传感器，用于检测锂离子电池的充电电流并向控制器反馈；

控制器还获取锂离子电池充电时的荷电状态；

控制器通过控制超声激励信号发射器输出的超声激励信号的频率、信号时间间隔、信号功率，控制超声换能器所产生超声波的频率、超声波发射的时间间隔、超声波发射功率；

其中，超声波频率控制如权利要求1所述；超声波发射的时间间隔控制如权利要求3所述；超声波发射功率控制如权利要求4所述。

6.如权利要求5所述的基于外加超声场的锂离子电池快充辅助装置，其特征在于，还包括：

设置在超声激励信号发射器输出端与多个锂离子电池之间的多通道切换电路。