DE102015111195A1 - Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien - Google Patents

Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien Download PDF

Info

Publication number
DE102015111195A1
DE102015111195A1 DE102015111195.0A DE102015111195A DE102015111195A1 DE 102015111195 A1 DE102015111195 A1 DE 102015111195A1 DE 102015111195 A DE102015111195 A DE 102015111195A DE 102015111195 A1 DE102015111195 A1 DE 102015111195A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
charging
lad
charging current
constant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015111195.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Holger Hesse
Andreas Jossen
Simon Schuster
Christian von Lüders
Peter Keil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Muenchen
Original Assignee
Technische Universitaet Muenchen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Muenchen filed Critical Technische Universitaet Muenchen
Priority to DE102015111195.0A priority Critical patent/DE102015111195A1/de
Priority to PCT/EP2016/063928 priority patent/WO2017008991A1/de
Publication of DE102015111195A1 publication Critical patent/DE102015111195A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0069—Charging or discharging for charge maintenance, battery initiation or rejuvenation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/0071—Regulation of charging or discharging current or voltage with a programmable schedule
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

Die Beschreibung umfasst ein adaptives Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie umfassend den Schritt: Laden der Batterie mit einem konstanten Ladestrom ILad 1 während einer CC-(Constant Current)Phase und Laden der Batterie mit einer konstanten Spannung ULad 20 während einer CV-(Constant Voltage)Phase, umfassend den Schritt: Anpassen des Ladestrom ILad 1 an einen Parameter der Batterie.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Stand der Technik ist das CC-CV-Ladeverfahren (auch als UIa-Ladeverfahren, U = Spannung, I = Strom, a = Abschalten, bezeichnet) zur Ladung wiederaufladbarer Batterien bekannt. Das Ladeverfahren kann in zwei Phasen unterteilt werden. In einer ersten Phase, wird die Batterie mit einem konstanten Ladestrom geladen. Hierbei nimmt die Spannung der Batterie zu. Bei Erreichen einer Schwellspannung beginnt die zweite Phase, wobei die Spannung konstant gehalten wird und der Ladestrom variabel ist. Der Ladestrom nimmt in der zweiten Phase ab. Wird ein minimaler Ladestrom erreicht, wird das Ladeverfahren beendet.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Lithium-Ionen-Batterien (Li-Ionen-Batterien) weisen eine reale Produktlebenszeit von ca. 5 bis 20 Jahren auf. Um eine bestmögliche Amortisierung der Lithium-Ionen-Batterien zu erzielen, wäre es wünschenswert, die potenzielle Lebensdauer der Batterien voll auszuschöpfen. Die Lebensdauer von Li-Ionen-Batterien hängt von unterschiedlichen Parametern ab.
  • Eine Aufgabe ist es daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, damit die potenzielle Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien bestmöglich ausgeschöpft wird.
  • Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein adaptives Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie zur Verfügung gestellt, umfassend den Schritt: Laden der Batterie mit einem konstanten Ladestrom ILad während einer CC-(Constant Current)Phase und Laden der Batterie mit einer konstanten Spannung ULad während einer CV-(Constant Voltage)Phase, umfassend den Schritt: Anpassen des Ladestroms ILad an einen Parameter der Batterie.
  • Die erfindungsgemäße Ausführungsform führt zu einer kürzeren Ladezeit bei gleichzeitiger Erhöhung der potenziellen Lebensdauer der betreffenden Batterie. Insbesondere kann zunächst ein maximaler Ladestrom während der CC-Phase gewählt werden, der im Laufe der Alterung der Batterie zunehmend reduziert wird. Beispielsweise kann bei einer sehr alten Batterie der Ladestrom als ein Drittel des maximalen Ladestroms bestimmt werden. Es kann dadurch sichergestellt werden, dass ein maximal hoher Ladestrom je nach Alterungszustand der Batterie gewählt werden kann, was zu einer jeweils maximal schnellen Ladung der Batterie führt.
  • Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie zur Verfügung gestellt, wobei die Vorrichtung geeignet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei der während einer CC-Phase konstante Ladestroms ILad über die Zeit streng monoton fallend ist und/oder kontinuierlich fallend ist und/oder eine Absenkung bei jedem Ladezyklus aufweist und/oder konstant an einer aufeinanderfolgenden Serie von Ladezyklen ist.
  • Während des Ladevorgangs wird der Ladestrom konstant gehalten. Allerdings wird erfindungsgemäß von Ladezyklus zu Ladezyklus der verwendete Ladestrom reduziert. Hierdurch kann der Plating-Effekt verhindert werden. Alternativ kann beim Übergang von einem Ladezyklus zum nächsten Ladezyklus eine deutliche Reduktion des Ladestroms und bei einem oder bei den nachfolgenden Übergängen derselbe Ladestrom eingesetzt werden. Bei einem darauffolgenden Ladezyklus kann wieder eine Reduktion des Ladestroms erfolgen, sodass insgesamt eine streng monoton fallende Kurve des Ladestroms entlang einer wachsenden Anzahl an Ladezyklen erfolgt.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei der Parameter die Alterung bzw. der Alterungsfortschritt der Batterie ist.
  • Durch eine Anpassung des Ladestroms an den Alterungsfortschritt der Batterie kann der Effekt des Lithium-Platings vermieden werden. Eine lange Lebensdauer der Batterie kann hiermit sichergestellt werden.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das Verfahren ein CC-CV-Ladeverfahren ist.
  • Durch eine Verwendung eines Standard-CC-CV-Ladeverfahrens können die Vorgaben der Batteriehersteller erfüllt werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie ist und/oder wobei die Anode der Batterie Graphit oder Silizium aufweist.
  • Insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine Verlängerung der Lebensdauer der Batterie und eine minimale Ladedauer erreicht werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei sich die Alterung aus der Einsatzzeit der Batterie, dem Ladungsdurchsatz und/oder der Anzahl der Ladezyklen ergibt.
  • Der Ladungsdurchsatz ist ein guter Indikator des Alterungsfortschritts der Batterie. In einer alternativen Ausführungsform kann der Alterungsfortschritt aus einer Kombination von Einsatzzeit der Batterie und/oder dem Ladungsdurchsatz und/oder der Anzahl der Ladezyklen bestimmt werden.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, umfassend den Schritt: Anpassen des Ladestroms ILad mittels eines Batteriemodells und/oder einer daraus abgeleiteten Größe und/oder wobei der Ladestrom ILad über die Zeit streng monoton fallend ist und/oder wobei der Ladestom ILad über die Zeit konstante Abschnitte aufweist.
  • Durch die Verwendung eines Modells kann eine schnelle und exakte Bestimmung des Ladestroms vorgenommen werden. Es ist wesentlich, dass es sich bei der Erfindung nicht um eine (verbesserte) Anpassung von Parametern während eines einzelnen Ladevorgangs handelt. Vielmehr sollen die Ladeparameter in Abhängigkeit des Alterungszustands der Batterie vor einem jeweiligen Ladevorgang berechnet werden. D.h. dass der einhundertste Ladevorgang der Batterie eine andere (niedrigere) maximale Stromrate für die CC-Ladung verwenden wird, als dies beim ersten Ladevorgang der Fall ist.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei die Größe eine Impedanz, ein Impedanzwert der Batterie und/oder die Kapazität der Batterie ist.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei der konstante Ladestrom ILad während einer CC-(Constant Current)Phase von Ladezyklus zu Ladezyklus eine Reduktion aufweist, wobei die Reduktion mit der Abnahme der Kapazität der Batterie korreliert und/oder wobei die Reduktion mit der Zunahme eines Impedanzwertes (Innenwiderstands) der Batterie korreliert.
  • Durch eine Anpassung des Ladestroms entsprechend der Korrelation zur aktuellen Kapazität bzw. zu einem bestimmten aktuellen Impedanzwert der Batterie kann ein jeweils größtmöglicher Ladestrom verwendet werden, ohne dass eine dramatische Zunahme des Impedanzwerts und/oder eine dramatische Abnahme der Kapazität der Batterie erfolgt.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei von Ladezyklus zu Ladezyklus die Batterie weniger gekühlt bzw. erhitzt wird.
  • Durch eine Anpassung der Temperatur an die Anzahl der Ladezyklen bzw. an die aktuelle Kapazität bzw. an den aktuellen Impedanzwert der Batterie kann eine dramatische Zunahme des Impedanzwerts und/oder eine dramatische Abnahme der Kapazität der Batterie verhindert werden.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei der konstante Ladestrom ILad während einer CC-(Constant Current)Phase von Ladezyklus zu Ladezyklus eine Reduktion aufweist, wobei die kumulierte Reduktion einen Betrag von 5% bis 50% des ersten Ladestroms ILad, bevorzugt von 10% bis 30% des ersten Ladestroms ILad, insbesondere bevorzugt 20% des ersten Ladestroms ILad, ist.
  • Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein altersabhängiges Ladeverfahren für wiederaufladbare Batterien zur Verfügung zu stellen. Hierbei kann ein CC-CV-Ladeverfahren verwendet werden, wobei in der ersten Phase, der Constant Current-Phase (CC-Phase), ein konstanter Ladestrom verwendet wird, der der Alterung der Batterie angepasst wird. Je älter die Batterie ist, umso geringer kann der konstante Ladestrom gewählt werden. Die Alterung kann anhand der Anzahl der Ladezyklen, des Impedanzwerts der Batterie und/oder der Kapazität der Batterie bestimmt werden. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Batterie deutlich verlängert werden, wodurch sich ein kostengünstiger Einsatz der Batterie ergibt. Durch die erfindungsgemäßen Ausführungsformen kann dem Lithium-Plating-Effekt entgegengewirkt werden.
  • Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
  • 1 eine Darstellung eines CC-CV-Ladeverfahrens,
  • 2 eine Entwicklung der Kapazität bei Ladeströmen ILad1 < ILad2 < ILad3 bei zyklischer Belastung und einem CC-CV-Ladeverfahren,
  • 3 eine Entwicklung des Impedanzwerts bei Ladeströmen ILad1 < ILad2 < ILad3 bei zyklischer Belastung und einem CC-CV-Ladeverfahren,
  • 4 eine erfindungsgemäße Reduktion des Ladestroms während der CC-Phase eines CC-CV-Ladeverfahrens in Abhängigkeit vom Alterungsfortschritt der betreffenden Batterie,
  • 5 unterschiedliche CC-CV-Ladeverfahren, wobei je nach Alterungsfortschritt unterschiedlich hohe Ladeströme 14, 15, 16 verwendet werden und
  • 6 Kurven 21, 24 von Ladeströmen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt die Strom- und Spannungskurven 1, 2, 19, 20 während eines CC-CV-Ladeverfahrens. In einer ersten Phase bis zum Zeitpunkt t1 erfolgt die Ladung mit einem konstanten Strom ILad 1. Hierbei steigt die Spannung 2 bis zu einer Spannung ULad (CC-Phase: Constant Current). Bei Erreichen dieser Spannung ULad wird die Spannung konstant gehalten und der Strom ILad 19 nimmt ab. Bei Erreichen eines minimalen Stroms Iend wird das Ladeverfahren abgebrochen (CV-Phase: Constant Voltage).
  • 2 zeigt ein zyklisches Alterungsverhalten 3, 4, 5 von Li-Ionen-Batterien (Li-Ionen-Zellen), wobei stets das CC-CV-Ladeverfahren mit unterschiedlichen Ladeströmen ILad1 < ILad2 < ILad3 angewandt wurde. Ein hoher Ladestrom ILad3 führt nach relativ wenigen äquivalenten Vollzyklen (Ladezyklen) zu einer erheblichen Abnahme der relativen Kapazität 3 der Batterie. Durch einen geringeren Ladestrom ILad2 kann die Verringerung der relativen Kapazität 4 verzögert werden und ein sehr kleiner Ladestrom ILad3 kann eine dramatische Abnahme der Kapazität 5 verhindern. Dennoch kann die grundsätzliche Tendenz der Abnahme der relativen Kapazität 5 durch die Zunahme der Anzahl der Ladezyklen nicht verhindert werden.
  • 3 zeigt die Entwicklung des Impedanzwerts 6, 7, 8 der Batterie über eine Zunahme der Ladezyklen. Es ergibt sich, dass bei einem hohen Ladestrom ILad3 der Impedanzwert 6 bereits nach wenigen Ladezyklen stark zunimmt. Geringere Ladeströme ILad1, ILad2 führen dazu, dass die rasante Zunahme des Impedanzwerts 7, 8 erst bei einer deutlich höheren Anzahl von Ladezyklen stattfindet. Die grundsätzliche Tendenz, dass der Impedanzwert 8 der Batterie mit der Anzahl der Ladezyklen zunimmt, kann nicht verhindert werden.
  • Den 2 und 3 kann ein abknickendes Verhalten der Kapazität 3, 4 und des Impedanzwerts 6, 7 der Batterie entnommen werden. Eine zu geringe Kapazität bzw. ein zu hoher Impedanzwert haben zur Folge, dass die Batterie nicht mehr einsatzfähig ist und ausgetauscht werden muss. Die 2 und 3 haben gezeigt, dass die Höhe des Ladestroms ILad einen Einfluss auf die Lebensdauer der betreffenden Batterie hat. Äquivalente Vollzyklen entsprechen einer äquivalenten Menge von Ladungsdurchsatz.
  • 4 zeigt eine Kennlinie 9 als Beziehung zwischen dem Alterungsfortschritt 10, 11, 12 einer Batterie und unterschiedlichen Ladeströmen ILad1, ILad2, ILad3. Hierbei kann mit zunehmendem Alter der Batterie, also mit zunehmender Anzahl der Ladezyklen, eine Verringerung des eingesetzten Ladestroms ILad erfolgen, wobei der Ladestrom ILad der konstante Ladestrom während der CC-Phase des CC-CV-Ladeverfahrens ist. Beispielsweise kann nach nur wenigen Ladezyklen bzw. einem geringen Alterungsfortschritt 10 die Batterie mit einem hohen Ladestrom ILad3 geladen werden. Nach einem Fortschritt der Alterung der Batterie kann ein verringerter Ladestrom ILad2 verwendet werden. Ist die Batterie bereits sehr alt, kann ein sehr kleiner Ladestrom ILad1 verwendet werden. Hierdurch kann ein „Abknicken“ entsprechend den 2 und 3, also die dramatische Zunahme des Impedanzwerts bzw. die dramatische Abnahme der Kapazität der Batterie hinausgezögert bzw. verhindert werden. Hierdurch wird eine lange Lebensdauer der betreffenden Batterie sichergestellt.
  • 5 zeigt unterschiedliche Ladeströme 13, 14, 15, 16, 17, 18 während eines CC-CV-Ladeverfahren. Hierbei kann ein hoher Ladestrom 13 bei einer neuen Batterie und niedrige Ladeströme 17, 18 bei alten Batterien verwendet werden, um eine lange Lebensdauer der betreffenden Batterie zu erzielen.
  • 6 zeigt erfindungsgemäße Kurven 21, 24 von Ladeströmen über die Zeit bzw. über den Alterungsfortschritt der Batterie bzw. über die Anzahl der Ladezyklen bzw. über den Ladungsdurchsatz bzw. über äquivalente Vollzyklen. Die Kurve 21 stellt eine optimale Wahl von Ladeströmen dar, wobei jeweils diskrete Punkte je nach Zeit gewählt werden. Die Kurve 24 zeigt eine alternative Kurve mit fallenden Kurvenabschnitten 22 und konstanten Kurvenabschnitten 23. Während den konstanten Abschnitten 23 wird für mehrere Ladezyklen derselbe Ladestrom verwendet. Darauffolgend ergibt sich eine Reduktion 22 des gewählten Ladestroms.
  • Die Kapazität einer Batterie nimmt mit der Zunahme der Ladezyklen ab. Wird der Ladestrom bei jedem Ladezyklus gleich groß gewählt, so wird der Ladevorgang immer schneller beendet. Allerdings ergibt sich hierdurch, da in den späteren Ladezyklen ein zu großer Ladestrom gewählt wird, eine drastische Zunahme des Impedanzwerts und eine drastische Abnahme der Kapazität (Plating). Außerdem wird zu Lebensdauerbeginn der Batterie kein optimal schneller Ladevorgang durchgeführt, da zu Lebensdauerbeginn ein höherer Ladestrom gewählt werden könnte. Erfindungsgemäß wird daher der Ladestrom an den Alterungsfortschritt angepasst, wodurch sehr schnelle Ladevorgänge am Beginn der Lebensdauer der Batterie erreicht werden können. Ferner wird das Plating vermieden.
  • Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
  • Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strom während einer CC-Phase
    2
    Spannungskurve während einer CC-Phase
    3
    Kapazitätsverlauf bei hohem Ladestrom ILad3
    4
    Kapazitätsverlauf bei mittlerem Ladestrom ILad2
    5
    Kapazitätsverlauf bei kleinem Ladestrom ILad1
    6
    Verlauf des Impedanzwerts bei hohem Ladestrom ILad3
    7
    Verlauf des Impedanzwerts bei mittlerem Ladestrom ILad2
    8
    Verlauf des Impedanzwerts bei kleinem Ladestrom ILad1
    9
    Kennlinie als Beziehung zwischen Alterungsfortschritt der Batterie und Ladestrom
    10
    geringes Alter der Batterie
    11
    mittleres Alter der Batterie
    12
    hohes Alter der Batterie
    13
    hoher Ladestrom ILad3
    14
    Kennlinie bei hohem Ladestrom ILad3
    15
    Kennlinie bei mittlerem Ladestrom ILad2
    16
    Kennlinie bei kleinem Ladestrom ILad1
    17
    mittlerer Ladestrom ILad2
    18
    kleiner Ladestrom ILad1
    19
    Stromkurve während einer CV-Phase
    20
    Spannung während einer CV-Phase
    21
    erste erfindungsgemäße Kurve des Ladestroms
    22
    fallender Kurvenabschnitt
    23
    konstanter Kurvenabschnitt
    24
    zweite erfindungsgemäße Kurve des Ladestroms
    t1
    Grenzzeitpunkt CC-Phase und CV-Phase
    t2
    Ende des Ladevorgangs
    Iend
    Ladestrom bei Abbruch der CV-Phase
    ILad1
    kleiner Ladestrom
    ILad2
    mittlerer Ladestrom
    ILad3
    großer Ladestrom
    ULad
    Ladespannung

Claims (12)

  1. Adaptives Verfahren zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie umfassend den Schritt: Laden der Batterie mit einem konstanten Ladestrom ILad (1) während einer CC-(Constant Current)Phase und Laden der Batterie mit einer konstanten Spannung ULad (20) während einer CV-(Constant Voltage)Phase, gekennzeichnet durch den Schritt: Anpassen des Ladestroms ILad (1) an einen Parameter der Batterie.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der während einer CC-Phase konstante Ladestroms ILad (1) über die Zeit streng monoton fallend ist und/oder kontinuierlich fallend ist und/oder eine Absenkung bei jedem Ladezyklus aufweist und/oder konstant an einer aufeinanderfolgenden Serie von Ladezyklen ist.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter die Alterung bzw. der Alterungsfortschritt der Batterie ist.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein CC-CV-Ladeverfahren ist.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine Lithium-Ionen-Batterie ist und/oder wobei die Anode der Batterie Graphit oder Silizium aufweist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Alterung aus der Einsatzzeit der Batterie, dem Ladungsdurchsatz und/oder der Anzahl der Ladezyklen ergibt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den Schritt: Anpassen des Ladestroms ILad (1) mittels eines Batteriemodells und/oder einer daraus abgeleiteten Größe und/oder wobei der Ladstrom ILad (1) über die Zeit streng monoton fallend ist und/oder wobei der Ladestom ILad (1) über die Zeit konstante Abschnitte aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe eine Impedanz, der Impedanzwert der Batterie und/oder die Kapazität der Batterie ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante Ladestrom ILad (1) während einer CC-(Constant Current)Phase von Ladezyklus zu Ladezyklus eine Reduktion aufweist, wobei die Reduktion mit der Abnahme der Kapazität der Batterie korreliert und/oder wobei die Reduktion mit der Zunahme des Impedanzwerts der Batterie korreliert.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von Ladezyklus zu Ladezyklus die Batterie weniger gekühlt bzw. erhitzt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante Ladestrom ILad (1) während einer CC-(Constant Current)Phase von Ladezyklus zu Ladezyklus eine Reduktion aufweist, wobei die kumulierte Reduktion einen Betrag von 5% bis 50% des ersten Ladestroms ILad (1), bevorzugt von 10% bis 30% des ersten Ladestroms ILad (1), insbesondere bevorzugt 20% des ersten Ladestroms ILad (1), ist.
  12. Vorrichtung zum Laden einer wiederaufladbaren Batterie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung geeignet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
DE102015111195.0A 2015-07-10 2015-07-10 Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien Withdrawn DE102015111195A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015111195.0A DE102015111195A1 (de) 2015-07-10 2015-07-10 Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien
PCT/EP2016/063928 WO2017008991A1 (de) 2015-07-10 2016-06-16 Ladeverfahren für lithium-ionen-batterien

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015111195.0A DE102015111195A1 (de) 2015-07-10 2015-07-10 Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015111195A1 true DE102015111195A1 (de) 2017-01-12

Family

ID=56131554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015111195.0A Withdrawn DE102015111195A1 (de) 2015-07-10 2015-07-10 Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015111195A1 (de)
WO (1) WO2017008991A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017006334B3 (de) 2017-07-04 2018-11-22 Wihelm Bauer Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und Vermeidung von degradationsförderlichen Prozessen während des Ladens von wiederaufladbaren Batteriezellen und deren Verwendung
DE102018200976A1 (de) 2018-01-23 2019-07-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Steuern des Ladens einer Batterieeinheit, Verfahren zum Laden einer Batterieeinheit, Steuereinheit, Ladesystem, Batteriesystem und Arbeitsvorrichtung
DE102018209461A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum impedanzgesteuerten Schnellladen, Steuereinheit für ein Ladesystem, Energiespeicher und Arbeitsvorrichtung
DE102019133921A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung, System, Elektrofahrzeug, Computerprogramm und Speichermedium zum Laden oder Entladen einer Zelle eines elektrischen Energiespeichers
WO2022198584A1 (zh) * 2021-03-25 2022-09-29 宁德新能源科技有限公司 充电方法、充电装置和充电设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130119921A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Auburn University Rapid battery charging method and system
US20150077058A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Charging method of battery and battery charging system

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2011065009A1 (ja) * 2009-11-27 2013-04-11 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池の充電方法、及び電池パック
WO2012127775A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池の充電方法、及び電池パック
CN104685753B (zh) * 2012-10-22 2017-02-15 丰田自动车株式会社 电池的充电控制装置
WO2014147973A1 (ja) * 2013-03-19 2014-09-25 三洋電機株式会社 二次電池の充電システム及び方法並びに電池パック

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130119921A1 (en) * 2011-11-14 2013-05-16 Auburn University Rapid battery charging method and system
US20150077058A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Samsung Sdi Co., Ltd. Charging method of battery and battery charging system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017006334B3 (de) 2017-07-04 2018-11-22 Wihelm Bauer Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und Vermeidung von degradationsförderlichen Prozessen während des Ladens von wiederaufladbaren Batteriezellen und deren Verwendung
DE102017006334B8 (de) * 2017-07-04 2019-02-21 Wilhelm Bauer Verfahren und Vorrichtung zur Feststellung und Vermeidung von degradationsförderlichen Prozessen während des Ladens von wiederaufladbaren Batteriezellen und deren Verwendung
DE102018200976A1 (de) 2018-01-23 2019-07-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Steuern des Ladens einer Batterieeinheit, Verfahren zum Laden einer Batterieeinheit, Steuereinheit, Ladesystem, Batteriesystem und Arbeitsvorrichtung
DE102018209461A1 (de) * 2018-06-13 2019-12-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum impedanzgesteuerten Schnellladen, Steuereinheit für ein Ladesystem, Energiespeicher und Arbeitsvorrichtung
US11607963B2 (en) 2018-06-13 2023-03-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for impedance-controlled fast charging, control unit for a charging system, stored energy source, and working device
DE102019133921A1 (de) * 2019-12-11 2021-06-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung, System, Elektrofahrzeug, Computerprogramm und Speichermedium zum Laden oder Entladen einer Zelle eines elektrischen Energiespeichers
WO2022198584A1 (zh) * 2021-03-25 2022-09-29 宁德新能源科技有限公司 充电方法、充电装置和充电设备

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017008991A1 (de) 2017-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015111195A1 (de) Ladeverfahren für Lithium-Ionen-Batterien
EP2786467B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum laden von wiederaufladbaren zellen
EP2997637B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum laden von wiederaufladbaren zellen
EP3275040B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum formieren einer batterie
DE102006000265A1 (de) Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE2636034A1 (de) Verfahren zum laden gasdichter akkumulatoren
DE102015205171A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Laden oder Entladen eines Energiespeichers
WO2015058947A1 (de) Verfahren zur kapazitätsbestimmung einer batteriezelle
EP3314688B1 (de) Verfahren zum steuern eines regenerationsvorganges einer lithiumionenbatteriezelle, welche eine anode, eine kathode und eine regenerationselektrode umfasst
DE102016207926A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Energiespeicherzelle, Batteriemodul und Fahrzeug
DE10357984B4 (de) Verfahren zur Bestimmung einer stationären Batterie-Klemmenspannung
EP3118639B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines zustandes wenigstens einer vorbestimmten batteriezelle einer batterie
DE112019001213T5 (de) Zellenausgleichssteuerungsvorrichtung und Zellenausgleichssteuerungssystem
DE102013206189B4 (de) Bestimmen eines Ladezustands eines Akkumulators
DE102008060546B3 (de) Verfahren zum Nachformieren von Elektrolytkondensatoren
WO2016116437A1 (de) Batterie-ladeverfahren
EP3533103A1 (de) Verfahren zum herstellen einer lithium-ionen-zelle und einer lithium-ionen-batterie, lithium-ionen-batterie
DE102019129079B3 (de) Zustandsgeführtes Steuern einer Akkumulatoreinrichtung
EP3895246A1 (de) Verfahren zum betreiben eines elektrischen energiespeichers
WO2017005534A1 (de) Schnellformierung einer elektrode
EP3596800B1 (de) Laden eines akkumulators
EP3713039B1 (de) Steuerungseinheit
DE102022004020A1 (de) Verfahren zum Ermitteln von Ladezuständen von Batteriezellen
DE102022201841A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Durchführen eines Ladevorgangs einer Gerätebatterie eines batteriebetriebenen Geräts
DE102019208071A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Ladestrategie für Energiespeicher

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee