[发明专利]一种基于应变及温度和电压调控的智能充电系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于应变及温度和电压调控的智能充电系统及方法，不同于传统的仅通过温度或电压的智能充电系统，为同时基于应变、温度及电压的智能充电系统。此充电系统包括应变传感器、温度传感器、电压传感器、数据采集装置、智能控制器及充电机构成。在充电过程中实时测量锂电池温度、电池应变及电池开路电压，智能控制器根据电压、应变和温度数据实时调控充电电压或充电电流的大小完成充电过程。此系统有助于增加新型锂电池或变形较大的锂电池的充电速度及循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池及锂电池充放电领域，特别涉及一种基于应变及温度和电压调控的智能充电系统及方法。

背景技术

锂电池在航空航天，汽车，手机等领域有着越来越广泛的应用。新的负极材料包括硅等可能产生大变形的材料开始用于锂电池。

合理的充电手段可以加快锂电池充电及增大锂电池寿命的作用。现有的锂电池充电设备一般通过电流控制或者电压控制对锂电池进行充电，最简单的模式为恒流充电、恒压充电及恒流恒压混合模式。

根据锂电池充放电时候的特性，现有的智能充电系统可通过测量锂电池的实时电压估计锂电池的荷电状态，在不同的荷电状态采用不同的充电电压或充电电流。同时也有智能充电系统同时测量温度，利用温度和电压(荷电状态)采用不同的充电电压或充电电流。

随着电极材料的更替，新型电极材料(包括硅，碳硅化合物等)开始逐渐在锂电池中使用，这些材料在充电过程中会产生大变形及内部诱导应力，这对合理的充电模式提出了新的挑战。目前仅考虑温度、电压的实时值来控制充电电流或电压的模式，仍然达不到最优化模式的需求。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于应变及温度和电压调控的智能充电系统及方法，拓展了锂电池智能充电系统的考虑因素，同时考虑了锂电池的温度、电压和应变，从而提高新型锂电池的充电速度和循环寿命。

本发明采用的技术方案之一：一种基于应变的智能充电系统，包括：应变传感器、智能控制器及充电机；由充电机对锂电池通过控制电流或电压的方法进行充电，在充电过程中，数据采集装置采集通过应变传感器测量锂电池或电池组得到的应变数据，智能控制器对应变数据进行处理控制充电机输出充电电压或充电电流的信号，使锂电池在相同的充电倍率下电池寿命更长或相同的电池寿命下充电倍率更大，最终由充电器给电池或电池组完成充电过程。

本发明采用的技术方案之二：一种基于应变及温度调控的智能充电系统，包括：应变传感器、温度传感器、数据采集装置、智能控制器及充电机；由充电机对锂电池通过控制电流/电压的方法对电池进行充电，在充电过程中，利用应变传感器测量锂电池的应变，利用温度传感器测量锂电池的温度，由数据采集装置收集应变、温度，智能控制器通过获得的应变和温度完成数据处理并实时控制充电机的充电电流/充电电压。

本发明采用的技术方案之三：一种基于应变及电压调控的智能充电系统，包括：应变传感器、电压传感器、数据采集装置、智能控制器及充电机；由充电机对锂电池通过控制电流或电压的方法对电池进行充电，在充电过程中，利用应变传感器测量锂电池的应变，利用电压传感器传感器测量锂电池的电压，由数据采集装置收集应变、电压，智能控制器通过获得的应变和电压完成数据处理并实时控制充电机的充电电流或充电电压。

本发明采用的技术方案之四：一种基于应变及温度和电压调控的智能充电系统，包括：应变传感器、温度传感器、电压传感器、数据采集装置、智能控制器及充电机；在充电过程中，利用应变传感器测量锂电池的应变，利用电压传感器传感器测量锂电池的电压，利用温度传感器测量锂电池的温度，由数据采集装置收集应变、电压、温度，智能控制器通过获得的应变、电压和温度完成数据处理并实时控制充电机的充电电流或充电电压。

智能充电系统应用范围为充放电过程中变形较大的锂电池，所述变形较大的锂子电池是指正极或负极材料由贫锂到富锂状态体积膨胀率大于10％的锂电池。