[发明专利]一种锂离子电池快速充电方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池快速充电方法，包括以下步骤：首先确保端电压不低于预充电电压，若是则对电池进行预充电处理；然后采用恒流大电流的方法充电至恒压阶段的电压；随后采用恒压充电方式充电至端电压达到恒压阶段结束的电压；随后进入智能去极化充电模式，此阶段采用神经网络控制对充电电流及反向脉冲电流进行精确控制，以减去电池的极化现象；最后当端电压不再增长，采用恒流小电流将电池充满。上述方法，不仅满足整个充电过程的控制要求，而且大幅度提高了锂离子电池充电速度，减小锂离子电池充电时间；同时确保电池的充电电流始终保持在电池的可接受范围，降低了电池的温升，减少了电池的析气量，保证了电池充电过程的安全性。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池快速充电方法，尤其是一种对锂离子电池充电时的极化电压进行计算并相应进行去极化操作的快速充电方法。

背景技术

传统的锂离子充电方法有连续充电方法和脉冲充电方法。而连续充电包括恒定电流充电、恒定电压充电以及恒流恒压充电三种充电方法。在传统充电方法中，如果充电电流过高，电池的极化现象将加剧，锂离子电池的极化现象如图1所示，电池的极化现象分为欧姆极化、电化学极化、浓度差极化，欧姆极化在电池的整个充电过程中维持不变，而电化学极化和浓度差极化随着电池的充电过程愈发剧烈。严重的极化现象使得电池温升剧烈升高，外部表现为内阻增加，从而导致电池充电接受能力的下降，影响电池充电效率，严重的极化现象甚至使电池出现析气现象，造成电池极板物质脱落，对电池造成不可逆的损害。如果电池整个充电过程中充电电流的尽量满足马斯三定律，也就是让充电电流尽量的逼近电池接受如图2所示的最佳充电曲线，电池的极化现象将得到控制，电池也将在较少析气的状态中充电，从而保护电池。达到缩短锂离子电池充电时间，提高电池充电效率，延长电池寿命的目的。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池快速充电控制方法，将人工神经网络控制和模糊控制相结合，以此自适应的调节锂离子电池充电过程中的充电电流，解决现有技术中充电时间长、充电过程温升较高等问题。本发明采用的控制算法高效，计算量小，可用于锂离子电池管理系统，能够对充电过程中的电池端电压进行实时预测，保证了对电池工况的准确把控。

本发明是这样来实现上述目的：

一种锂离子电池快速充电方法，包括以下步骤：

A．判断锂离子电池的端电压是否低于预充电电压，若是则对锂离子电池进行预充电，直到端电压不低于预充电电压；

B．对锂离子电池进行恒流充电，当端电压达到恒压阶段的电压时暂停充电；

C．对锂离子电池进行恒压充电，当充电电流达到0.1C时暂停充电；

D．对锂离子电池进行去极化充电，将此时的充电电流及端电压输入至神经网络控制模型计算获得锂离子电池的极化电压值，将极化电压至与锂离子电池的析气点电压进行比对，当极化电压达到析气点电压时，根据极化电压及荷电状态计算获得去极化电流脉冲的宽度，并根据去极化电流脉冲的宽度对锂离子电池进行反向脉冲充电；当端电压低于锂离子充电截止电压并判断端电压的增量为0时，暂停充电；

E．对锂离子电池进行恒流小电流充电，直到端电压达到锂离子充电截止电压。

其中神经网络控制模型包括4层：

第1层的输入量分别为

，

，

输出量为

，

式中i=1，2，j=1，2，....，7； 为k时刻锂离子电池的端电压； 为k时刻锂离子电池的端电压变化率；

第二层的输入量为

，

输出量为