有效
使用动态调整的电池电压阈值的电池充电系统和方法
S·Y·R·许、杨鋆
香港大学
S
S·Y·R·许机构 暂无
技术领域 暂无
杨
杨鋆机构 暂无
技术领域 暂无
摘要
电池充电系统实时确定电池的当前状况,并基于当前电池状况动态地确定用于控制电池充电模式的阈值电压。电池充电系统基于电池电压和动态地确定的阈值电压,使用恒定电流(CC)模式或恒定电压(CV)模式对电池充电。电池充电系统可以实时确定电池的电压和电流,而无需从电池充电系统的功率接收侧接收关于电池的信息。
1.一种用于对电池充电的电池充电系统,包括:充电电路,被配置为对所述电池充电;以及控制器,与所述充电电路通信耦合,其中,所述充电电路包括:发送器侧部分,被配置为无线地发送功率,并且包括线圈谐振器和至少一个传感器,所述至少一个传感器被配置为监测所述线圈谐振器的初级电压和初级电流,并且其中,所述控制器被配置为:基于所述初级电压和所述初级电流估计所述电池的电压和电流;基于所述电池的估计的电压和估计的电流确定所述电池的当前状况;基于所述当前状况,动态地确定用于控制所述充电电路的充电模式的阈值电压;在充电期间确定所述电池的电池电压;配置所述充电电路以在所述电池电压小于所述阈值电压时,使用恒定电流(CC)模式对所述电池充电;以及配置所述充电电路以在所述电池电压等于或大于所述阈值电压时,使用恒定电压(CV)模式对所述电池充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电系统,其中,所述当前状况包括所述电池的当前健康状态(SoH)或最大充电状态(SoC max )。
3.根据权利要求2所述的电池充电系统,其中,所述控制器还被配置为基于SoH或SoC max 确定所述阈值电压。
4.根据权利要求1所述的电池充电系统,其中,所述充电电路还包括:接收器侧部分,被配置为无线地从所述发送器侧部分接收功率并对所述电池充电,而不向所述发送器侧部分提供控制反馈。
5.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中:所述发送器侧部分包括串联补偿电路;以及所述接收器侧部分包括串联补偿电路。
6.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中:所述接收器侧部分包括串联补偿电路;以及所述发送器侧部分包括并联补偿电路。
7.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中:所述接收器侧部分包括串联补偿电路;以及所述发送器侧部分包括电感-电容-电容(LCC)补偿电路。
8.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中:所述接收器侧部分包括串联补偿电路;以及所述发送器侧部分包括电感-电容-电感(LCL)补偿电路。
9.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中,所述接收器侧部分包括整流器,所述整流器被配置为对所述电池充电,而不使用在所述整流器和所述电池之间的充电管理电路。
10.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中,所述控制器还被配置为确定所述电池的电压和电流,而不从所述接收器侧部分接收关于所述电池的信息。
11.根据权利要求4所述的电池充电系统,其中,所述发送器侧部分包括由多个开关信号控制的功率逆变器,以及其中,所述控制器还被配置为控制所述多个开关信号的相移角,以控制所述初级电流和所述初级电压。
12.根据权利要求11所述的电池充电系统,其中,当根据所述多个开关信号的所述相移角在所述CC模式和所述CV模式下对所述电池充电时,所述功率逆变器被配置为以相同的开关频率操作。
13.根据权利要求12所述的电池充电系统,其中,所述开关频率基本等于所述线圈谐振器的谐振频率。
14.根据权利要求11所述的电池充电系统,其中,所述发送器侧部分的所述线圈谐振器的谐振频率基本上等于所述接收器侧部分的线圈谐振器的谐振频率。
15.一种电池充电方法,包括:在充电器的发送器侧部分无线地发送功率;监测所述发送器侧部分的线圈谐振器的初级电压和初级电流;基于所述初级电压和所述初级电流估计所述电池的电压和电流;以及根据所述电池的估计的电压和估计的电流确定电池的当前状况;基于所述当前状况动态地确定用于控制所述电池的充电模式的阈值电压;在充电期间确定所述电池的电池电压;当所述电池电压小于所述阈值电压时,使用恒定电流(CC)模式对所述电池充电;以及当所述电池电压等于或大于所述阈值电压时,使用恒定电压(CV)模式对所述电池充电。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述当前状况包括所述电池的当前健康状态(SoH)或最大充电状态(SoC max )。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,动态地确定所述阈值电压包括基于SoH或SoC max 确定所述阈值电压。
18.根据权利要求15所述的方法,还包括:在所述充电器的接收器侧部分无线地接收功率,所述接收器侧部分被配置为对所述电池充电而不向所述发送器侧部分提供控制反馈。
19.根据权利要求18所述的方法,其中:使用包括在所述发送器侧部分中的串联补偿电路发送功率;以及使用包括在所述接收器侧部分中的串联补偿电路接收功率。
20.根据权利要求18所述的方法,其中:使用包括在所述发送器侧部分中的并联补偿电路发送功率;以及使用包括在所述接收器侧部分中的串联补偿电路接收功率。
21.根据权利要求18所述的方法,其中:使用包括在所述发送器侧部分中的电感-电容-电容(LCC)补偿电路发送功率;以及使用包括在所述接收器侧部分中的串联补偿电路接收功率。
22.根据权利要求18所述的方法,其中:使用包括在所述发送器侧部分中的电感-电容-电感(LCL)补偿电路发送功率;以及使用包括在所述接收器侧部分中的串联补偿电路接收功率。
23.根据权利要求18所述的方法,还包括对所述电池充电而不使用在所述接收器侧部分的整流器和所述电池之间的充电管理电路。
24.根据权利要求18所述的方法,还包括:确定所述电池的电压和电流而不从所述接收器侧部分接收关于所述电池的信息。
25.根据权利要求15所述的方法,还包括:使用多个开关信号控制所述发送器侧部分的功率逆变器,以及控制所述多个开关信号的相移角以控制所述初级电流和所述初级电压。
26.根据权利要求25所述的方法,还包括:当根据所述多个开关信号的所述相移角在所述CC模式和所述CV模式下对所述电池充电时,以相同的开关频率操作所述功率逆变器。
27.根据权利要求26所述的方法,其中,所述开关频率基本上等于所述线圈谐振器的谐振频率。



