一种基于EIS检测控制的锂电池快速充电变换器及调整方法

本发明涉及锂电池充电，尤其涉及一种基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器及调整方法。

背景技术：

1、传统高比能锂电池快充策略通常采用高电流进行快速充电，快速充电过程中的高电流密度和高温度可能引发析锂，析锂的发生会导致电化学反应减少、电极不平整等问题；同时在复杂工况下进行快速充电，会加剧电池的寿命退化，出现动态失活、电解液降解、电极膨胀、热失控等问题。

2、由于高比能锂电池快速充电策略的上述缺点，需要改进锂电池快速充电策略实现高比能锂电池高效率充电和延长锂电池的寿命，目前，常用的锂电池快充策略是通过恒压或恒流充电，但是恒压或恒流充电随着充电时间的增加会导致电池内部温度升高，充电效率随之下降，而且长时间采用恒压或恒流充电会导致电池寿命减少，所以可以通过改变充电电流波形或充电电压波形来改进快速充电策略，然而，改变充电电流波形或充电电压波形对高比能锂电池进行快速充电也面临着一些需要解决的问题，比如充电时间长、无法实时以最大效率运行等。

3、因此，需要进一步改进高比能锂电池的快速充电方法，克服上述锂电池快速充电策略的不足，进一步提高充电效率。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器及调整方法，采用eis技术实时监测锂电池状态，动态调整充电参数，以实现高效、快速和安全的充电过程。

2、第一方面，本发明提供一种基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器，包括：前级ac/dc变换单元、后级dc/dc变换单元、纹波生成单元和eis检测单元；

3、所述前级ac/dc变换单元输入端连接交流电源，输出端连接后级dc/dc变换单元，用于将交流充电源的交流电转化为锂电池所需的直流电；

4、所述后级dc/dc变换单元输入端连接前级ac/dc变换单元输出端，输出端连接锂电池，用于在纹波生成单元和eis检测单元的控制下将来自前级ac/dc变换单元的直流电电压转换为锂电池所需的电压；

5、所述纹波生成单元与后级dc/dc变换单元相连，用于向后级dc/dc变换单元输出由直流电流和微弱的不影响电池工作的正弦波叠加而成的扰动电信号；

6、所述eis检测单元与后级dc/dc变换单元相连，用于通过eis技术测量锂电池的等效电路参数，并根据等效电路参数调整充电变换器充电电流和充电时间。

7、可选的，所述后级dc/dc变换单元采用llc变换器拓扑结构。

8、可选的，所述eis检测单元包括采样模块、快速傅里叶变换模块、eis生成模块、拟合模块、控制模块。

9、第二方面，本发明提出一种基于权利要求1-3所述的eis检测控制的锂电池快速充电变换器的调整方法，包括：

10、充电前，测量锂电池的初始电压、电流、温度，并根据锂电池的初始状态对锂电池进行充电；

11、充电过程中，向锂电池发送由直流电流和微弱的不影响电池工作的正弦波叠加而成的扰动电信号，通过eis技术对锂电池进行交流阻抗谱测量和分析得到锂电池的状态信息，根据锂电池的状态信息调整充电变换器的充电参数。

12、可选的，所述通过eis技术对锂电池进行交流阻抗谱测量和分析得到锂电池的状态信息，包括：

13、采用从0.1hz至100khz连续递增频率的正弦波扰动电信号进行扫频，采集一系列不同频率锂电池响应的电压和电流进行频谱分析，绘制锂电池的交流阻抗谱eis数据；

14、获取锂电池的等效电路模型与所述锂电池的交流阻抗谱eis数据进行拟合，得到锂电池的等效电路参数。

15、可选的，所述根据锂电池的状态信息调整充电变换器的充电参数，包括：

16、按照锂电池临界状态下最大功率输出原则，根据锂电池的等效电路参数确定锂电池的充电电流信息和充电时间；

17、根据所述锂电池的充电电流信息和充电时间调整后级dc/dc变换单元输出的充电电流大小和充电时间，当锂电池达到所需的充电状态或充电时间到达预设值时，结束充电过程。

18、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、与传统的锂电池快充策略相比，通过在线eis技术可以实时监测锂电池状态，确定锂电池的等效电路参数，能够更准确地了解锂电池的健康状况和性能；根据实时检测到的eis数据，可以及时调整充电参数，以最大程度地提高充电效率和速度；通过实时监测和反馈控制，可以更好地控制充电过程中的电流，能够有效地防止充电过程中的锂电池过载或过热，减少锂电池的热量产生，提高充电的安全性，从而有助于延长锂电池寿命。

技术特征：

1.一种基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器，其特征在于，包括：前级ac/dc变换单元、后级dc/dc变换单元、纹波生成单元和eis检测单元；

2.根据权利要求1所述的基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器，其特征在于，所述后级dc/dc变换单元采用llc变换器拓扑结构。

3.根据权利要求1所述的基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器，其特征在于，所述eis检测单元包括采样模块、快速傅里叶变换模块、eis生成模块、拟合模块、控制模块。

4.一种基于权利要求1-3所述的eis检测控制的锂电池快速充电变换器的调整方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器的调整方法，其特征在于，所述通过eis技术对锂电池进行交流阻抗谱测量和分析得到锂电池的状态信息，包括：

6.根据权利要求5所述的基于eis检测控制的锂电池快速充电变换器的调整方法，其特征在于，所述根据锂电池的状态信息调整充电变换器的充电参数，包括：

技术总结
本发明提供了一种基于EIS检测控制的锂电池快速充电变换器及调整方法，充电前，测量锂电池的初始电压、电流、温度，并根据锂电池的初始状态对锂电池进行充电；充电过程中，向锂电池发送由直流电流和微弱的不影响电池工作的正弦波叠加而成的扰动电信号，通过EIS技术对锂电池进行交流阻抗谱测量和分析得到锂电池的状态信息，根据锂电池的状态信息调整充电变换器的充电参数。本发明提供的方案，采用EIS技术实时监测锂电池状态，动态调整充电参数，以实现高效、快速和安全的充电过程。

技术研发人员：张龙龙,王凯,郑菲玲,赵竟成,秦霄
受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）
技术研发日：
技术公布日：2024/6/13