[发明专利]一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统

权利要求书

1.一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，其特征在于：包括电池系统、无线充电系统和电池管理系统，电池系统包括锂电池，无线充电系统包括电源、发射模块和接收模块，发射模块包括与电源输出端连接的发射端主电路、与发射端主电路输出端连接的源端励磁线圈及与源端励磁线圈耦合的发射线圈，接收模块包括与电池系统输入端连接的接收端主电路、与接收端主电路的输入端连接的接收匹配线圈及与接收匹配线圈耦合的接收线圈，该接收线圈与发射线圈在充电时耦合以实现能量传递；发射端参数采集系统的信号输入端与电源连接、信号输出端与发射端控制电路连接，发射端控制电路输出控制发射端主电路；

所述电池管理系统通过接收端参数采集系统与电池系统相连以获取电池系统中锂电池的电压、电流和温度信息，电池管理系统通过接收端控制电路与接收端主电路连接，电池管理系统根据获取的电池系统充电时的电压、电流和温度信息估算当前电池健康状态并将电池健康状态信息传递至接收端控制电路，接收端控制电路根据当前电池健康状态控制接收端主电路以不同充电模式对电池系统进行充电；

所述电池健康状态依据锂电池的容量内阻联合特性，该容量内阻联合特性是根据锂电池容量的归一化数值和内阻的归一化数值经过加权求和得到，即：

C_n＝w₁C_c+w₂C_r (1)

式(1)中，C_c是锂电池容量的归一化数值，C_r是内阻的归一化数值，w₁是电池容量对电池健康状态的权重，w₂是内阻对电池健康状态的权重；

电池管理系统依据锂电池的电池健康状态状态预先设定的阈值TH₁和TH₂将电池全生命周期划分为三个区间，当C_nTH₁时，电池系统处于全生命初期；TH₂C_nTH₁时，电池系统处于全生命中期；C_nTH₂时，电池系统处于全生命晚期；

依据电池系统当前所处的生命区间，接收端控制电路控制接收端主电路以三种不同的充电模式对电池系统进行充电，即：

全生命初期阶段采用分段恒流-脉冲充电的方式对电池系统进行充电；

全生命中期阶段采用恒流-恒压的方式进行充电；

全生命晚期阶段采用分段恒流-曲线补偿模式进行充电。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，其特征在于，所述的C_c和C_r分别通过下面的公式得到：

式(2)中：C_ave为当前锂电池容量，C_rate为标称电池容量；式(3)中：R_ave为锂电池的当前电池内阻，R_rate为标称电池内阻。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，其特征在于，当前锂电池容量按照安时积分法得到：即将锂电池充分放电后记录锂电池到完全充满的整个过程T的充电电流I，则当前锂电池容量由以下公式得到：

锂电池的当前电池内阻R_ave按照脉冲测试的方法得到，其公式为：

式(5)中：是t₁时刻电压，是t₂时刻电压，是t₁时刻电流，是t₂时刻电流。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，其特征在于，发射端参数采集系统采集电源充电时的电压、电流和温度信息并送至发射端控制电路，发射端控制电路将所获取电源充电过程中的电压、电流和温度信息与预设的对应阈值进行比较，当电源充电时的电压、电流和温度任一项参数信息超出发射端控制电路内预设的对应阈值时，发射端控制电路切断发射端主电路，发射模块终止工作。