[发明专利]一种电芯充电控制方法、电池全生命周期充电方法和系统

说明书

一种电芯充电控制方法、电池全生命周期充电方法和系统，属于电池管理领域。电芯充电方法包括利用充电脉冲对电芯充电；充电脉冲的脉冲幅度为充电电压，脉冲宽度不大于tc1，脉冲间隙不小于tr1；tc1为充电时电芯处在过充电压，但尚未形成不可逆损坏的最长时间；tr1为电芯经过tc1充电后，从过充状态恢复到正常态的时间。方法还包括在脉冲间隙间设置放电脉冲，脉冲间隙不小于trx1且不大于tr1；放电脉冲的脉冲幅度为放电电压，脉冲宽度不大于tcp1；trx为脉冲间隙具有放电脉冲时，电芯经过tc1充电后，从过充状态恢复到正常态的时间；tcp1为放电时电芯处在不会对电极产生畸变的电压下放电的时间。本发明在降低对电芯自身一致性要求下，实现低成本、平衡性好的快速充电。

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，尤其涉及一种电芯充电控制方法、电池全生命周期充电方法和系统。

背景技术

电化学储能是目前分布式储能主流技术，是大比例使用可再生能源的保障之一，也是电动汽车的核心技术。安全、经济、环保的电池系统，是电化学储能的核心。电池产品具有鲜明的生命特征，健康安全的使用电池系统需对其做好全生命周期的控制管理。

充电控制技术是健康安全使用电池系统的关键之一。不合理的充电方法会大幅缩短电池寿命，严重地甚至会引起安全隐患。最近频发的锂电池电动汽车自燃及储能电站爆燃事故，部分原因是电池不当充电造成。对于铅酸电池而言，不科学的充电方式可直接导致电池硫化或鼓包，从而严重缩短电池使用寿命。对于大电池系统而言，一般有多个电芯串并联而成。尽管成组时新电芯一致性可以保证，但随着电池的老化，一致性会变差，这样充电过程中有些电芯不可避免的发生过充，从而引起电池系统失效。为此，有效延缓或控制电池系统失效的充电方法具有重大意义。

传统的电池充电控制技术重点侧重于根据经验预设充电方法，与电池本身的实时状态关系不密切。随着电动系统的广泛适用，快速充电也将是电池系统必备的性能之一。在充电技术中，电池（包括单电芯电池和多电芯电池）在经历充电时间过充后，由过充状态历经弛豫时间恢复至正常状态。为了有效消除因充电脉冲而导致对电池的损伤，弛豫时间越长越好，然此举会影响充电速度。如果脉冲间隙小于弛豫时间，即弛豫时间为了满足充电速度而缩短，每次脉冲过后电池有可能没有完全从过充状态恢复至正常状态，则长期过充效应累积会影响电池寿命。由此可见，如何平衡好充电速度，及电池的健康性能，如何平衡好放电速度、负载要求，及电池的健康性能是电池系统充电过程必将面对的问题。为此，有必要提出一种适合各种电化学电池充电智能控制方法及实施途经，使得电池充电和电池管理充分匹配优化，保证每个电芯均工作在健康运行区域，延长电池使用寿命。

发明专利申请CN201410221990.1公开了电池管理系统和驱动该电池管理系统的方法，该方法具体包括：主BMS使用电池状态信息控制包括在电池组中 的电池单元，以执行电池单元均衡操作；主BMS可以将电池单元均衡信号输出到各个从BMS。然后，从BMS可以使用被动电池单元均衡方法执行电池单元均 衡操作，该方法通过均衡电阻(即，电阻)放出具有相对较高充电状态(SOC)的电池单元的电力。从BMS还可以使用主动电池单元均衡方法执行电池单元均衡操作，该方法将具有相对较高SOC的电池单元的电力供应给处于相对较低SOC的电池单元。该申请可通过将较高SOC的电池单元的电力供应给较低SOC电池单元的方式，来实现充放电的协调。然而，此方法仅通过BMS管理实现，并未从电池自身进行充放电优化。如果电池依据现有的充放电方法使用时，则存在前述提到的过充、过放等问题，电池长期使用下不可逆畸变累积，最终导致电池失效。即使利用BMS进行能量管理，也仅仅在短暂时间内进行管理，一旦电池失效，BMS能量管理也无法实现。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提出了一种电芯充电方法、电池全生命周期充电方法和系统。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：