CN116670525A - 确定电池的充电曲线的方法和使用该方法的电池充电系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一种用于确定电池的充电曲线的方法，包括以下步骤：通过使用测试电芯，确定与锂沉积边界电位对应的参考充电状态(SOC)；通过对所述测试电芯执行CC充电直到所述参考SOC为止并且在之后的SOC区段中执行保持正极端子与负极端子之间的恒定电压的CV充电来确定第一充电曲线；通过对所述测试电芯执行CC充电直到参考SOC为止并且在所述参考SOC之后执行保持负极表面和正极端子之间的恒定电压的CV充电来确定第二充电曲线；以及通过使用所述第一充电曲线与所述第二充电曲线之间的差异来校正从包括多个电芯的电池获得的第三充电曲线。

Description

确定电池的充电曲线的方法和使用该方法的电池充电系统
技术领域
本公开涉及用于确定电池的充电曲线的方法和使用该方法的电池充电系统，并且更具体地，涉及用于基于负极表面电位来确定电池的充电曲线的方法和使用该方法的电池充电系统。
本申请要求于2021年10月7日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2021-0133409的优先权，该韩国专利申请的公开内容以引用方式并入本文中。
背景技术
最近，随着化石燃料的环境污染问题变得更加严重，使用电池作为电力来源的电动车辆受到关注。
锂二次电池由于它们的能量密度、容量和电力优势而被广泛用作电动车辆的电池。
充电时间短是电动车辆应用中的挑战之一。快速充电是通过短时间内向电池供应大电流来进行的。锂二次电池的快速充电可以造成负极表面上的锂沉积。锂沉积可以造成伴随电解液与锂之间的升温的严重副反应，并且这可能导致电池着火或爆炸。
为了解决这个问题，通常保守地设置快速充电期间应用的充电曲线。这里，充电曲线根据电池的充电状态(SOC)限定充电电流的电流速率(C速率)。通常，阶段充电曲线可以是充电曲线的示例。
在阶段充电曲线中，随着电池的SOC增加，充电电流的C速率逐渐减小。阶段充电曲线是考虑到随着SOC增加，负极处的嵌锂量增加并且锂沉积的可能性一样多地增加的充电协议。如果充电电流的C速率逐渐减小，则可以通过确保允许锂扩散到负极中的时间来防止在负极表面处的锂沉积。
常规的充电曲线已经以防止锂沉积为目标。因此，在减少充电时间方面存在限制。即，尽管在负极处沉积锂的可能性低，但充电电流预先减小，因此随着朝向充电的后一阶段前进，每单位时间SOC的增加显著地减慢。
因此，在与本公开有关的技术领域中，对于在锂二次电池充电期间在负极处没有沉积锂的情况下减少充电的后一阶段中的充电时间的充电曲线有许多需求。
发明内容
技术问题
本公开是在上述背景下设计的，因此本公开涉及提供一种基于负极表面电位来确定充电曲线的方法，该方法通过在负极处没有沉积锂的情况下将充电电流的充电速率(C速率)增加至超过现有技术来提高充电的后一阶段中的充电速率从而减少满充所需的充电时间。
本公开还涉及提供用于使用根据本公开的基于负极表面电位的充电曲线对电池进行充电的电池充电系统。
技术方案
为了解决上述技术问题，根据本公开的一方面的一种用于确定电池的充电曲线的方法，该方法包括以下步骤：(a)根据通过测试单元电芯的恒定电流CC充电获得的充电状态SOC，确定负极表面电位曲线中的与锂沉积边界电位对应的参考SOC；(b)通过在直到所述参考SOC为止的SOC范围内对所述测试单元电芯执行CC充电并且在所述参考SOC之后的SOC范围内执行恒定地保持负极端子与正极端子之间的电压的恒定电压CV充电来确定根据SOC的第一充电曲线；(c)通过在直到所述参考SOC为止的SOC范围内对所述测试单元电芯执行CC充电并且在所述参考SOC之后的SOC范围内执行恒定地保持所述负极表面与所述正极端子之间的电压的CV充电来确定根据SOC的第二充电曲线；(d)通过对包括多个电芯的电池执行CC充电直到所述参考SOC为止并且在所述参考SOC之后执行恒定地保持所述负极端子与所述正极端子之间的电压的CV充电来确定根据SOC的第三充电曲线；以及(e)通过使用所述第一充电曲线与所述第二充电曲线之间的差异校正所述第三充电曲线来确定所述电池的充电曲线。
优选地，所述测试单元电芯可以是四极电芯(4-pole cell)。所述四极电芯可以包括：至少一个正极和至少一个负极；为所述负极的表面电位提供参考电位的参考电极；以及与所述负极的表面接触的负极表面电位测量电极。
优选地，所述步骤(a)可以包括：(a1)通过在所述测试单元电芯的CC充电期间通过所述参考电极和所述负极表面电位测量电极测量负极表面电位来确定根据SOC的负极表面电位曲线；(a2)测量存在于负极表面电位测量路径中的内阻；以及(a3)使用由于所述内阻而引起的电压分量来校正所述负极表面电位曲线。
在实施方式中，所述内阻可以是通过电化学阻抗谱(EIS)确定的。
优选地，所述步骤(a3)可以包括通过从所述负极表面电位曲线减去由于所述内阻而引起的所述电压分量来校正所述负极表面电位曲线。
优选地，在所述步骤(a)中，所述锂沉积边界电位可以是0V。
优选地，所述步骤(e)可以包括：通过将所述第一充电曲线与所述第二充电曲线之间的差异曲线加到所述第三充电曲线的在所述参考SOC之后的部分来校正所述第三充电曲线。
优选地，可以通过在改变所述CC充电的充电电流C速率和充电温度条件的情况下重复执行步骤(a)至(e)，针对多个充电电流C速率和充电温度条件中的每一个独立地确定充电曲线。
为了解决上述技术问题，根据本公开的另一方面的一种电池充电系统，该电池充电系统包括：温度传感器，所述温度传感器用于测量电池的温度；存储介质，所述存储介质用于存储根据CC充电的充电电流C速率和充电温度的充电曲线；以及控制单元，所述控制单元可操作地联接到所述温度传感器和所述存储介质。
优选地，所述控制单元可以被配置为：将通过所述温度传感器测量的电池温度设置为所述充电温度，设置所述CC充电的充电电流C速率，通过参照预定义的查找信息，确定与锂沉积边界电位对应的参考充电状态SOC，所述锂沉积边界电位与所述充电温度和所述充电电流C速率对应，以及在直到所述参考SOC为止的充电范围内使用处于所述充电电流C速率条件下的充电装置对所述电池执行CC充电，并且在所述参考SOC之后的充电范围内，在正极端子与负极表面之间的电压保持恒定的条件下，根据预先确定的充电曲线对所述电池进行充电。
优选地，所述控制单元可以被配置为在所述参考SOC之后的充电范围内减小所述充电电流C速率，其中，所述充电电流C速率的下降速率低于所述正极端子与负极端子之间的电压保持恒定的CV充电条件的下降速率。
优选地，可以确定所述C速率的下降速率，使得所述电池的负极表面电位对应于所述锂沉积边界电位。
优选地，所述控制单元可以被配置为：确定所述电池的SOC，以及通过参照所述充电曲线来确定与所述SOC对应的充电电流C速率，并且使用所述充电装置将与所确定的充电电流C速率对应的充电电流施加到所述电池。
有益效果
根据本公开，由于基于负极表面电位来确定充电曲线，因此通过在没有锂沉积的情况下提高充电的后一阶段中的充电速率，与现有技术相比，可以减少满充所需的充电时间。
另外，当使用本公开的充电曲线对电池进行充电时，可以在负极处没有锂沉积的情况下比现有技术更快地对电池进行充电。
附图说明
附图例示了本公开的示例性实施方式，并且与下面的详细描述一起用于提供对本公开的技术方面的进一步理解，因此本公开不应该被解释为限于附图。
图1是根据本公开的实施方式的基于负极表面电位来确定电池的充电曲线的方法的流程图。
图2是示出了根据本公开的实施方式的四极电芯的示意性结构的图。
图3是示出了根据本公开的实施方式的根据步骤S40中确定的充电状态(SOC)的负极表面电位曲线(实线)和步骤S60中的由于内阻而引起的电压分量校正之后的负极表面电位曲线(虚线)的曲线图。
图4是示出了根据本公开的实施方式的第一充电曲线(虚线)和第二充电曲线(实线)的示例的曲线图。
图5是示出了根据本公开的实施方式的通过从第二充电曲线(图4中的实线)减去第一充电曲线(图4中的虚线)而获得的差异曲线的曲线图。
图6是示出了根据本公开的实施方式的通过基于通过电池电芯的恒定电流(CC)-恒定电压(CV)充电而获得的第三充电曲线和差异曲线来校正第三充电曲线而获得的电池的充电曲线的曲线图。
图7是示出了根据本公开的实施方式的电池充电系统的架构的图。
具体实施方式
下文中，将参考附图描述本公开的示例性实施方式。在进行描述之前，应该理解，在说明书和所附的权利要求中使用的术语或词语不应该被理解为限于一般含义或字典的含义，而是应该以使得发明人能够定义适于最佳说明的术语的原理为基础基于与本公开的技术方面对应的含义和概念来解释。因此，本文中描述的实施方式以及在附图中的图示仅仅是本公开的示例性实施方式，而没有充分描述本公开的技术方面，因此应该理解，可以在提交本专利申请时形成其各种其它等同形式和修改形式。
图1是根据本公开的实施方式的用于基于负极表面电位来确定电池的充电曲线的方法的流程图。
参照图1，首先，在步骤S10中，准备测试单元电芯。在示例中，测试单元电芯可以是四极电芯。四极电芯包括至少一个正极和至少一个电极、位于正极和负极之间的隔膜、用于为负极表面电位提供参考电位的参考电极以及与负极的表面直接接触地设置的负极表面电位测量电极。
图2是示出了根据本公开的实施方式的四极电芯10的示意性结构的图。
参照图2，四极电芯10包括正极11、负极12和两个隔膜13。
正极11包括正极集流体板11a、涂覆在正极集流体板11a的表面上的正极活性材料层11b和正极接头11c。负极12包括负极集流体板12a、涂覆在负极集流体板12a的表面上的负极活性材料层12b和负极接头12c。
在示例中，正极集流体板11a可以是铝箔，并且负极集流体板12a可以是铜箔。正极活性材料层11b可以是包括Ni、Co和Mn的锂过渡金属氧化物的涂层，并且负极活性材料层12b可以是石墨的涂层。隔膜13可以是多孔绝缘膜。该绝缘膜可以是聚烯烃膜，例如，聚乙烯、聚丙烯等。隔膜13可以在其表面上具有包括诸如氧化铝(Al2O3)这样的无机颗粒的无机涂层。
隔膜13包括位于正极11和负极12之间的第一隔膜13a和第二隔膜13b。第一隔膜13a设置在正极11侧，并且第二隔膜13b设置在负极12侧。
另外，四极电芯10包括：参考电极14，其位于第一隔膜13a和第二隔膜13b之间，用于为负极表面电位提供参考电位；以及负极表面电位测量电极15，其位于第二隔膜13b和负极活性材料层12b之间并且与负极表面(负极活性材料层12b)直接接触地放置。
在示例中，参考电极14包括由Cu制成的多孔线14a以及在多孔线14a的端部处具有预定厚度的LTO(LiTiO2)层14b。另外，负极表面电位测量电极15包括由Cu制成的多孔线15a以及在多孔线15a的端部处具有预定厚度的Cu层15b。
在将四极电芯10的部件容纳在封装16中之后，可以密封封装16。在示例中，封装16可以是袋状膜。在这种情况下，封装16可以沿着边缘被热焊接。
四极电芯10的正极接头11c、负极接头12c、参考电极14的多孔线14a和负极表面电位测量电极15的多孔线15a可以通过封装16暴露。另外，可以将四极电芯10的操作所必需的电解液17注入到封装16中。
此外，由于本公开的特征在于确定充电曲线，因此对于本领域的技术人员来说显而易见的是，四极电芯10的部件或材料的类型可以根据测试单元电芯的类型而改变。
返回参照图1，在步骤S10之后，执行步骤S20。在步骤S20中，将测试单元电芯安装在充电测试仪上。
优选地，充电测试仪包括恒温模具(die)，以将测试单元电芯的温度保持在设置温度，并且可以将测试单元电芯安装在恒温模具上。
随后，在步骤S30中，设置作为测试单元电芯的充电/放电条件的恒定电流(CC)充电的充电电流C速率Ik和充电温度Tk。充电温度Tk对应于测试单元电芯的温度。
随后，在步骤S40中，在测试单元电芯的CC充电期间通过参考电极14和负极表面电位测量电极15在充电温度Tk和充电电流C速率Ik条件下测量负极表面电位来确定根据SOC的负极表面电位曲线。
随后，在步骤S50中，确定存在于负极表面电位测量路径中的内阻Rk。内阻Rk包括参考电极14的多孔线14a和LTO层14b的电阻以及负极表面电位测量电极15的多孔线15a和Cu层15b的电阻。
优选地，可以使用电化学阻抗谱(EIS)来确定内阻Rk。内阻Rk对应于在测试单元电芯的EIS测量结果中EIS曲线图(曲线)与x轴相交的点处的电阻。
除了EIS之外，可以通过任何其它已知方法来确定测试单元电芯的内阻Rk。因此，本公开不受测量内阻Rk的方法的限制。
随后，在步骤S60中，使用由于内阻Rk而引起的电压分量Rk*Ik来校正负极表面电位曲线。优选地，可以通过从负极表面电位曲线减去由于内阻Rk而引起的电压分量Rk*Ik来校正负极表面电位曲线。
随后，在步骤S70中，在针对由于内阻Rk而引起的电压分量Rk*Ik校正的负极表面电位曲线中，确定与锂沉积边界电位对应的参考充电状态SOCrefer,k。这里，锂沉积边界电位可以是0V。在某些情况下，考虑到安全余量，可以将锂沉积边界电位设置为略高于0V。
图3是示出了根据本公开的实施方式的根据步骤S40中确定的SOC的负极表面电位曲线(实线)和步骤S60中的由于内阻Rk而引起的电压分量Rk*Ik校正之后的负极表面电位曲线(虚线)的曲线图。
参照图3，针对由于内阻Rk而引起的电压分量Rk*Ik校正的负极表面电位曲线(虚线)具有从校正之前的负极表面电位曲线(实线)向下偏移的图案。这是因为，负极表面电位减少与由于内阻Rk而引起的电压分量Rk*Ik一样多。
另外，在负极表面电位曲线(虚线)中，与锂沉积边界电位对应的参考充电状态SOCrefer,k可以是负极表面电位曲线(虚线)与直线V＝0彼此交叉的点的SOC。
在步骤S70之后，执行步骤S80。
在步骤S80中，在测试单元电芯放电之后，通过在直到参考充电状态SOCrefer,k为止的SOC范围内以设置的充电电流C速率Ik执行CC充电并且在参考充电状态SOCrefer,k之后的SOC范围内执行恒定地保持正极11与负极12之间的电压的恒定电压(CV)充电来确定根据SOC的第一充电曲线。为了控制CV充电，可以将正极11的正极接头11c和负极12的负极接头12c连接到充电测试仪的电压检测探头。充电测试仪在恒定地保持施加在正极接头11c与负极接头12c之间的电压的条件下执行CV充电。在CV充电期间，测试单元电芯的内阻随着SOC的增加而逐渐增大，因此充电电流根据欧姆定律(I＝V/R，V是常数)逐渐减小。
随后，在步骤S90中，在测试单元电芯再次放电之后，通过在直到参考充电状态SOCrefer,k为止的SOC范围内对测试单元电芯执行CC充电并且在参考充电状态SOCrefer,k之后的SOC范围内执行恒定地保持正极11与负极表面之间的电压的CV充电来确定根据SOC的第二充电曲线。为了控制CV充电，可以将正极11的正极接头11c和负极表面电位测量电极15连接到充电测试仪的电压检测探头。另选地，可以将参考电极14和负极表面电位测量电极15连接到充电测试仪的电压检测探头。充电测试仪在恒定地保持施加在正极接头11c或参考电极14与负极表面电位测量电极15之间的电压的条件下执行CV充电。在CV充电期间，测试单元电芯的内阻随着SOC的增加而逐渐增大，因此充电电流根据欧姆定律(I＝V/R，V是常数)逐渐减小。
图4是示出了根据本公开的实施方式的第一充电曲线(虚线)和第二充电曲线(实线)的示例的曲线图。
参照图4，在直到参考充电状态SOCrefer,k为止的充电范围内，第一充电曲线(虚线)与第二充电曲线(实线)基本上相同。因此，在直到参考充电状态SOCrefer,k为止的充电范围内，虚线覆在实线上，因此第一充电曲线(虚线)与第二充电曲线(实线)不能彼此区分开。然而，这两条曲线在参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围内示出了不同变化。即，第二充电曲线(实线)的充电电流C速率的下降速率比第一充电曲线(虚线)的充电电流C速率的下降速率慢。这是因为，第二充电曲线(实线)是在恒定地保持正极11与负极表面(活性材料层)之间的电压的条件下通过CV充电获得的。
在步骤S90之后，执行步骤S100。
在步骤S100中，制造包括多个电芯的电池。多个电芯由与测试单元电芯相同的材料制成。即，多个电芯和测试单元电芯具有基本上相同类型的正极集流体板、负极集流体板、正极活性材料、负极活性材料、隔膜和电解液。另外，电池包括与测试单元电芯中使用的电解液相同的电解液。
电池可以是袋型电池。多个电芯被容纳在由袋状膜制成的封装中。在另一示例中，电池可以是棱柱形或圆柱形电池。在电池中，多个电芯可以并联连接。
多个电芯中的每一个具有负极/隔膜/正极被层压的结构。可以通过将多个电芯以规则的间隔布置在分离膜上并且将分离膜从一侧缠绕到另一侧来形成堆叠-折叠型电极组件。
可以对电极组件的结构进行多种修改。在示例中，电极组件可以是长片材型正极和长片材型负极被缠绕且隔膜插置在其间的啫喱卷(卷绕型)电极组件或者是切割成预定大小的多个正极和多个负极以顺序的次序堆叠且隔膜插置在其间的堆叠型电极组件。显而易见，可以不受限制地采用与本公开所属技术领域中已知的任何电极组件结构。
在步骤S100之后，执行步骤S110。
在步骤S110中，通过对包括多个电芯的电池执行CC充电直到参考充电状态SOCrefer,k为止并且在参考充电状态SOCrefer,k之后的SOC范围内执行恒定地保持电池的正极与负极之间的电压的CV充电来确定根据SOC的第三充电曲线。CC充电期间的充电电流的大小对应于设置的充电电流C速率Ik。
随后，在步骤S120中，通过使用第一充电曲线与第二充电曲线之间的差异校正第三充电曲线来确定电池的充电曲线。
优选地，在步骤S120中，可以通过在参考充电状态SOCrefer,k之后将第一充电曲线与第二充电曲线之间的差异曲线加到第三充电曲线的部分校正第三充电曲线来确定电池的充电曲线。
图5是示出了根据本公开的实施方式的通过从第二充电曲线(图4中的实线)减去第一充电曲线(图4中的虚线)而获得的差异曲线的曲线图。另外，图6是示出了根据本公开的实施方式的通过电池的CC-CV充电而获得的第三充电曲线和通过使用差异曲线校正第三充电曲线而获得的电池的充电曲线fk的曲线图。
参照图5，差异曲线仅在参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围内获得。这是因为，在参考充电状态SOCrefer,k之前的充电范围内，第一充电曲线与第二充电曲线基本上相同。
参照图6，通过包括多个电芯的电池的CC-CV充电而获得的第三充电曲线在直到参考充电状态SOCrefer,k为止的充电范围内以实线描绘，并且在参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围内以虚线描绘。通过仅校正第三充电曲线的所有范围当中的参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围来获得电池的充电曲线fk。即，可以通过将图5的差异曲线加到在参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围内的第三充电曲线(虚线)的曲线部分来获得电池的充电曲线fk。因此，电池的充电曲线fk包括直到参考充电状态SOCrefer,k为止的充电曲线以及在参考充电状态SOCrefer,k之后的实线曲线。
如图6中所示，电池的充电曲线fk在参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围内的充电电流C速率的下降斜率小于在普通CV充电期间施加的充电电流C速率的下降斜率。因此，在防止在充电的后一阶段中负极处的锂沉积的同时，与现有技术相比，可以减小充电电流C速率的下降速率，由此一样多地减少充电时间。
在步骤S120之后，执行步骤S130。
在步骤S130中，将索引k增加1，并且步骤回到S30。
因此，CC充电的充电电流C速率Ik和充电温度Tk被重新设置为不同的条件，并且执行步骤S40至S120。
当重复执行上述一系列步骤时，可以在不同的充电电流C速率Ik和不同的充电温度Tk的条件下确定电池的多条充电曲线fk。
当使用一个测试单元电芯重复执行充电测试时，充电曲线fk的精度可以随着测试单元电芯劣化而降低。
因此，期望的是制造多个测试单元电芯，并且每当CC充电的充电电流C速率Ik和充电温度Tk被设置为不同的条件时，通过使用新的测试单元电芯执行上述步骤来确定电池的充电曲线fk。
与CC充电的充电电流C速率Ik和充电温度Tk对应的电池的充电曲线fk可以如下地用于电池的充电。
首先，可以将与CC充电的充电电流C速率Ik和充电温度Tk对应的电池的充电曲线fk作为查找信息存储在电池充电系统的存储介质中。
图7是示出了根据本公开的实施方式的电池充电系统20的示例的架构图。
参照图7，电池充电系统20是计算机系统，其被配置为控制电池21的充电和放电，计算和管理电池21的SOC和健康状态(SOH)，并且检测诸如过度充电、过度放电、过电流等这样的电池21的异常状况。
优选地，电池充电系统20可以被装入安装有电池21的负载的控制系统(例如，电动车辆的控制系统)中。
存储介质22不限于特定类型，并且可以包括能够记录和擦除数据和/或信息的任何存储介质。在示例中，存储介质22可以是RAM、ROM、寄存器、闪存、硬盘或磁记录介质。
存储介质22可以例如经由数据总线电连接到控制单元23，以允许控制单元23进行访问。
存储介质22存储和/或更新和/或擦除和/或传输包括由控制单元23执行的控制逻辑的程序和/或当执行控制逻辑时生成的数据和/或预设数据或查找信息/表。
当安装有电池21的负载装置(例如，电动车辆)连接到充电装置30以对电池进行充电时，控制单元23通过温度传感器24测量电池21的温度，并且将测得的温度设置为充电温度Tk。
另外，控制单元23可以选择在电池21的CC充电期间将要施加的充电电流C速率Ik。在示例中，控制单元23可以通过参照定义针对电池21的每个SOH的CC充电的充电电流C速率Ik的查找信息来选择与电池21的当前SOH对应的CC充电的充电电流C速率Ik。当SOH的劣化程度高时，充电电流C速率Ik低，并且当SOH的劣化程度低时，充电电流C速率Ik高。可以预先计算电池21的SOH并且将其记录在存储介质22中，以供参考。
在另一示例中，控制单元23可以根据充电装置30的类型是快速充电器还是常规充电器来选择CC充电的充电电流C速率Ik。
当充电装置30是快速充电器时，控制单元23可以选择高充电电流C速率Ik。相反，当充电装置30是常规充电器时，控制单元23可以选择低充电电流C速率Ik。
当确定CC充电的充电电流C速率Ik和充电温度Tk时，控制单元23通过参照预先存储在存储介质22中的查找信息来识别电池21的与充电温度Tk和充电电流C速率Ik对应的参考充电状态SOCrefer,k和充电曲线fk。
针对CC充电的每个充电温度Tk和每个充电电流C速率Ik设置的参考充电状态SOCrefer,k和充电曲线fk可以作为查找信息被预先存储在存储介质22中。
充电曲线fk包括在直到参考充电状态SOCrefer,k为止的充电范围内的充电电流C速率恒定的CC充电范围以及在参考充电状态SOCrefer,k之后的充电范围内充电电流C速率逐渐减小的C速率下降范围。C速率下降范围是负极表面与正极之间的电压被恒定保持的充电范围。
当确定参考充电状态SOCrefer,k和充电曲线fk时，控制单元23可以使用充电装置30根据充电曲线fk的CC充电范围和C速率下降范围对电池21进行充电。
为此目的，控制单元23可以将包括与充电电流C速率Ik对应的充电电流的大小的CC充电消息发送到充电装置30。CC充电消息可以通过充电电缆中所包括的通信线路来传输。当充电装置30接收到CC充电消息时，充电装置30可以将与充电电流C速率Ik对应的充电电流施加到电池21。
当CC充电开始时，控制单元23可以使用电流传感器25来确定充电电流的大小，并且通过利用安培计数累计充电电流来确定电池21的当前SOC。另外，控制单元23周期性地向充电装置30发送CC充电消息，直到电池21的SOC达到参考充电状态SOCrefer,k为止。在充电装置30接收到CC充电消息时，充电装置30持续保持CC充电模式。
此外，当电池21的SOC达到参考充电状态SOCrefer,k时，控制单元23从CC充电模式改变为C速率下降模式，通过参照充电曲线fk来确定与当前SOC对应的充电电流C速率，并且将包括与所确定的充电电流C速率对应的充电电流的大小的CV充电消息发送到充电装置30。当发送CV充电消息时，充电装置30识别该消息中所包括的充电电流的大小，并且将与所识别的充电电流的大小对应的充电电流施加到电池21。
控制单元23通过在C速率下降范围内电池21的充电期间连续累计充电电流来再次更新电流SOC，通过参照充电曲线fk再次确定对应于当前SOC的充电电流C速率，并且将包括与所确定的充电电流C速率对应的充电电流的大小的CV充电消息发送到充电装置30。
当发送CV充电消息时，充电装置30识别该消息中所包括的充电电流的大小，并且将与所识别的充电电流的大小对应的充电电流施加到电池21。
当重复执行充电过程时，电池21的SOC持续增加并且充电电流C速率逐渐减小。当通过参照充电曲线fk确定的充电电流C速率降低至预设值时，控制单元23将充电终止消息发送到充电装置30。当充电装置30接收到充电终止消息时，充电装置30不再向电池21施加充电电流。
在示例中，当与当前SOC对应的充电电流C速率降低至作为充电终止条件的预设C速率时，控制单元23可以终止充电。
在另一示例中，控制单元23可以使用电压传感器26测量电池21的电压，并且当电池21的电压达到满充电压时终止充电。
在又一示例中，当电池21的SOC达到预设水平时，控制单元23可以终止充电。
控制单元23可以选择性包括在对应技术领域中已知的用于执行上述控制逻辑的处理器、专用集成电路(ASIC)、芯片组、逻辑电路、寄存器、通信调制解调器、数据处理装置等。另外，当用软件实现控制逻辑时，控制单元23可以被设计为程序模块的集合。在该情形下，程序模块可以被存储在存储器中并且由处理器执行。存储器可以在处理器的内部或外部，并且可以利用各种已知的计算机部件连接到处理器。另外，存储器可以被包括在本公开的存储介质22中。另外，存储器总的是指存储信息的装置，而与装置类型无关，并不是指特定的存储装置。
控制单元23的控制逻辑中的至少一个可以被组合在一起，并且组合后的控制逻辑可以被写入计算机可读代码中并且记录在计算机可读记录介质中。记录介质不限于特定类型，并且可以包括计算机中所包括的处理器可以访问的任何介质。例如，记录介质包括从由ROM、RAM、寄存器、CD-ROM、磁带、硬盘、软盘和光学数据记录装置组成的组中选择的至少一种。另外，代码可以被存储在经由网络连接的分布式计算机中并且被执行。另外，用于实现组合后的控制逻辑的功能程序、代码和代码段可以由与本公开所属的技术领域中的编程人员容易地推断。
在描述本公开的各种实施方式时，称为“～单元”的部件应该被理解为功能上而非物理上划分的部件。因此，每个部件可以选择性与其它部件组合或者被拆分成子部件，以有效地执行控制逻辑。然而，对于本领域的技术人员来说显而易见的是，即使部件被组合或拆分，在确认功能标识的情况下，组合或拆分后的部件应该被解释为落入本公开的范围内。
虽然上文中已针对有限数量的实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，并且对于本领域技术人员显而易见的是，可以在本公开的技术方面和随附的权利要求及其等同范围内对其进行各种修改和改变。

Claims (12)

1.一种用于确定电池的充电曲线的方法，该方法包括以下步骤：
通过修改第三充电曲线来确定电池的充电曲线。
2.根据权利要求1所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，所述测试单元电芯是四极电芯，并且
其中，所述四极电芯包括：
至少一个正极和至少一个负极；
为所述负极的表面电位提供参考电位的参考电极；以及
与所述负极的表面接触的负极表面电位测量电极。
3.根据权利要求2所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，所述步骤(a)包括：
(a1)通过在所述测试单元电芯的CC充电期间通过所述参考电极和所述负极表面电位测量电极测量负极表面电位来确定根据SOC的负极表面电位曲线；
(a2)测量存在于负极表面电位测量路径中的内阻；以及
(a3)使用由于所述内阻引起的电压分量来校正所述负极表面电位曲线。
4.根据权利要求3所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，所述内阻是通过电化学阻抗谱EIS确定的。
5.根据权利要求3所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，所述步骤(a3)包括：通过从所述负极表面电位曲线减去由于所述内阻引起的所述电压分量来校正所述负极表面电位曲线。
6.根据权利要求1所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，在所述步骤(a)中，所述锂沉积边界电位是0V。
7.根据权利要求1所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，所述步骤(e)包括：通过将所述第一充电曲线与所述第二充电曲线之间的差异曲线加到所述第三充电曲线的在所述参考SOC之后的部分来校正所述第三充电曲线。
8.根据权利要求1所述的用于确定电池的充电曲线的方法，其中，通过在改变所述CC充电的充电电流C速率和充电温度条件的情况下重复执行步骤(a)至(e)，针对多个充电电流C速率和充电温度条件中的每一个独立地确定充电曲线。
9.一种电池充电系统，该电池充电系统包括：
温度传感器，所述温度传感器用于测量电池的温度；
存储介质，所述存储介质用于存储根据恒定电流CC充电的充电电流C速率和充电温度的充电曲线；以及
控制单元，所述控制单元能操作地联接到所述温度传感器和所述存储介质，
其中，所述控制单元被配置为：
将通过所述温度传感器测量的电池温度设置为所述充电温度，
设置所述CC充电的充电电流C速率，
通过参照预定义的查找信息，确定与锂沉积边界电位对应的参考充电状态SOC，所述锂沉积边界电位与所述充电温度和所述充电电流C速率对应，以及
在直到所述参考SOC为止的充电范围内使用处于所述充电电流C速率条件下的充电装置对所述电池执行CC充电，并且在所述参考SOC之后的充电范围内，在正极端子与负极表面之间的电压保持恒定的条件下，根据预先确定的充电曲线对所述电池进行充电。
10.根据权利要求9所述的电池充电系统，其中，所述控制单元被配置为在所述参考SOC之后的充电范围内减小所述充电电流C速率，其中，所述充电电流C速率的下降速率低于保持所述正极端子与负极端子之间的电压恒定的恒定电压CV充电条件的下降速率。
11.根据权利要求10所述的电池充电系统，其中，确定所述C速率的下降速率，使得所述电池的负极表面电位对应于所述锂沉积边界电位。
12.根据权利要求9所述的电池充电系统，其中，所述控制单元被配置为：
确定所述电池的SOC，以及
通过参照所述充电曲线来确定与所述SOC对应的充电电流C速率，并且使用所述充电装置将与所确定的充电电流C速率对应的充电电流施加到所述电池。
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