CN107093777B - 电池充电方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电池充电方法和装置，涉及电池领域。该电池充电方法，包括：为N个充电周期设置N组充电参数，充电参数包括脉冲充电电流，N为大于等于2的整数；利用充电参数，对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压，其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i‑1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N；以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。能够提高电池的充电速度。

Description

电池充电方法和装置
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种电池充电方法和装置。
背景技术
随着新能源的广泛使用，电池作为动力源应用在各个领域中。为了增加电池的使用寿命，电池一般可循环充放电，从而能够循环使用。
目前，使用最为广泛的充电技术为恒流恒压充电。即对电池以恒定电流充电至截止电压后，再在截止电压下进行恒压充电。但是，由于电池本身存在一定内阻，恒流恒压充电会使电池极化不断累积。电池极化是指电池有电流通过，使电池偏离平衡电极电位的现象。电池极化会影响电池的充电速度。因此，在以恒定电流充电的过程中，电池的极化积累现象越来越严重，降低了电池的充电速度。
为了提高电池的充电速度，可以采用脉冲充电的方法对电池进行充电。以恒定的脉冲充电电流和恒定的脉冲放电电流对电池进行脉冲充电。在脉冲充电的过程中，为了保证电池不会发生析晶现象，需要保证充电过程中的脉冲充电电流不超过电池可承受的充电电流。从而限定了脉冲充电电流的大小，进而限定了电池的充电速度。
发明内容
本发明实施例提供了一种电池充电方法和装置，能够提高电池的充电速度。
一方面，本发明实施例提供了一种电池充电方法，包括：为N个充电周期设置N组充电参数，充电参数包括脉冲充电电流，N为大于等于2的整数；利用充电参数，对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压，其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N；以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。
另一方面，本发明实施例提供了一种电池充电装置，包括：参数设置模块，被配置为为N个充电周期设置N组充电参数，充电参数包括脉冲充电电流，N为大于等于2的整数；脉冲充电模块，被配置为利用充电参数，对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压，其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N；恒压充电模块，被配置为以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。
本发明实施例提供了一种电池充电方法和装置，为N个充电周期设置N组充电参数，并利用充电参数对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压。再以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流。与采用恒定的脉冲充电电流进行脉冲充电电流的现有技术相比，本发明实施例中，在电池能够承受更大的充电电流的充电前期时，对电池采用较大的脉冲充电电流进行脉冲充电。在电池能够承受较小的充电电流的充电后期，对电池采用较小的脉冲充电电流进行脉冲充电。从而提高了电池的充电速度。
附图说明
从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1为本发明一实施例中电池充电方法的流程图；
图2为本发明一实施例一示例中电池充电的电流与时间的关系示意图；
图3为本发明另一实施例中电池充电方法的流程图；
图4为本发明实施例中本发明示例1与现有技术示例1的电池充电过程中的充电电流曲线示意图；
图5为本发明实施例中本发明示例1与现有技术示例1的电池充电过程中的充电电压曲线示意图；
图6为本发明实施例中本发明示例1与现有技术示例1的电池充电过程中的充电速度曲线示意图；
图7为本发明一实施例中电池充电装置的结构示意图；
图8为本发明另一实施例中电池充电装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。
本发明实施例提供了一种电池充电方法和装置，在N个充电周期中进行脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压。再以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。其中，每个充电周期都具有各自的充电参数。在本发明实施例中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流。第i-1个充电周期指的是N个充电周期中的任意一个充电周期，第i个充电周期是第i-1个充电周期的后一个充电周期。需要说明的是，本发明实施例中的电池可以为锂离子电池、锂金属电池、铅酸电池、镍隔电池、镍氢电池、锂硫电池、锂空气电池或者钠离子电池，在此不做限定。从规模而言，电池也可以为电芯单体，也可以是电池模组或电池包，在此不做限定。
图1为本发明一实施例中电池充电方法的流程图。如图1所示，电池充电方法包括步骤101-步骤103。
在步骤101中，为N个充电周期设置N组充电参数。
其中，N个不同的充电周期的充电参数可以不同。N为大于等于2的整数。在一个示例中，充电参数包括脉冲充电电流。也就是说，不同的充电周期对应的脉冲充电电流不同。
在步骤102中，利用充电参数，对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压。
其中，充电周期至少包括脉冲充电阶段和脉冲放电阶段。在脉冲充电阶段中，对电池进行充电。在脉冲放电阶段中，对电池进行放电。值得一提的是，脉冲充电阶段中的脉冲充电电流大于脉冲放电阶段中的脉冲放电电流。脉冲充电阶段的时长大于脉冲放电阶段的时长。随着充电周期的推移，进行脉冲充电的电池的总电量呈增长趋势。比如，第1个充电周期结束时电池的总电量小于第2个充电周期结束时电池的总电量。
在本发明实施例的一个示例中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N。第i-1个充电周期是第i个充电周期的前一个充电周期。也就是说，随着充电周期的推移，电池的总电量也在逐渐增加。
顺序依次减小N个充电周期的脉冲充电电流，使得电池在整个充电过程中，在能够承受较大充电电流的充电前期电池承受的脉冲充电电流，大于在能够承受较小充电电流的充电后期电池承受的脉冲充电电流。从而在电池能够承受更大充电电流的时候，对电池采用较大的脉冲充电电流进行充电。在电池能够承受较小的充电电流的时候，对电池采用较小的脉冲充电电流进行充电。从而提高电池的充电速度。
在步骤103中，以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。
在脉冲充电阶段，电池的电压达到预设充电截止电压时，停止脉冲充电。以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流，停止充电。
图2为本发明一实施例一示例中电池充电的电流与时间的关系示意图。如图2所示，横坐标表示时间t，纵坐标表示电流I，纵坐标的正半轴表示充电电流，纵坐标的负半轴表示放电电流。脉冲充电中的充电电流为脉冲充电电流，脉冲充电中的放电电流为脉冲放电电流。
设脉冲充电包括3个充电周期，分别为T1、T2和T3。由图2可知，充电周期T1中的脉冲充电电流Ic1大于充电周期T2中的脉冲充电电流Ic2，充电周期T2中的脉冲充电电流Ic2大于充电周期T3中的脉冲充电电流Ic3。也就是说，Ic1＞Ic2＞Ic3。当电池的电压达到预设充电截止电压时，进入恒压充电，以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流Im。在一个示例中，在电池能够承受的充电电流的能力之内，至少第1个充电周期T1中的脉冲充电电流大于现有技术中脉冲充电的恒定的脉冲充电电流。
本发明实施例提供了一种电池充电方法，为N个充电周期设置N组充电参数，并利用充电参数对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压。再以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流。与采用恒定的脉冲充电电流进行脉冲充电电流的现有技术相比，本发明实施例中，在电池能够承受更大的充电电流的充电前期时，对电池采用较大的脉冲充电电流进行脉冲充电。在电池能够承受较小的充电电流的充电后期，对电池采用较小的脉冲充电电流进行脉冲充电。从而提高了电池的充电速度。
图3为本发明另一实施例中电池充电方法的流程图。图3与图1的不同之处在于，图1中的步骤102可以细化为步骤1021和步骤1022。
在步骤1021中，利用第k个充电周期的脉冲充电电流和第k个充电周期的脉冲放电电流，对电池进行第k个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到第k个充电周期的预设脉冲充电截止电压。
其中，k为整数，且1≤k≤N。也就是说，第k个充电周期为N个充电周期中的任意一个充电周期。针对N个充电周期中的任意一个充电周期进行的脉冲充电均可采用步骤1021中的方法。
需要说明的是，上述充电参数还包括预设脉冲充电截止电压和脉冲放电电流。每个充电周期均具有对应的预设脉冲充电截止电压。第i个充电周期的预设脉冲充电截止电压大于第i-1个充电周期的预设脉冲充电截止电压。也就是说，前一个充电周期的预设脉冲充电截止电压小于后一个充电周期的预设脉冲充电截止电压。
在第k个充电周期中电池的电压达到第k个充电周期的预设脉冲充电截止电压时，第k个充电周期的脉冲充电结束，开始第k+1个充电周期的脉冲充电。值得一提的是，第N个充电周期的预设脉冲充电截止电压与预设充电截止电压相同。第1个充电周期至第N-1个充电周期的预设脉冲充电截止电压均小于预设充电截止电压。比如，脉冲充电包括3个充电周期，在第1个充电周期中对电池进行脉冲充电，当电池的电压达到第1个充电周期的预设脉冲充电截止电压V1时，结束第1个充电周期的脉冲充电，开始第2个充电周期的脉冲充电。同理，当电池的电压达到第2个充电周期的预设脉冲充电截止电压V2时，结束第2个充电周期的脉冲充电，开始第3个充电周期的脉冲充电。当电池的电压达到预设充电截止电压V0时，结束脉冲充电，开始以预设充电截止电压V0进行恒压充电。值得一提的是，V1＜V2＜V0。
在步骤1022中，当电池的电压达到预设充电截止电压时，停止脉冲充电。
在上述实施例的一个示意性示例中，每个充电周期均包括脉冲充电阶段、第一静置阶段、脉冲放电阶段和第二静置阶段。则上述步骤1021可具体实施为步骤1021a、步骤1021b、步骤1021c和步骤1021d。
在步骤1021a中，在第k个充电周期的脉冲充电阶段以第k个充电周期的脉冲充电电流对电池进行充电。
在步骤1021b中，在第k个充电周期的第一静置阶段将电池静置。
在步骤1021c中，在第k个充电周期的脉冲放电阶段以第k个充电周期的脉冲放电电流对电池进行放电。
在步骤1021d中，在第k个充电周期的第二静置阶段将电池静置。
其中，静置指停止对电池进行充电或放电。
比如，如图2所示，tc1、tc2和tc3分别为第1个充电周期的脉冲充电阶段的时长、第2个充电周期的脉冲充电阶段的时长和第3个充电周期的脉冲充电阶段的时长。tm1、tm2和tm3分别为第1个充电周期的第一静置阶段的时长、第2个充电周期的第一静置阶段的时长和第3个充电周期的第一静置阶段的时长。Td1、td2和td3分别为第1个充电周期的脉冲放电阶段的时长、第2个充电周期的脉冲放电阶段的时长和第3个充电周期的脉冲放电阶段的时长。tr1、tr2和tr3分别为第1个充电周期的第二静置阶段的时长、第2个充电周期的第二静置阶段的时长和第3个充电周期的第二静置阶段的时长。
在充电周期中设置了第一静置阶段和第二静置阶段，能够避免电池在脉冲充电过程中频繁地在脉冲充电阶段和脉冲放电阶段之间频繁切换，从而避免对电池材料造成比较大的冲击和破坏，改善电池的寿命和性能。比如，若电池为锂离子电池，在没有设置第一静置阶段和第二静置阶段的条件下，电池阳极的石墨频繁地从嵌锂状态(或脱锂状态)直接切换到脱锂状态(嵌锂状态)，对石墨结构的冲击和破坏较大。在本发明实施例中，在充电周期中设置了第一静置阶段和第二静置阶段，能够避免电池阳极的石墨频繁地从嵌锂状态(或脱锂状态)直接切换到脱锂状态(嵌锂状态)，从而减小石墨的膨胀，改善电池的寿命和性能。
在一个示例中，第i个充电周期的脉冲放电电流小于等于第i-1个充电周期的脉冲放电电流。比如，如图2所示，第1个充电周期的脉冲放电电流Id1大于第2个充电周期的脉冲放电电流Id2，第2个充电周期的脉冲放电电流Id2大于第3个充电周期的脉冲放电电流Id3。
在另一个示例中，在同一个充电周期中，第一静置阶段的时长、脉冲放电阶段的时长以及第二静置阶段的时长的和，小于脉冲充电阶段的时长。比如，在第1个充电周期中，第一静置阶段的时长为tm1，脉冲放电阶段的时长为td1，第二静置阶段的时长为tr1，脉冲充电阶段的时长为tc1。其中，tm1+td1+tr1＜tc1。
在又一个示例中，一个充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与所述脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段。也就是说，充电周期中脉冲充电阶段的数目与该充电周期中的脉冲放电阶段的数目相同。
在再一个示例中，一个充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与所述脉冲充电阶段对应的第一静置阶段、与脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段以及与脉冲充电阶段对应的第二静置阶段。也就是说，充电周期中第一静置阶段的数目、脉冲放电阶段的数目以及第二静置阶段的数目均分别与该充电周期中的脉冲充电阶段的数目相同。
在一个示意性示例中，若充电周期包括两个以上的脉冲充电阶段，同一个充电周期中的两个以上的脉冲充电阶段的时长相同。若充电周期包括两个以上的脉冲放电阶段，同一个充电周期中的两个以上的脉冲放电阶段的时长相同。若充电周期包括两个以上的第一静置阶段，同一个充电周期中的两个以上的第一静置阶段的时长相同。若充电周期包括两个以上的第二静置阶段，同一个充电周期中的两个以上的第二静置阶段的时长相同。
值得一提的是，在同一个充电周期中，脉冲充电阶段的时长与的第一静置阶段的时长的比值在预设的第一比值范围内。脉冲充电阶段的时长与的第二静置阶段的时长的比值在预设的第二比值范围内。第一比值范围与第二比值范围可相同，也可不同，在此并不限定。例如，第一比值范围可以为10～50，第二比值范围也可以为10～50。
需要说明的是，本发明实施例中电池充电方法在不同的温度下均可提升电池的充电速度，但由于受到电池本身特性限制，在不同的温度下，电池的最大的脉冲充电电流的大小可以不同。
下面对本发明实施例的七个示例(即本发明示例1至本发明示例7)以及现有技术中的四个示例(即现有技术示例1至现有技术示例4)进行实验对比。作为实验对象的电池是以钴酸锂LiCoO2作为阴极主要材料，以石墨作为阳极主要材料，再加上隔膜、电解液及包装壳，通过组装、化成及陈化等工艺所制成的电池。其中，阴极由96.7％钴酸锂LiCoO2(作为阴极活性物质)、1.7％聚偏二氟乙烯PVDF(作为粘结剂)和1.6％超级导电碳SP(作为导电剂)混合组成，阳极由98％人造石墨(作为阳极活性物质)、1.0％丁苯橡胶SBR(作为粘结剂)和1.0％羧甲基纤维素钠CMC(作为增稠剂)混合组成，隔膜为聚丙烯PP、聚乙烯PE或聚丙烯PP复合膜，电解液由作为有机溶剂的30％碳酸乙烯酯EC+30％碳酸丙烯酯PC+40％碳酸二乙酯DEC、1mol/L六氟磷酸锂LiPF6和作为添加剂的0.5％碳酸亚乙烯酯VC、5％氟代碳酸乙烯酯FEC、4％乙烯基碳酸乙烯酯VEC组成。
本发明示例1：电池置于25℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{3C，2.5C，2C}、一组脉冲放电电流{0.05C，0.02C，0.01C}、一组脉冲充电阶段的时长{5s，5s，9s}、一组第一静置阶段的时长{0.2s，0.5s，0.2s}、一组脉冲放电阶段的时长{0.5s，0.5s，1s}、一组第二静置阶段的时长{0.2s，0.5s，0.5s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.15V，4.25V，4.35V}。设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流3C充电5s，然后将电池静置0.2s。以脉冲放电电流0.05C放电0.5s，然后将电池静置0.2s。重复以脉冲充电电流3C充电5s，然后将电池静置0.2s，以脉冲放电电流0.05C放电0.5s，然后将电池静置0.2s的步骤，直至电池的电压达到4.15V。以脉冲充电电流2.5C充电5s，然后将电池静置0.5s。以脉冲放电电流0.01C放电0.5s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流2.5C充电5s，然后将电池静置0.5s，以脉冲放电电流0.01C放电0.5s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池的电压达到4.25V。以脉冲充电电流2C充电9s，然后将电池静置0.2s。以脉冲充电电流0.01C放电1s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流2C充电9s，然后将电池静置0.2s，以脉冲充电电流0.01C放电1s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池电压达到4.35V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
本发明示例2：电池置于25℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{5C，4C，3C，2C}、一组脉冲放电电流{0.1C，0.05C，0.02C，0.02C}、一组脉冲充电阶段的时长{0.1s，1s，1s，10s}、一组第一静置阶段的时长{0.01s，0.1s，0.2s，1s}、一组脉冲放电阶段的时长{0.01s，0.2s，0.2s，1s}、一组第二静置阶段的时长{0.01s，0.1s，0.2s，1s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.1V，4.15V，4.3V，4.35V}。设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流5C充电0.1s，然后将电池静置0.01s。以脉冲放电电流0.1C放电0.01s，然后将电池静置0.01s。重复步骤以脉冲充电电流5C充电0.1s，然后将电池静置0.01s，以脉冲放电电流0.1C放电0.01s，然后将电池静置0.01s的步骤，直至电池电压达到4.1V。以脉冲充电电流4C充电1s，然后将电池静置0.1s。以脉冲放电电流0.05C放电0.2s，然后将电池静置0.1s。重复以脉冲充电电流4C充电1s，然后将电池静置0.1s，以脉冲放电电流0.05C放电0.2s，然后将电池静置0.1s的步骤，直至电池电压达到4.15V。以脉冲充电电流3C充电1s，然后将电池静置0.2s。以脉冲放电电流0.02C放电0.2s，然后将电池静置0.2s。重复以脉冲充电电流3C充电1s，然后将电池静置0.2s，以脉冲放电电流0.02C放电0.2s，然后将电池静置0.2s的步骤，直至电池电压达到4.3V。以脉冲充电电流2C充电10s，然后将电池静置1s。以脉冲放电电流0.02C放电1s，然后将电池静置1s。重复以脉冲充电电流2C充电10s，然后将电池静置1s，以脉冲放电电流0.02C放电1s，然后将电池静置1s的步骤，直至电池电压达到4.35V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
本发明示例3：电池置于25℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{4C，2C，1.5C}、一组脉冲放电电流{0.2C，0.01C，0.02C}、一组脉冲充电阶段的时长{15s，5s，30s}、一组第一静置阶段{1s，0.1s，2s}、一组脉冲放电阶段的时长{2s，1s，5s}、一组第二静置阶段的时长{0.5s，0.5s，1s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.1V，4.25V，4.35V}。设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流4C充电15s，然后将电池静置1s。以脉冲放电电流0.2C放电2s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流4C充电15s，然后将电池静置1s，以脉冲放电电流0.2C放电2s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池电压达到4.1V。以脉冲充电电流2C充电5s，然后将电池静置0.1s。以脉冲放电电流0.01C放电1s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流2C充电5s，然后将电池静置0.1s，以脉冲放电电流0.01C放电1s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池电压达到4.25V。以脉冲充电电流1.5C充电30s，然后将电池静置2s。以脉冲放电电流0.02C放电5s，然后将电池静置1s。重复以脉冲充电电流1.5C充电30s，然后将电池静置2s，以脉冲放电电流0.02C放电5s，然后将电池静置1s的步骤，直至电池电压达到4.35V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
本发明示例4：电池置于25℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{5C，3.5C，2C}、一组脉冲放电电流{0.2C，0.2C，0.1C}、一组脉冲充电阶段的时长{1s，30s，12s}、一组第一静置阶段的时长{0.05s，2s，0.5s}、一组脉冲放电阶段的时长{0.05s，5s，1s}、一组第二静置阶段的时长{0.1s，5s，0.5s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.05V，4.2V，4.35V}；设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流5C充电1s，然后将电池静置0.05s。以脉冲放电电流0.2C放电0.05s，然后将电池静置0.1s。重复以脉冲充电电流5C充电1s，然后将电池静置0.05s，以脉冲放电电流0.2C放电0.05s，然后将电池静置0.1s的步骤，直至电池电压达到4.05V。以脉冲充电电流3.5C充电30s，然后将电池静置2s。以脉冲放电电流0.2C放电5s，然后将电池静置5s。重复以脉冲充电电流3.5C充电30s，然后将电池静置2s，以脉冲放电电流0.2C放电5s，然后将电池静置5s的步骤，直至电池电压达到4.2V。以脉冲充电电流2C充电12s，然后将电池静置0.5s。以脉冲放电电流0.1C放电1s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流2C充电12s，然后将电池静置0.5s，以脉冲放电电流0.1C放电1s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池电压达到4.35V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
本发明示例5：电池置于25℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{3C，2.8C，2.5C，2C}、一组脉冲放电电流{0.05C，0.2C，0.05C，0.1C}、一组脉冲充电阶段的时长{3s，10s，25s，30s}、一组第一静置阶段的时长{0.1s，0.5s，2s，5s}、一组脉冲放电阶段的时长{0.2s，1s，5s，3s}、一组第二静置阶段的时长{0.2s，0.5s，1s，2s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.15V，4.25V，4.3V，4.35V}；设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流3C充电3s，然后将电池静置0.1s。以脉冲放电电流0.05C放电0.2s，然后将电池静置0.2s。重复以脉冲充电电流3C充电3s，然后将电池静置0.1s，以脉冲放电电流0.05C放电0.2s，然后将电池静置0.2s的步骤，直至电池电压达到4.15V。以脉冲充电电流2.8C充电10s，然后将电池静置0.5s。以脉冲放电电流0.2C放电1s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流2.8C充电10s，然后将电池静置0.5s，以脉冲放电电流0.2C放电1s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池电压达到4.25V。以脉冲充电电流2.5C充电25s，然后将电池静置2s。以脉冲放电电流0.05C放电5s，然后将电池静置1s。重复以脉冲充电电流2.5C充电25s，然后将电池静置2s，以脉冲放电电流0.05C放电5s，然后将电池静置1s的步骤，直至电池电压达到4.3V。以脉冲充电电流2C充电30s，然后将电池静置5s。以脉冲放电电流0.1C放电3s，然后将电池静置2s。重复以脉冲充电电流2C充电30s，然后将电池静置5s，以脉冲放电电流0.1C放电3s，然后将电池静置2s的步骤，直至电池电压达到4.35V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
本发明示例6：电池置于0℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{0.7C，0.5C，0.2C}、一组脉冲放电电流{0.2C，0.05C，0.01C}、一组脉冲充电阶段的时长{5s，9s，15s}、一组第一静置阶段的时长{0.1s，0.5s，1s}、一组脉冲放电阶段的时长{0.5s，0.5s，2s}、一组第二静置阶段的时长{0.2s，0.5s，2s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.1V，4.2V，4.35V}；设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流0.7C充电5s，然后将电池静置0.1s。以脉冲放电电流0.2C放电0.5s，然后将电池静置0.2s。重复以脉冲充电电流0.7C充电5s，然后将电池静置0.1s，以脉冲放电电流0.2C放电0.5s，然后将电池静置0.2s的步骤，直至电池电压达到4.1V。以脉冲充电电流0.5C充电9s，然后将电池静置0.5s。以脉冲放电电流0.05C放电0.5s，然后将电池静置0.5s。重复以脉冲充电电流0.5C充电9s，然后将电池静置0.5s，以脉冲放电电流0.05C放电0.5s，然后将电池静置0.5s的步骤，直至电池电压达到4.2V。以脉冲充电电流0.2C充电15s，然后将电池静置1s。以脉冲放电电流0.01C放电2s，然后将电池静置2s。重复以脉冲充电电流0.2C充电15s，然后将电池静置1s，以脉冲放电电流0.01C放电2s，然后将电池静置2s的步骤，直至电池电压达到4.35V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
本发明示例7：电池置于60℃环境中。设置一组依次减小的脉冲充电电流{1.2C，1C，0.5C}、一组脉冲放电电流{0.05C，0.05C，0.05C}、一组脉冲充电阶段的时长{2s，2s，2s}、一组第一静置阶段的时长{0.05s，0.05s，0.05s}、一组脉冲放电阶段的时长{0.05s，0.05s，0.05s}、一组第二静置阶段的时长{0.05s，0.05s，0.05s}，以及一组依次增大的预设脉冲充电截止电压{4.0V，4.2V，4.3V}；设置预设充电截止电压为4.35V、预设充电截止电流为0.05C。
以脉冲充电电流1.2C充电2s，然后将电池静置0.05s。以脉冲放电电流0.05C放电0.05s，然后将电池静置0.05s。重复脉冲充电电流1.2C充电2s，然后将电池静置0.05s，以脉冲放电电流0.05C放电0.05s，然后将电池静置0.05s的步骤，直至电池电压达到4.0V。以脉冲充电电流1C充电2s，然后将电池静置0.05s。以脉冲放电电流0.05C放电0.05s，然后将电池静置0.05s。重复以脉冲充电电流1C充电2s，然后将电池静置0.05s。以脉冲放电电流0.05C放电0.05s，然后将电池静置0.05s的步骤，直至电池电压达到4.2V。以脉冲充电电流0.5C充电2s，然后将电池静置0.05s。以脉冲放电电流0.05C放电0.05s，然后将电池静置0.05s。重复以脉冲充电电流0.5C充电2s，然后将电池静置0.05s，以脉冲放电电流0.05C放电0.05s，然后将电池静置0.05s的步骤，直至电池电压达到4.3V。以4.35V恒压充电至电池的充电电流达到0.05C，停止充电。
现有技术示例1：电池置于25℃环境中。设置预设充电截止电压为4.35V，预设充电截止电流为0.05C。以恒定电流1.2C充电至电池电压达到4.35V。再以恒定电压4.35V充电至电池的充电电流达到0.05C。
现有技术示例2：电池置于0℃环境中。设置预设充电截止电压为4.35V，预设充电截止电流为0.05C。以恒定电流0.1C充电至电池电压达到4.35V。再以恒定电压4.35V充电至电池的充电电流达到0.05C。
现有技术示例3：电池置于60℃环境。设置预设充电截止电压为4.35V，预设充电截止电流为0.05C。以恒定电流0.5C充电至电池电压达到4.35V；以恒定电压4.35V充电至电池的充电电流达到0.05C。
现有技术示例4：电池置于25℃环境中。设置预设充电截止电压为4.35V，预设充电截止电流为0.05C。以恒定电流2C对电池充电，充电时间为9s。将电池静置，静置时间为0.5s。以恒定电流0.05C对电池放电，放电时间为0.5s。将电池静置，静置时间为0.5s。重复以恒定电流2C对电池充电，充电时间为9s，将电池静置，静置时间为0.5s，以恒定电流0.05C对电池放电，放电时间为0.5s，将电池静置，静置时间为0.5s的步骤，直到电池的电压达到4.35V。以恒定电压4.35V对电池充电，直到电池的充电电流达到0.05C。
本发明实施例的七个示例(即本发明示例1至本发明示例7)以及现有技术中的四个示例(即现有技术示例1至现有技术示例4)的实验结果如下方表一所示：
表一
Figure BDA0001269049530000141
由表一可以得知，在相同的充电环境条件下，采用本发明实施例中的电池充电方法进行充电的充电速度更快。
图4为本发明实施例中本发明示例1与现有技术示例1的电池充电过程中的充电电流曲线示意图。其中，横坐标为时间，纵坐标为充电电流。由于阴影部分的电流波动频繁，故用阴影表示。阴影部分的虚线方框中的具体充电电流曲线由箭头指出。
由图4可以得知，采用本发明实施例中电池充电方法的本发明示例1的充电电流在充电前期要大于现有技术示例1的充电电流，从而加快了电池充电的充电速度。
图5为本发明实施例中本发明示例1与现有技术示例1的电池充电过程中的充电电压曲线示意图。其中，横坐标为时间，纵坐标为充电电压。由于阴影部分的电压波动频繁，故用阴影表示。阴影部分的虚线方框中的具体充电电压曲线由箭头指出。
图6为本发明实施例中本发明示例1与现有技术示例1的电池充电过程中的充电速度曲线示意图。其中，横坐标为时间，纵坐标为SOC(State of Charge，荷电状态)。
由图5和图6可以得知，采用本发明实施例中电池充电方法的本发明示例1中电池的电压要先于现有技术示例1中电池的电压到达预设充电截止电压。而且，到达电池的同一SOC，采用本发明实施例中电池充电方法的本发明示例1所花费的时间要短于现有技术示例1所花费的时间。也就是说，采用本发明实施例中电池充电方法的本发明示例1中的充电速度快于现有技术示例1中的充电速度。
图7为本发明一实施例中电池充电装置200的结构示意图。如图7所示，电池充电装置200包括参数设置模块201、脉冲充电模块202和恒压充电模块203。
参数设置模块201，被配置为为N个充电周期设置N组充电参数，充电参数包括脉冲充电电流，N为大于等于2的整数。
脉冲充电模块202，被配置为利用充电参数，对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压，其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N。
恒压充电模块203，被配置为以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。
本发明实施例提供了一种电池充电装置200，参数设置模块201为N个充电周期设置N组充电参数。脉冲充电模块202利用充电参数对电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到预设充电截止电压。恒压充电模块203以预设充电截止电压对电池进行恒压充电，直至电池的充电电流达到预设充电截止电流。其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流。与采用恒定的脉冲充电电流进行脉冲充电电流的现有技术相比，本发明实施例中，在电池能够承受更大的充电电流的充电前期时，对电池采用较大的脉冲充电电流进行脉冲充电。在电池能够承受较小的充电电流的充电后期，对电池采用较小的脉冲充电电流进行脉冲充电。从而提高了电池的充电速度。
图8为本发明另一实施例中电池充电装置200的结构示意图。图8与图7的不同之处在于，图7中的脉冲充电模块202可包括图8中的脉冲充电单元2021。
脉冲充电单元2021，被配置为利用第k个充电周期的脉冲充电电流和第k个充电周期的脉冲放电电流，对电池进行第k个充电周期的脉冲充电，直至电池的电压达到第k个充电周期的预设脉冲充电截止电压，k为整数，且1≤k≤N
其中，充电参数还包括预设脉冲充电截止电压和脉冲放电电流，其中，第i个充电周期的预设脉冲充电截止电压大于第i-1个充电周期的预设脉冲充电截止电压。
在一个示例中，充电周期包括脉冲充电阶段、第一静置阶段、脉冲放电阶段和第二静置阶段。
上述脉冲充电单元2021还可具体被配置为：在第k个充电周期的脉冲充电阶段以第k个充电周期的脉冲充电电流对电池进行充电；在第k个充电周期的第一静置阶段将电池静置；在第k个充电周期的脉冲放电阶段以第k个充电周期的脉冲放电电流对电池进行放电；在第k个充电周期的第二静置阶段将电池静置。
在一个示例中，充电参数还包括脉冲放电电流，其中，第i个充电周期的脉冲放电电流小于等于第i-1个充电周期的脉冲放电电流。
在另一个示例中，在同一个充电周期中，第一静置阶段的时长、脉冲放电阶段的时长以及第二静置阶段的时长的和，小于脉冲充电阶段的时长。
在又一个示例中，充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段。
在再一个示例中，充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与脉冲充电阶段对应的第一静置阶段、与脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段以及与脉冲充电阶段对应的第二静置阶段。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于装置实施例而言，相关之处可以参见方法实施例的说明部分。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。本领域的技术人员可以在领会本发明的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述的结构框图中所示的功能模块和功能单元可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。

Claims (8)

1.一种电池充电方法，其特征在于，包括：
为N个充电周期设置N组充电参数，所述充电参数包括脉冲充电电流，N为大于等于2的整数；
利用所述充电参数，对所述电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至所述电池的电压达到预设充电截止电压，其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N；
以所述预设充电截止电压对所述电池进行恒压充电，直至所述电池的充电电流达到预设充电截止电流；
其中，所述充电参数还包括脉冲放电电流，
利用所述充电参数，对所述电池进行N个充电周期的脉冲充电的步骤，包括：
利用第k个充电周期的脉冲充电电流和第k个充电周期的脉冲放电电流，对所述电池进行所述第k个充电周期的脉冲充电，直至所述电池的电压达到所述第k个充电周期的预设脉冲充电截止电压，k为整数，且1≤k≤N；
其中，第K个充电周期的脉冲充电电流大于第K个充电周期的脉冲放电电流；
其中，第i个充电周期的脉冲放电电流小于等于第i-1个充电周期的脉冲放电电流；
其中，所述充电周期包括脉冲充电阶段、第一静置阶段、脉冲放电阶段和第二静置阶段；
利用第k个充电周期的的脉冲充电电流和第k个充电周期的脉冲放电电流，对所述电池进行所述第k个充电周期的脉冲充电的步骤，包括：
在第k个充电周期的脉冲充电阶段以第k个充电周期的脉冲充电电流对所述电池进行充电；
在第k个充电周期的第一静置阶段将所述电池静置；
在第k个充电周期的脉冲放电阶段以第k个充电周期的脉冲放电电流对所述电池进行放电；
在第k个充电周期的第二静置阶段将所述电池静置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在同一个充电周期中，所述第一静置阶段的时长、所述脉冲放电阶段的时长以及所述第二静置阶段的时长的和，小于所述脉冲充电阶段的时长。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与所述脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与所述脉冲充电阶段对应的第一静置阶段、与所述脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段以及与所述脉冲充电阶段对应的第二静置阶段。
5.一种电池充电装置，其特征在于，包括：
参数设置模块，被配置为为N个充电周期设置N组充电参数，所述充电参数包括脉冲充电电流，N为大于等于2的整数；
脉冲充电模块，被配置为利用所述充电参数，对所述电池进行N个充电周期的脉冲充电，直至所述电池的电压达到预设充电截止电压，其中，第i个充电周期的脉冲充电电流小于第i-1个充电周期的脉冲充电电流，i为整数，且2≤i≤N；
恒压充电模块，被配置为以所述预设充电截止电压对所述电池进行恒压充电，直至所述电池的充电电流达到预设充电截止电流；
其中，所述充电参数还包括脉冲放电电流，
所述脉冲充电模块包括脉冲充电单元，所述脉冲充电单元被配置为利用第k个充电周期的脉冲充电电流和第k个充电周期的脉冲放电电流，对所述电池进行所述第k个充电周期的脉冲充电，直至所述电池的电压达到所述第k个充电周期的预设脉冲充电截止电压，k为整数，且1≤k≤N；
其中，第K个充电周期的脉冲充电电流大于第K个充电周期的脉冲放电电流；
其中，第i个充电周期的脉冲放电电流小于等于第i-1个充电周期的脉冲放电电流；
其中，所述充电周期包括脉冲充电阶段、第一静置阶段、脉冲放电阶段和第二静置阶段；
所述脉冲充电单元具体被配置为：
在第k个充电周期的脉冲充电阶段以第k个充电周期的脉冲充电电流对所述电池进行充电；
在第k个充电周期的第一静置阶段将所述电池静置；
在第k个充电周期的脉冲放电阶段以第k个充电周期的脉冲放电电流对所述电池进行放电；
在第k个充电周期的第二静置阶段将所述电池静置。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在同一个充电周期中，所述第一静置阶段的时长、所述脉冲放电阶段的时长以及所述第二静置阶段的时长的和，小于所述脉冲充电阶段的时长。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与所述脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述充电周期包括一个以上脉冲充电阶段和与所述脉冲充电阶段对应的第一静置阶段、与所述脉冲充电阶段对应的脉冲放电阶段以及与所述脉冲充电阶段对应的第二静置阶段。
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