[发明专利]用于基于建模的电池单元调整充电电流的方法及系统、和非暂时性计算机可读存储介质

说明书

一种多粒子降阶模型，用于基于在锂电池单元的寿命期间实时准确地预测锂镀电势来调整施加到负载的充电。在当前的多粒子降阶建模系统中，电流密度和电势分布被迭代地求解。一旦解决了电流分布，就解决了锂浓度分布，而无需进行任何迭代过程。通过在迭代确定的电流密度和电势分布之后作为单独的步骤求解锂浓度分布，通过避免迭代求解多个偏微分方程，显着减少了模型产生输出所需的计算时间。基于由模型的输出提供的电势分布信息，可以确定锂镀电势，并且可以采取行动，诸如修改充电技术和速率使得未来的锂镀最小化。

背景技术

锂离子电池被用于许多现代装置中，包括电动车辆、计算机和手机。锂离子电池的一个有吸引力的方面是它们可以以比其它可再充电电池以更快的速率快速充电。然而，快速充电确实具有缺点。例如，快速充电可能引起加速的容量衰减，导致触发安全问题的可能性。在快速充电期间，锂离子倾向于镀层在负极活性材料表面上而不是插入到材料中。一旦锂离子被镀层，固体电解质界面(SEI)在活性材料和电解质之间产生电气通路，将电子暴露于电解质。

为了使锂金属镀层最小化，电池单元已经经受了大量的锂镀层测试，以确定作为充电状态(SOC)和温度的函数的最大区域和连续充电电流极限。然而，现有技术中的系统和方法不能获得可实时使用并提供精确结果的实际模型。

发明内容

粗略地描述，本技术利用多粒子降阶模型来基于准确地预测锂电池单元的寿命期间的实时锂镀电势来调整施加到负载的充电。电池建模可以基于若干观察和假设，诸如例如当电池内部的锂浓度和电势梯度可以忽略时，具有单粒子降阶模型的单元电压保护对于低或脉冲电力负载是准确的。在当前的多粒子降阶建模系统中，只有电流密度和电势分布迭代地求解了。这是基于电场和电荷转移作用过程发生在比扩散时间尺度小的时间尺度为前提。

在实施例中，公开了一种用于基于建模的电池单元调整充电电流的方法。所述方法可以包括通过电池供电系统上的电池管理系统设置建模的电池的锂离子浓度。将初始充电电流施加到电池单元。电池建模可以为电池供电系统上的电池单元提供模型。建模的电池的材料性质可以至少部分基于建模的电池温度来设定。建模的电池的电势分布和电流密度可以通过电池管理系统迭代地确定。然后，电池管理系统可以至少部分地基于电势分布来计算建模的电池的锂镀电势。基于建模的电池的锂镀电势来更新电池单元的充电电流。

在实施例中，一种非暂时性计算机可读存储介质包括程序，所述程序可由处理器执行以完成用于基于建模的电池单元以调整充电电流的方法。所述方法包括：通过电池供电系统上的电池管理系统设置建模的电池的锂离子浓度。所述电池建模提供用于所述电池供电系统上的电池单元的模型。将初始充电电流施加到电池单元。至少部分地基于建模的电池温度设置所述建模的电池的材料性质。通过所述电池管理系统迭代地确定所述建模的电池的电势分布和电流密度。至少部分地基于所述电势分布，通过所述电池管理系统计算所述建模的电池的锂镀电势。基于所述建模的电池的所述锂镀电势更新所述电池单元的所述充电电流。

在实施例中，一种用于基于建模的电池单元调整充电电流的系统包括一个或多个处理器、存储器以及存储在存储器中并且可由一个或多个处理器执行的一个或多个模块。当被执行时，所述模块可以通过电池供电系统上的电池管理系统为建模的电池设置锂离子浓度，所述电池建模为所述电池供电系统上的电池单元提供模型，将初始充电电流施加到所述电池单元，至少部分地基于所述建模的电池温度为所述建模的电池设置材料性质，通过所述电池管理系统迭代地确定所述建模的电池的电势分布和电流密度，至少部分地基于所述电势分布，通过所述电池管理系统为所述建模的电池计算锂镀电势，以及基于所述建模的电池的锂镀电势为所述电池单元更新所述充电电流。

附图说明

图1是电池供电系统的框图。

图2是锂电池单元在充电期间的框图。

图3是锂电池单元在放电期间的框图。

图4是展示锂金属镀层的锂电池单元的框图。

图5是电池管理系统的框图。