CN106602158B - 电池充电时间预测方法及装置 - Google Patents

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CN106602158B CN201510662033.7A CN201510662033A CN106602158B CN 106602158 B CN106602158 B CN 106602158B CN 201510662033 A CN201510662033 A CN 201510662033A CN 106602158 B CN106602158 B CN 106602158B
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Abstract

一种电池充电时间预测方法及装置，所述方法包括：获取待充电电池的充电起始电量百分比和充电结束电量百分比，以得到所述电池的充电电量百分比；根据所述电池的历史充电数据分析得到充电时间系数；获取所述电池当前充电环境的充电电流和充电电压；根据充电电量百分比、充电时间系数、充电电流和充电电压，计算所述电池当前充电所需充电时间。所述电池充电时间预测方法及装置可降低采用满电池电量和充电效率的理论值所引起的充电时间预测误差；对所述历史充电数据和充电时间系数的分析，可作为所述电池工程改进以及个性化更新、维修和保养的数据依据；对所述电池的历史充电数据周期性更新，使所述充电时间系数有较佳参考价值。

Description

电池充电时间预测方法及装置
技术领域
本发明涉及电池充电技术，特别涉及一种电池充电时间预测方法及装置。
背景技术
电池是一种将化学能转化为电能的装置。随着电池业的不断发展，大容量、高功率、长寿命、无污染和安全可靠性成为其发展趋势。可充电电池(如锂电池和铅蓄电池)应用广泛，需要对可充电电池的充电时间进行预测。电池的充电时间的预测尤其广泛应用于电动汽车或混合动力汽车内的动力电池上，可以为消费者提供更好的服务。
现有技术中，一般通过经验预测电池的充电时间，或者根据充电效率、充电电流、充电电压等参数计算电池的充电时间，计算方法如下：
设为所述电池充电的充电电流为I，充电电压为U，开始充电时电量百分比为SOCs，结束充电时电量百分比为SOCe，电池充电使用电量为S，满电池电量为Sfull，充电效为r，则电池充电使用电量S＝(SOCs-SOCe)×Sfull/r；在充电状态稳定时，也可使用S＝∫U×I/r2；需要说明的是，所述满电池电量Sfull依据不同的电池类型会有所不同。
需要说明的是，以上所述的电池SOC(State of Charge，荷电状态)可用来表示电池的剩余电量，常用百分数表示，其取值范围为0到1。
所述电池从开始充电时电量百分比为SOCs到结束充电时电量百分比为SOCe所需要的充电时间预测为：
t1＝(SOCe-SOCs)×Sfull/(r×I×U)
所述电池从开始充电时电量百分比为SOCs到结束充电时充满所需要的充电时间预测为：t2＝(100％-SOCs)×Sfull/(r×I×U)。
一方面，以上所述的电池充电时间预测方法中满电池电量Sfull为设计值，在同类型的电池中，Sfull的实际值也会根据不同电池而不能完全一致；另一方面，所述充电效率——外电源充入电池的效率是实验值，实际情况下，每次对所述电池充电时也会不一致；因此，现有技术中的满电池电量和充电效率是理论值使得电池充电时间预测方法有一定的误差。
发明内容
本发明解决的技术问题是现有技术中的满电池电量和充电效率是理论值使得电池充电时间预测方法有一定的误差。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电池充电时间预测方法，包括：
获取待充电电池的充电起始电量百分比和充电结束电量百分比，以得到所述待充电电池的充电电量百分比；
获取所述待充电电池当前充电环境的充电电流和充电电压；
获取所述待充电电池的充电时间系数，所述充电时间系数是根据所述待充电电池的历史充电数据分析得到的；
根据所述待充电电池的充电电量百分比、充电时间系数、所述充电电流和充电电压，计算所述待充电电池当前充电所需充电时间。
可选的，获取所述待充电电池的充电时间系数包括：
获取所述待充电电池的所述历史充电数据；
根据所述历史充电数据，划分单位电量间隔、获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；
计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，则将所述子充电时间系数的平均值作为所述充电时间系数。
可选的，若所述子充电时间系数随电量无明显变化，计算所述待充电电池当前充电所需充电时间包括：
计算所述待充电电池充入所述充电电量百分比与所述子充电时间系数平均值之积，除以所述充电电流和充电电压之积。
可选的，获取所述待充电电池的充电时间系数包括：
获取所述待充电电池的所述历史充电数据；
根据所述历史充电数据，划分单位电量间隔、获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；
计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量明显变化，则将所述子充电时间系数的集合作为所述充电时间系数。
可选的，若所述子充电时间系数随电量明显变化，计算所述待充电电池当前充电所需充电时间包括：
根据每一个对应所述单位电量间隔的所述子充电时间系数、当前充电环境的充电电压和充电电流，计算所述待充电电池充入对应单位电量间隔所需子充电时间；
计算所述子充电时间的累加作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
可选的，若无法获取所述待充电电池的历史充电数据，则获取所述待充电电池的同类型电池历史充电数据以获取所述待充电电池的所述子充电时间系数。
可选的，对所述历史充电数据周期更新，并更新所述充电时间系数。
可选的，所述子充电时间系数随电量明显变化条件包括：所述子充电时间系数的均方根值高于阈值。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种电池充电时间预测装置，包括：
电量采集单元，适于采集待充电电池的起始电量百分比和充电结束电量百分比；
电压采集单元，适于采集所述待充电电池当前充电环境的充电电压；
电流采集单元，适于采集所述待充电电池当前充电环境的充电电流；
数据处理单元，适于根据所述待充电电池的历史充电数据计算充电时间系数，并根据所述起始电量百分比、充电结束电量百分比、充电电压、充电电流和充电时间系数计算所述待充电电池的当前充电所需充电时间。
可选的，所述电量采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化及对应时间；
所述电压采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电压；
所述电压采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电流；
所述数据处理单元还适于根据所述历史充电数据划分单位电量间隔，获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；并适于计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，所述数据处理单元适于计算所述子充电时间系数的平均值作为所述充电时间系数。
可选的，若所述子充电时间系数随电量无明显变化，所述数据处理单元适于计算所述待充电电池充入所述充电电量百分比与所述子充电时间系数平均值之积，除以所述充电电流和充电电压之积作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
可选的，所述电量采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化及对应时间；
所述电压采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电压；
所述电压采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电流；
所述数据处理单元还适于根据所述历史充电数据划分单位电量间隔，获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；并适于计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量明显变化，所述数据处理单元适于计算所述子充电时间系数的集合作为所述充电时间系数。
可选的，若所述子充电时间系数随电量明显变化，所述数据处理单元适于根据每一个对应所述单位电量间隔的所述子充电时间系数、当前充电环境的充电电压和充电电流，计算所述待充电电池充入对应单位电量间隔所需子充电时间；并计算所述子充电时间的累加作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
可选的，所述子充电时间系数随电量明显变化条件包括：所述子充电时间系数的均方根值高于阈值。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例中，根据以上所述充电时间为
t＝(SOCe-SOCs)×Sfull/(r×I×U)
引入充电时间系数p，定义充电时间系数p为满电池电量为Sfull除以充电效为r；则预测所述待充电电池当前充电所需充电时间为
t＝(SOCe-SOCs)×p/(I×U)
即充电时间系数可以由公式p＝t×I×U/(SOCe-SOCs)计算得到。获得所述待充电电池的历史充电数据，计算每充电单位电量间隔对应的充电时间系数，并根据所述充电时间系数计算所述待充电电池当前充电所需充电时间。由于所述充电时间系数的计算依据所述待充电电池本身的历史充电数据，所以，可以降低现有技术中采用满电池电量Sfull和充电效率r的理论值所引起的所述待充电电池充电时间预测误差。
本发明实施例可通过对所述待充电电池的历史充电数据和充电时间系数的分析，获得所述待充电电池的衰减情况；所述分析数据可作为所述电池工程改进的数据依据，也可作为电池个性化的更新、维修和保养的数据依据。
进一步，本发明实施例对所述待充电电池的历史充电数据进行周期性更新，使根据历史充电数据计算的充电时间系数具有较佳的参考价值。
附图说明
图1是本发明实施例电池充电时间预测方法流程图。
图2是本发明实施例电池充电时间预测方法的另一流程图。
图3是本发明实施例电池充电时间预测装置的框图。
具体实施方式
如背景技术部分所述，现有技术中的满电池电量和充电效率是理论值使得电池充电时间预测方法有一定的误差。
本发明提出一种电池充电时间预测方法及装置，通过引入充电时间系数，并获得所述电池的历史充电数据，计算所述电池的充电时间，在一定程度上降低了误差。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提出一种电池充电时间预测方法，所述方法的流程图请参见图1。所述待充电电池的充电时间预测方法，包括以下：
执行步骤S101：获取所述待充电电池的充电起始电量百分比SOCs和充电结束电量百分比SOCe，计算二者差值获得所述待充电电池的充电电量百分比。
执行步骤S102：获取所述待充电电池当前充电环境的充电电流I和充电电压U。
执行步骤S103：在背景技术部分所述的充电时间t计算公式
t＝(SOCe-SOCs)×Sfull/(r×I×U)
的基础上引入充电时间系数，定义充电时间系数p为满电池电量为Sfull除以充电效为r，则
t＝(SOCe-SOCs)×p/(I×U)
即充电时间系数可以由公式
p＝t×I×U/(SOCe-SOCs)
计算得到。
获取所述待充电电池的历史充电数据，根据所述历史充电数据，计算所述待充电电池的充电时间系数p。
执行步骤S104：根据以上所述的充电电量百分比、充电时间系数pi、充电电流I和充电电压U，根据公式
t＝(SOCe-SOCs)×p/(I×U)
计算所述待充电电池当前充电所需充电时间t。
需要说明的是，在具体实施中，预测所述待充电电池从电池电量百分比SOCs充电到SOCe时，所述充电电流I和充电电压U分别为所述电池在电量百分比为SOCs时的充电电流I和充电电压U。
可以理解的是，本发明实施例中，获得所述待充电电池的历史充电数据，计算每充电单位电量间隔对应的充电时间系数p，并根据所述充电时间系数计算所述待充电电池当前充电所需充电时间。由于所述充电时间系数依据所述待充电电池本身的历史充电数据，所以可以降低现有技术中采用满电池电量Sfull和充电效率r的理论值而使得所述待充电电池充电时间预测方法存在的误差，使所述待充电电池充电时间预测更为精准。
可以理解的是，本发明实施例可通过对所述待充电电池的历史充电数据和充电时间系数的分析，获得所述待充电电池的衰减情况；所述分析数据可作为所述电池工程改进的数据依据，也可作为电池个性化的更新、维修和保养的数据依据。
本发明实施例还提供一个所述待充电电池充电时间预测方法流程图，请参见图2。
在具体实施中，所述步骤S103——获取所述待充电电池的历史充电数据，根据所述历史充电数据计算所述待充电电池的充电时间系数包括：
执行步骤S1031：判断是否所述待充电电池的历史充电数据是否存在。
若否，执行步骤S1033：获取所述待充电电池的同类型电池的历史充电数据，以获取所述待充电电池的子充电时间系数pi。
在具体实施中，可选择所述同类型电池第一次充电时子充电时间系数pi的均值。
若是，执行步骤S1032：根据所述待充电电池本身的历史充电数据计算所述子充电时间系数pi。
在具体实施中，根据所述待充电电池本身的历史充电数据计算所述子充电时间系数pi，包括：
对所述历史充电数据中的充电电量划分单位电量间隔；以下以所述单位电量间隔为1SOC(即1％)为例。
获取所述待充电电池的所述历史充电数据。
根据所述历史充电数据，划分单位电量间隔、获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间ti、当前充电环境的充电电流Ii和充电电压Ui。计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间ti、充电电流Ii和充电电压Ui之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数pi。即根据公式pi＝ti×Ii×Ui计算所述子充电时间系数pi(所述单位电量间隔是1SOC)。
需要说明的是，在具体实施中，每计算所述待充电电池充入所述单位电量间隔时，假定所述当前充电环境的充电电流Ii和充电电压Ui不变。
执行步骤S1034，判断所述子充电时间系数pi是否随电量明显变化。
若所述子充电时间系数pi随电量无明显变化，则执行步骤S1035，计算所述子充电时间系数pi的平均值
Figure BDA0000821065430000081
作为所述待充电电池的充电时间系数。
若所述子充电时间系数随电量明显变化，则执行步骤S1036，则将所述子充电时间系数的集合p＝{pi}作为所述充电时间系数。
在具体实施中，对所述历史充电数据周期更新，并更新所述充电时间系数p。
可以理解的是，本发明实施例对所述待充电电池的历史充电数据进行周期性更新，使根据历史充电数据计算的充电时间系数具有较佳的参考价值。
继续参见图2，在具体实施中，所述步骤S104——计算所述待充电电池当前充电所需充电时间包括：
若以上判断所述子充电时间系数pi随电量无明显变化，执行步骤S1041：计算所述待充电电池当前充电所需充电时间为所述待充电电池充入所述充电电量百分比与所述子充电时间系数的平均值
Figure BDA0000821065430000091
之积，除以所述充电电流I和充电电压U之积，即
Figure BDA0000821065430000092
若以上判断所述子充电时间系数pi随电量明显变化，执行步骤S1042：根据每一个对应所述单位电量间隔的所述子充电时间系数pi、当前充电环境的所述充电电压U和充电电流I，计算所述待充电电池充入对应单位电量间隔所需的充电时间ti；其中，所述充电时间t包括至少两个子充电时间ti；定义所述待充电电池当前充电所需充电时间t是所述子充电时间的累加ti，即
对步骤S1042补充说明如下：假设预测所述电池从电量M％充电到电量N％所需时间，并假设，所述单位电量间隔为a％。
需进一步判断所述M和N是否是a的整数倍。
以所述单位电量间隔为1％举例说明，若M＝20，N＝99或M＝20.3，N＝99或M＝20，N＝99.3或M＝20.3，N＝99.3，后三种情况会出现所述起始电量百分比和结束电量百分比不是所述单位电量间隔的整数倍的情况，下面对步骤S1042进行分情况讨论：
若M/a和N/a是正整数，
设定t(i)代表电量为i时，电量从i％到(i+a)％所需要的充电时间，t(i)为所述第i+a充电时间系数除以所述第M充电电压再除以第M充电电流；所述电池从电量M％充电到电量N％所需时间预测为i取M、M+a、M+2a、……、N-2a和N-a的t(i)的累加；
若M/a是正整数，N/a是非正整数，
所述电池从电量M％充电到电量N％所需时间预测为所述电池从电量M％充电到电量N％所需时间预测为i取M、M+a、M+2a、……、[N/a]*a-2a和[N/a]*a-a的t(i)的累加，加上(N-[N/a]*a)除以a乘以t([N/a]*a-a)；
若M/a是非正整数，N/a是正整数，
所述电池从电量M％充电到电量N％所需时间预测为i取[M/a]*a、[M/a]*a+a、[M/a]*a+2a、……、N-2a和N-a的t(i)的累加，减去(M-[M/a]*a)除以a乘以t([M/a]*a-a)；
若M/a是非正整数，N/a也是非正整数，
所述电池从电量M％充电到电量N％所需时间预测为i取[M/a]*a、[M/a]*a+a、[M/a]*a+2a、……、[N/a]*a-2a和[N/a]*a-a的t(i)的累加，减去(M-[M/a]*a)除以a乘以t([M/a]*a-a),加上(N-[N/a]*a)除以a乘以t([N/a]*a-a)。
在本实施例中，采用所述单位电量间隔为1SOC，即1％所述电池电量，仅以此为例，还可采用其他数值作为所述电池的单位电量间隔，如0.5SOC或0.2SOC。
在具体实施中，所述充电时间系数随电量明显变化条件包括：所述子充电时间系数pi的均方根值高于阈值。
本发明实施例还提供一种电池充电时间预测装置300，基于以上所述的电池充电时间预测方法，所述装置300包括：
电量采集单元301，适于采集待充电电池的起始电量百分比和充电结束电量百分比；
电压采集单元302，适于采集所述待充电电池当前充电环境的充电电压；
电流采集单元303，适于采集所述待充电电池当前充电环境的充电电流；
数据处理单元304，适于根据所述待充电电池的历史充电数据计算充电时间系数，并根据所述起始电量百分比、充电结束电量百分比、充电电压、充电电流计算所述待充电电池的当前充电所需充电时间。
所述电量采集单元301还适于采集所述历史充电数据中的电量变化及对应时间；所述电压采集单元302还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电压；所述电压采集单元303还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电流。
所述数据处理单元304还适于根据所述历史充电数据划分单位电量间隔，获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；并适于计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，所述数据处理单元304适于计算所述子充电时间系数的平均值作为所述充电时间系数。
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，所述数据处理单元304适于计算所述待充电电池充入所述充电电量百分比与所述子充电时间系数平均值之积，除以所述充电电流和充电电压之积作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
若所述子充电时间系数随电量明显变化，所述数据处理单元304适于计算所述子充电时间系数的集合作为所述充电时间系数。
若所述子充电时间系数随电量明显变化，所述数据处理单元304适于根据每一个对应所述单位电量间隔的所述子充电时间系数、当前充电环境的充电电压和充电电流，计算所述待充电电池充入对应单位电量间隔所需子充电时间；并计算所述子充电时间的累加作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
在具体实施中，所述子充电时间系数随电量明显变化条件包括：所述子充电时间系数的均方根值高于阈值。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (6)

1.一种电池充电时间预测方法，其特征在于，包括：
获取待充电电池的充电起始电量百分比和充电结束电量百分比，以得到所述待充电电池的充电电量百分比；
获取所述待充电电池当前充电环境的充电电流和充电电压；
获取所述待充电电池的充电时间系数，所述充电时间系数是根据所述待充电电池的历史充电数据分析得到的；
根据所述待充电电池的充电电量百分比、充电时间系数、所述充电电流和充电电压，计算所述待充电电池当前充电所需充电时间；
所述获取所述待充电电池的充电时间系数包括：
获取所述待充电电池的所述历史充电数据；
根据所述历史充电数据，划分单位电量间隔、获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；
计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，则将所述子充电时间系数的平均值作为所述充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，计算所述待充电电池当前充电所需充电时间包括：计算所述待充电电池充入所述充电电量百分比与所述子充电时间系数平均值之积，除以所述充电电流和充电电压之积；
若所述子充电时间系数随电量明显变化，则将所述子充电时间系数的集合作为所述充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量明显变化，计算所述待充电电池当前充电所需充电时间包括：根据每一个对应所述单位电量间隔的所述子充电时间系数、当前充电环境的充电电压和充电电流，计算所述待充电电池充入对应单位电量间隔所需子充电时间；计算所述子充电时间的累加作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
2.如权利要求1所述的电池充电时间预测方法，其特征在于，若无法获取所述待充电电池的历史充电数据，则获取所述待充电电池的同类型电池历史充电数据以获取所述待充电电池的所述子充电时间系数。
3.如权利要求1所述的电池充电时间预测方法，其特征在于，对所述历史充电数据周期更新，并更新所述充电时间系数。
4.如权利要求1所述的电池充电时间预测方法，其特征在于，所述子充电时间系数随电量明显变化条件包括：所述子充电时间系数的均方根值高于阈值。
5.一种电池充电时间预测装置，其特征在于，包括：
电量采集单元，适于采集待充电电池的起始电量百分比和充电结束电量百分比；
电压采集单元，适于采集所述待充电电池当前充电环境的充电电压；
电流采集单元，适于采集所述待充电电池当前充电环境的充电电流；
数据处理单元，适于根据所述待充电电池的历史充电数据计算充电时间系数，并根据所述起始电量百分比、充电结束电量百分比、充电电压、充电电流和充电时间系数计算所述待充电电池的当前充电所需充电时间；
所述电量采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化及对应时间；
所述电压采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电压；
所述电压采集单元还适于采集所述历史充电数据中的电量变化时对应的充电电流；
所述数据处理单元还适于根据所述历史充电数据划分单位电量间隔，获取所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、当前充电环境的充电电流和充电电压；并适于计算所述待充电电池充入各单位电量间隔所需时间、充电电流和充电电压之积，作为该单位电量间隔的子充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，所述数据处理单元适于计算所述子充电时间系数的平均值作为所述充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量无明显变化，所述数据处理单元适于计算所述待充电电池充入所述充电电量百分比与所述子充电时间系数平均值之积，除以所述充电电流和充电电压之积作为所述待充电电池当前充电所需充电时间；
若所述子充电时间系数随电量明显变化，所述数据处理单元适于计算所述子充电时间系数的集合作为所述充电时间系数；
若所述子充电时间系数随电量明显变化，所述数据处理单元适于根据每一个对应所述单位电量间隔的所述子充电时间系数、当前充电环境的充电电压和充电电流，计算所述待充电电池充入对应单位电量间隔所需子充电时间；并计算所述子充电时间的累加作为所述待充电电池当前充电所需充电时间。
6.如权利要求5所述的电池充电时间预测装置，其特征在于，所述子充电时间系数随电量明显变化条件包括：所述子充电时间系数的均方根值高于阈值。
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