[发明专利]一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统

说明书

一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，包括电池系统、无线充电系统、参数采集系统和电池管理系统，无线充电系统包括电源、发射端主电路、发射端控制电路、源端激励线圈、发射线圈、接收线圈、接收匹配线圈、接收端主电路及接收端控制电路，参数采集系统采集锂电池的电压、电流和温度参数信息并传递至电池管理系统，电池管理系统通过各项参数评估当前电池健康状态，无线充电系统根据电池管理系统评估的电池健康状态规划充电模式。本发明基于锂电池的电池健康状态对无线充电方式进行全寿命周期规划，在不同生命周期阶段采用三种不同的充电模式，大幅度降低锂电池充电过程中可能发生故障的概率，尤其是降低电池寿命晚期过充和短期衰竭风险。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，特别涉及一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统。

背景技术

目前，无线充电技术因为便捷等显著优点日益受到厂商和用户的青睐，尤其是在锂电池充电系统中被广泛使用。锂电池的充电方式一般是涓流充电、恒流充电、脉冲充电和恒压充电几种充电机制的混合，适当的充电方法规划对于电池的寿命和安全特性有较大帮助。然而目前针对锂电池的无线充电技术大多不考虑锂电池的特性，尤其是没有根据电池的当前健康状态提供不同的充电模式，这样在电池寿命中后期充电过程可能会导致电池出现过充、短期衰竭等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，借助电路理论分析谐振式无线电能传输系统的原理，采用四线圈结构降低电源和负载对发射、接收谐振回路的影响并能够方便快速的实现最大传输效率和固定传输功率的优化计算；同时基于锂电池的健康状态对无线充电方式进行全寿命周期的规划，在不同生命周期阶段采用三种不同的充电模式，大幅度降低电池充电过程中可能发生故障的概率，尤其是降低电池寿命晚期过充和短期衰竭风险，进一步提升无线充电系统和锂电池系统的安全特性。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种锂电池全寿命周期的自适应无线充电系统，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。

本发明的目的还采用以下技术措施来进一步实现。

前述的自适应无线充电系统，其中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。

前述的自适应无线充电系统，其中所述的C_c和C_r分别通过下面的公式得到：