用于修復和增大鋰離子電池容量的方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請總體上涉及增大鋰離子電池的電池充電容量。
【背景技術】
[0002] 混合動力車輛和電動車輛依靠牽引電池來提供用于推進和附件負載的能量。牽引 電池可由各種化學組分構成。牽引電池可由鋰離子化合物制成。鋰離子電池的特性是電池 的容量隨著電池老化而趨向于減小。隨著時間的推移，電池可能受到反復的充電和放電循 環。隨著電池充電容量減小，存儲在電池中的能量越少，這可能導致車輛性能上的降低。例 如，電動車輛可在整個充電過程中經歷較少的變動。由于汽油發動機可能需要運轉更長的 時間，所以混合動力車輛可經歷燃料經濟性上的降低。
【發明內容】
[0003] -種用于操作鋰離子電池的方法包括：響應于電池充電容量的損耗大于預定損 耗，而由控制器將電池放電到小于與零荷電狀態相關聯的電壓的預定電壓，使得針對至少 一個荷電狀態的與所述電池正電極和負電極相關聯的相對鋰化程度的變化導致在電池充 電容量上的增大。所述預定電壓可比零伏特大預定量。所述預定損耗可為電池壽命開始時 的電池充電容量的預定百分比。用于使所述電池放電的電流實質上可小于所述電池的額定 電流。所述方法還可包括：由所述控制器將電源連接到所述電池，并將所述電池充電到比與 零荷電狀態相關聯的電壓大預定量的電壓。
[0004] -種車輛包括電池，所述電池包括具有相關聯的正電極和負電極的多個鋰離子電 池單元。所述車輛包括至少一個控制器，所述控制器被配置為通過電氣負載將電池放電到 小于與零荷電狀態相關聯的電壓的預定電壓，使得針對至少一個荷電狀態的與所述電池的 所述電極相關聯的相對鋰化程度的變化導致在電池充電容量上的增大。車輛還可包括發動 機以及連接到所述發動機的發電機，所述至少一個控制器還可被配置為：響應于所述電池 的所述電壓小于預定電壓，而運行所述發電機和所述發動機，以對所述電池進行充電，直到 所述電池的電壓比與零荷電狀態相關聯的電壓大預定量為止。車輛還可包括：將外部電壓 連接到所述車輛的充電端口，并且其中，所述至少一個控制器還可被配置為：操作所述外部 電源，以對電池進行充電，直到所述電池的電壓比與零荷電狀態相關聯的電壓大預定量。所 述充電端口可將電氣負載連接到所述車輛。所述車輛還可包括：可連接到所述電池作為電 氣負載的電阻器、加熱器、壓縮機和馬達中的一個或更多個。所述預定電壓可比零伏特大預 定量。所述至少一個控制器還可被配置為：響應于電池最大容量的損耗大于預定損耗而對 所述電池進行放電。
[0005] -種用于操作鋰離子電池的設備包括至少一個控制器，所述至少一個控制器被配 置為：將電氣負載連接到所述電池，并將所述電池放電到小于與零荷電狀態相關聯的電壓 的預定電壓，使得針對至少一個荷電狀態的與所述電池的正電極和負電極相關聯的相對鋰 化程度的變化導致在電池充電容量上的增大。所述設備可包括：選擇性地可連接到所述電 池的電力輸出，且所述至少一個控制器還可被配置為：斷開電氣負載，將所述電力輸出連接 到所述電池，并使用電力輸出對所述電池再充電，直到電池電壓比與零荷電狀態相關聯的 電壓大預定電壓為止。電氣負載的阻抗可被選擇，使得電流實質上小于所述鋰離子電池的 額定電流。所述預定電壓可比零伏特大預定量。所述至少一個控制器還可被配置為：響應 于電池最大容量的損耗大于預定損耗而連接所述電氣負載。所述預定損耗可為電池壽命開 始時的電池充電容量的預定百分比。所述至少一個荷電狀態可為零荷電狀態。所述至少一 個控制器還可被配置為：響應于電池荷電狀態小于預定荷電狀態而連接電氣負載。
【附圖說明】
[0006] 圖1是示出了典型的動力傳動系統和儲能組件的混合動力車輛的示圖。
[0007] 圖2是由多個電池單元組成并由電池能量控制模塊監測和控制的可能的電池包 布置的示圖。
[0008] 圖3是示出針對典型的電池單元的可能的開路電壓（Voc)與電池荷電狀態（SOC) 的關系的曲線圖。
[0009] 圖4是示出關于電池的開路電壓的正電極與負電極的鋰化程度的效果的曲線圖。
[0010] 圖5是包括用于對連接到車輛的電池放電的電氣負載的充電設備的方框圖。
[0011] 圖6是示出用于增大電池的最大容量的可能的控制器實現的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012] 在此描述了本公開的實施例。然而，應理解的是，公開的實施例僅為示例，并且其 它實施例可采用多種和替代的形式。附圖不一定按比例繪制；可放大或最小化一些特征以 示出特定部件的細節。因此，在此所公開的具體結構和功能細節不應解釋為限制，而僅作為 用于教導本領域技術人員以多種形式使用本發明的代表性基礎。如本領域的普通技術人員 將理解的是，參照任一附圖示出和描述的多種特征可與一個或更多個其它附圖中示出的特 征組合，以產生未明確示出或描述的實施例。示出的特征的組合提供用于典型應用的代表 性實施例。然而，與本公開的教導一致的特征的多種組合和修改可期望用于特定應用或實 施。
[0013] 圖1描繪了典型的插電式混合動力電動車輛（HEV)。典型的插電式混合動力電動 車輛12可以包括機械地連接到混合動力傳動裝置16的一個或更多個電機14。電機14可 以能夠作為馬達或發電機運轉。另外，混合動力傳動裝置16機械地連接到發動機18。混 合動力傳動裝置16還機械地連接到驅動軸20,驅動軸20機械地連接到車輪22。當發動機 18開啟或關閉時，電機14可以提供推進和減速能力。電機14還用作發電機，并且能夠通 過回收在摩擦制動系統中通常將作為熱損失掉的能量來提供燃料經濟效益。通過允許發動 機18以更有效的速度運轉并允許混合動力電動車輛12在特定狀況下隨著發動機18關閉 而以電動模式運轉，電機14還可以減少車輛排放。
[0014] 牽引電池或電池包24儲存可以被電機14使用的能量。車輛電池包24通常提供 高電壓DC輸出。牽引電池24電連接到一個或更多個電力電子模塊。一個或更多個接觸器 42在斷開時可以使牽引電池24與其它組件隔離，并在閉合時使牽引電池24連接到其它組 件。電力電子模塊26還電連接到電機14,并且在牽引電池24和電機14之間提供雙向傳 輸能量的能力。例如，典型的牽引電池24可提供DC電壓，而電機14可能要求三相AC電流 來運轉。電力電子模塊26可以將DC電壓轉換為電機14所需的三相AC電流。在再生模式 下，電力電子模塊26可以將來自用作發電機的電機14的三相AC電流轉換為牽引電池24 所需的DC電壓。在此的描述同樣適用于純電動車輛。對于純電動車輛，混合動力傳動裝置 16可以是連接到電機14的齒輪箱，并且發動機18可以不存在。
[0015] 牽引電池 24除了提供用于推進的能量之外，還可以提供用于其它車輛電氣系統 的能量。典型的系統可以包括DC/DC轉換器模塊28, DC/DC轉換器模塊28將牽引電池24 的高電壓DC輸出轉換為與其它車輛負載相兼容的低電壓DC供應。其它高電壓負載（諸如 壓縮機和電加熱器）可以在不使用DC/DC轉換器模塊28的情況下，直接連接到高電壓。低 電壓系統可以電連接到輔助電池30 (例如，12V電池）。
[0016] 車輛12可以是電動車輛或插電式混合動力車輛，其中，牽引電池24可以通過外部 電源36被再充電。外部電源36可為連接到電插座的公共電源。外部電源36可以電連接到 電動車輛供應設備（EVSE) 38。EVSE 38可包括管理充電操作的控制器（圖5的200)。EVSE 38可以提供電路和控制，以調節并管理在電源36和車輛12之間的能量的傳輸。外部電源 36可以向EVSE38提供DC電力或AC電力。EVSE 38可以包括用于插入到車輛12的充電端 口 34中的充電連接器40。充電端口 34可以是被構造為將電力從EVSE 38傳輸到車輛12 的任何類型的端口。充電端口 34可以電連接到充電器或車載電力轉換模塊32。電力轉換 模塊32可以調節從EVSE 38供應的電力，以向牽引電池24提供合適的電壓電平和電流電 平。電力轉換模塊32可與EVSE 38進行接口連接，以協調向車輛12的電力傳輸。EVSE連 接器40可具有與充電端口 34的相對應的凹槽匹配的插腳。可選擇地，被描述為電連接的 各種組件可以使用無線感應耦合來傳輸電力。
[0017] -個或更多個車輪制動器44可以被提供以用于使車輛12減速并阻止車輛12的 運動。車輪制動器44可以被液壓致動、電致動或它們的一些組合。車輪制動器44可以是 制動系統50的一部分。制動系統50可以包括操作車輪制動器44的其它組件。為了簡潔， 附圖描繪了在制動系統50和車輪制動器44中的一個之間的單個連接。隱含了在制動系統 50和其它車輪制動器44之間的連接。制動系統50可以包括控制器以監測并協調制動系統 50。制動系統50可以監測制動組件，并針對車輛減速控制車輪制動器44。制動系統50可 以響應于駕駛員命令，并也可以自主運行以實現諸如穩定性控制的功能。制動系統50的控 制器可以實現當被另一控制器或子功能請求時施加請求的制動力的方法。
[0018] -個或更多個電氣負載46可被連接到高電壓總線。電氣負載46可具有在適當的 時候操作和控制電力負載46的關聯的控制