CN107196371A - 电池充电方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池充电方法、装置、设备和存储介质。该充电方法包括：设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In；在第n‑1个充电阶段，根据以In‑1进行充电时指定时刻的电池温度和荷电状态，确定电池内阻值；根据该指定时刻的电池温度确定电池充电损耗系数；基于该指定时刻的电池内阻值和电池充电损耗系数，修正与In‑1对应的充电截止电压值Vn‑1；在该第n‑1个充电阶段，电池充电电压大于等于Vn‑1且n‑1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段；电池充电电压大于等于Vn‑1且n‑1等于该充电阶段总数时，停止充电。根据本发明实施例提供的电池充电方法，可以提高充电效率，避免过充或过放的风险。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及电池充电方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
近年来，新能源汽车以其高的能量转换率，舒适的驾驶体验及温室气体的零排放等优点在全球范围内得到了长足的发展，而衡量新能源汽车性能的一个重要标准就是可充电电池的充电时间，更短的充电时间可以极大的提升新能源汽车的使用体验，如何提升新能源汽车的充电速度，同时保证其中的可充电电池的充电安全和使用性能成为近年来相关领域的研究重点。
目前已投放使用的新能源汽车的充电技术一般均采用充电桩对新能源汽车进行快速充电，而现有大多数使用充电桩对电池进行快速充电的相关技术中，通常采用恒流充电的充电方式。
对于新能源汽车中所使用的可充电电池来说，在充电末期因为可充电电池充电能力的下降，其所能承受的充电电流会随着电池荷电状态SOC(State of Charge)的增加逐步减小。因此，采用恒流充电的充电方式在给可充电电池充电时电池充电效率低，并且经常会出现“充不满”和“充太多”的情况。
发明内容
本发明实施例提供一种电池充电方法、装置和设备，可以提高充电效率，避免过充或过放的风险。
根据本发明实施例的一方面，提供一种电池充电方法，包括：
设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In，其中，In小于In-1，n为大于1的整数；
在第n-1个充电阶段，对电池以充电电流值In-1进行充电，根据采集的以In-1进行充电时指定时刻的电池温度和该指定时刻的电池荷电状态SOC，确定电池的内阻值；
根据该指定时刻的电池温度，并利用电池温度与电池充电损耗系数的关系，确定电池充电损耗系数；
基于电池的内阻值和电池充电损耗系数，计算在第n-1个充电阶段与In-1对应的充电截止电压值Vn-1；
在第n-1个充电阶段，当前电池充电电压达到等于Vn-1且n-1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段，电池充电电压达到Vn-1且n-1等于所述充电阶段总数时，停止充电。
根据本发明实施例的另一方面，提供一种电池充电装置，包括：
电流设定单元，用于设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In，其中，In小于In-1，n为大于1的整数；
内阻确定单元，用于在第n-1个充电阶段，对电池以充电电流值In-1进行充电，根据采集的以In-1进行充电时指定时刻的电池温度和该指定时刻的电池荷电状态SOC，确定电池的内阻值；
充电损耗系数确定单元，用于根据该指定时刻的电池温度，并利用电池温度与电池充电损耗系数的关系，确定电池充电损耗系数；
充电截止电压确定单元，用于基于电池的内阻值和电池充电损耗系数，计算在第n-1个充电阶段与In-1对应的充电截止电压值Vn-1；
充电单元，用于：
在第n-1个充电阶段，当前电池充电电压大于等于Vn-1且n-1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段，电池充电电压达到Vn-1且n-1等于充电阶段总数时，停止充电。
根据本发明实施例的再一方面，提供一种电池充电设备，包括：
存储器，用于储存可执行程序代码；
处理器，用于读取存储器中存储的可执行程序代码以执行上述的电池充电方法。
根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行上述的电池充电方法。
根据本发明实施例中的电池充电方法、装置、设备和存储介质，为电池充电过程设置多个充电阶段，每个充电阶段对应的充电电流值随着充电过程中充电阶段的顺序递减；在电池充电过程的指定时刻，根据充电电流值和该指定时刻的电池内阻、电池SOC和电池温度变化的关系以及电芯充电损耗系数与该指定时刻的电池温度之间的关系，利用预定的公式确定与每个充电阶段的充电电流值对应的充电截止电压值。在每个充电阶段，以该充电阶段的充电电流值对电池进行充电，当电池充电电压达到该充电阶段的充电截止电压值时，进入下一个充电阶段，当电池电压达到最后一个充电阶段的充电截止电压值时，停止充电。通过上述电池充电方法能够有效提高电池的充电效率，并可以降低电芯过充的风险，优化电芯的使用寿命和充电安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是示出根据本发明一实施例的电池充电方法的流程图；
图2a是示出根据本发明实施例的电池充电方法中不同充电倍率下充电电压随荷电状态变化的充电曲线示意图；
图2b是示出根据本发明实施例的电池充电方法中不同充电倍率下电池温度随荷电状态变化的充电曲线示意图；
图3是示出根据本发明实施例的电池充电方法中其中一个充电阶段的充电电流和电池荷电状态的关系示意图；
图4示出了本发明另一实施例在电池充电方法中充电电流和电池荷电状态的关系示意图；
图5a是示出根据本发明又一实施例的电池充电方法中具体实施例和对比实施例的充电曲线对比示意图；
图5b是示出根据本发明又一实施例的电池充电方法中具体实施例和对比实施例的充电速度曲线对比示意图；
图5c是示出根据本发明又一实施例的电池充电方法中具体实施例和对比实施例的循环寿命曲线的对比示意图；
图6是示出根据本发明一实施例的电池充电装置的结构示意图；
图7是示出能够实现根据本发明实施例的电池充电方法和装置的计算设备的示例性硬件架构的结构图。
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，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，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更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
为了更好的理解本发明，下面将结合附图，详细描述根据本发明实施例的电池充电方法、装置和设备，应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。
下面结合图1介绍根据本发明实施例的电池充电方法的流程图。图1是示出根据本发明实施例的电池充电方法的流程图。如图1所示，本实施例中的电池充电方法100包括以下步骤：
步骤S110，设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In，其中，In小于In-1，n为大于1的整数。
本发明实施例中的电池可以为正极和负极均能脱出且接收载能粒子的电池，在此并不限定。从规模而言，本发明实施例中描述的电池可以为电芯单体，也可以是电池模组或电池包，在此不做限定。
作为一个示例，本发明实施例中的电池可以是锂离子蓄电单元、铅酸蓄电单元、镍隔蓄电单元、镍氢蓄电单元、锂硫蓄电单元或者钠离子蓄电单元。
在本发明实施例中，为电池充电过程设置了多个充电阶段，每个充电阶段对应一个充电电流值，且设定的充电电流值随着充电过程中充电阶段的顺序递减。
在一些实施例中，由于充电电流值In小于In-1，整个充电过程的第一个充电阶段对应的充电电流值大于充电过程中其他充电阶段对应的充电电流值。
作为一个示例，在该步骤中，可以通过电池能够承受的最大充电电流值来设定的整个充电过程的第一个充电阶段对应的充电电流值。例如，设定I1小于或等于电池的够承受的最大充电电流值。
步骤S120，在第n-1个充电阶段，对电池以充电电流值In-1进行充电，根据以In-1进行充电时指定时刻的电池温度和该指定时刻的电池荷电状态SOC，确定电池的内阻值。
电池的内阻是电池最为重要的特性参数之一，它也是表征电池寿命以及电池运行状态的重要参数。在实际应用场景中，电池内阻与电池温度和SOC存在密切关系。为了提高充电效率以及延长电池使用寿命，需要考虑电池温度和电池充电过程中电池SOC变化对电池内阻的影响。
在一些实施例中，可以对动力可充电电池内阻进行足够多的实验测量，通过实验测量数据得出电池的内阻随电池温度和SOC变化的函数关系式f(SOC，I，T，DCR)，根据该函数关系式，利用指定时刻采集的电池温度T、当前充电阶段的充电电流值和电池SOC，计算得到该指定时刻的电池的内阻值。
在另一些实施例中，也可以通过实验获得不同电池温度以及SOC下具体的电池的内阻值，构建电池温度参量和SOC参量与电池内阻的对应关系表。
作为一个示例，表1示例性地示出了根据本发明实施例的电池充电过程中，与电池温度和电池SOC相对应的电池的内阻值的参数示例。需要说明的是，本发明实施例中的电池的内阻值与电池温度和SOC的对应关系并不局限于表1中的示例。
表1
上述表1示出了电池的内阻值与电池温度和SOC的对应关系表。表1中的温度表示电池温度，对电池进行充电时，可以根据指定时刻采集的电池温度和电池在当前充电阶段的SOC，通过查询表1所示的对应关系，确定与该指定时刻的电池温度和SOC对应的电池内阻的取值。
在另一些实施例中，对于不同内部设计的可充电电池，其电池内阻与电池温度和电池SOC的关系可以用数学函数表示，该数学函数可以是二次函数、幂函数、指数函数、对数函数等。
为了更好的理解，下面示例性地示出根据本发明实施例的可充电电池的电池内阻与电池温度和电池SOC的函数关系。
作为一个示例，可以通过下述公式(1)描述电池的内阻值与电池温度和电池SOC的对应关系：
DCR＝(3.6207×(SOC)2-1.466×SOC+1.2241)×(0.218+3.1213×e(-0.031×T)) (1)
在上述公式(1)中，电池SOC的取值在0％～30％区间内。
作为一个示例，可以通过下述公式(2)描述电池的内阻值与电池温度和电池SOC的对应关系：
DCR＝(4.1379×(SOC)2-3.8260×SOC+1.8966)×(0.218+3.1213×e(-0.031×T)) (2)
在上述公式(2)中，电池SOC的取值在30％～50％区间内。
作为一个示例，可以通过下述公式(3)描述电池的内阻值与电池温度和电池SOC的对应关系：
DCR＝(0.208+2.9868×e(-0.031×T))×(e(0.0851×SOC)-0.043)
(3)
上述公式(3)中，电池SOC的取值在50％～90％区间内。
作为一个示例，可以通过下述公式(4)描述电池的内阻值与电池温度和电池SOC的对应关系：
DCR＝(5.517×(SOC)2-8.5517×SOC+4.2640)×(0.208+3.1213×e(-0.031×T)) (4)
在上述公式(4)中，电池SOC的取值在90％～100％区间内。
作为一个示例，上述实施例中的电池温度的取值范围在-45℃～70℃区间内。
步骤S130，根据该指定时刻的电池温度和电池温度与电池充电损耗系数的关系，确定电池的电池充电损耗系数。
在一些实施例中，电池充电损耗系数(State of Safety，SOS)也可以称为电池故障诊断和安全状态估计，用于对电池使用过程中的故障及安全状态进行评估。在本发明实施例中，可以通过电池充电损耗系数SOS衡量充电过程中的电池充电损耗。
在本发明实施例中，充电过程中电池温度的变化将会影响电池的充电性能，在对电池组进行充电时，为了避免出现电池过温产生充电过程出现故障，影响电池使用寿命，需要考虑充电过程中的电池充电损耗。
具体地，可以通过实验获得电池充电损耗系数SOS与电池温度变化的函数关系式η(T，SOS)，根据该函数关系式和电池充电过程中采集的电池温度T，得到电池充电损耗系数。
在一些实施例中，可以通过实验获得不同电池温度下的电池充电损耗系数值，构建电池温度与电池充电损耗系数的对应关系表。
表2示例性的示出了根据本发明实施例的电池充电过程中，受电池温度影响的电池充电损耗系数的参数示例。需要说明的是，本发明实施例中的充电环境温度与电池SOS的对应关系并不局限于表2中的示例。
表2
| 电池温度 | 电池充电损耗系数SOS |
| -10 | 1.05 |
| 10 | 1.02 |
| 25 | 1 |
| 45 | 0.83 |
上述表2是根据本发明实施例的电池温度与充电损耗系数的对应关系表。在表2中，可以根据在充电指定时刻采集的电池温度，查询表2得到电池充电损耗系数取值。
在另一些实施例中，不同内部设计的可充电电池具有不同的温度损耗系数，并可以通过下面的公式(5)描述根据本发明实施例的电池温度与电池SOS的函数关系：
SOS＝-0.00009×T2-0.0006×T+1.0497 (5)
在上述公式(5)中，T为电池温度，作为一个示例，该电池温度的取值范围在-45℃～70℃区间内。
步骤S140，基于电池的内阻值和电池充电损耗系数，计算在第n-1个充电阶段与In-1对应的充电截止电压值Vn-1。
在一些实施例中，步骤S140具体可以包括，利用下述公式(6)计算与第n-1个充电阶段的充电电流对应的充电截止电压值Vn-1：
Vn-1＝Vmax-In-1×DCR×SOS (6)
其中，Vmax为最大充电截止电压，DCR为根据指定时刻的电池温度和该指定时刻的SOC确定的电池的内阻值，SOS为根据该指定时刻的电池温度确定的电池充电损耗系数，In-1为当前第n-1个充电阶段的充电电流，Vn-1为计算得到的与In-1对应的充电截止电压值。
在一些实施例中，指定时刻也可以称为指定时刻点，指点时刻点的个数可以是一个或两个以上。
在另一些实施例中，可以对电池温度和电池SOC进行实时监测。
在一些实施例中，电池温度和电池荷电状态在电池充电过程中会发生变化，电池温度和电池荷电状态会影响电池的内阻值，电池温度的变化会影响电池充电损耗系数，从而影响每个充电阶段与该充电阶段的充电电流值对应的充电截止电压。
为了精确控制当前充电阶段与充电电流对应的充电截止电压，在电池充电过程中，可以多次采集不同的指定时刻的电池温度和SOC，并根据上述实施例中的电池充电方法，修正电池的内阻值和电池充电损耗系数，从而不断修正当前充电阶段与充电电流对应的充电截止电压。
因此，在电池充电过程中的一个或两个以上的指定时刻，基于该指定时刻的电池温度和SOC，通过上述实施例中的电池充电方法，在该指定时刻修正与当前充电阶段的充电电流值对应的充电截止电压。
在上述公式(6)中，可以在充电过程中的指定时刻，根据采集的电池温度和SOC，查询上述表1得到该指定时刻与电池温度和电池SOC对应的电池的内阻值；并根据该指定时刻采集的该电池温度，查询上述表2得到与该电池温度对应的电池充电损耗系数的取值。
在一些实施例中，计算得到的充电截止电压Vn小于本发明实施例中的最大充电截止电压Vmax，作为一个示例，最大充电截止电压Vmax可以理解为电池的理论充电截止电压值。作为一个具体的示例，电池单体的最大充电及截止电压可以是4.25V。
在一些实施例中，Vn-1小于Vn。也就是说，第n-1个充电阶段的充电截止电压Vn-1小于第n个充电阶段的充电截止电压Vn。
在一些示例中，当上述电池充电方法中设定的每个充电阶段的充电电流In和充电截止电压Vn与Vmax具有上述公式(6)所描述的函数关系时，能够更好的避免在每个充电阶段对电池造成过充的情况。
步骤S150，在该第n-1个充电阶段，当前电池充电电压大于等于Vn-1且n-1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段，电池充电电压大于等于Vn-1且n-1等于所述充电阶段总数时，停止充电。
在一些实施例中，n-1小于充电阶段总数，表示第n-1个充电阶段不是最后一个充电阶段，n-1等于充电阶段总数，表示第n-1个充电阶段是最后一个充电阶段。
在一些实施例中，在最后一个充电阶段，电池充电电压达到与该最后一个充电阶段的充电电流对应的充电截止电压后，可以继续对电池进行充电，直到电池充电电压达到Vmax时，停止充电。
在一些实施例中，在第n-1个充电阶段进入第n个充电阶段或停止充电时，控制In-1以预定的速率减小。
作为一个示例，该预定的速率的取值可以是在20A/s到200A/s的区间内。
在一些实施例中，预定的速率可以是电流下降速率。
作为一个示例，第n-1个充电阶段的电流值43A，第n个充电阶段的电流值为22A，在第n-1个充电阶段进入第n个充电阶段时，电流可以每秒20A的速率从43A减小到22A。
根据本发明实施例的电池充电方法，设定一组与每个充电阶段对应的依次减小的充电电流值，考虑到充电过程中电池内阻的变化和电池充电间损耗对电池充电过程的影响，可以预先设定一组与电池温度和SOC相关的电池内阻值，以及预先设定一组随电池温度变化的充电损耗系数值；根据当前充电阶段的充电电流值和电池充电过程中基于指定时刻的电池温度和SOC确定的电池内阻值和充电损耗系数值，计算得到与每个充电阶段的充电电流值对应的充电截止电压。
在每个充电阶段，使用该阶段的充电电流值对电池进行充电，直到电池充电电压达到该阶段的充电电流值对应的充电截止电压时，如果当前充电阶段不是最后一个充电阶段，则进入第n个充电阶段，如果当前充电阶段是最后一个充电阶段，则停止充电。在每个阶段对应的充电电流和对应的充电截止电压的控制下对电池充电，能够提高充电效率，避免电池过充的情况。
并且，本发明实施例的方法充分考虑充电过程中电池温度的变化对电池充电过程的影响，通过充电过程中指定时刻的电池温度和SOC确定电池内阻，通过该指定时刻电池温度确定电池充电损耗系数，进而更精确地控制每个充电阶段的充电截止电压，可以在保证充电安全的前提下，提高充电速度和为电池充进更多的电量。
下面结合图2a和图2b描述根据本发明实施例的电池充电方法。
图2a示出了根据本发明实施例的电池充电方法中不同充电倍率下充电电压随荷电状态变化的充电曲线示意图。
图2b示出了根据本发明实施例的电池充电方法中不同充电倍率下电池温度随荷电状态变化的充电曲线示意图。
图2a和图2b中，充电倍率用于表示该电池充电时充电电流的大小数值，并且该实施例中可充电电池的充电环境温度约为25℃。
如图2a所示，横坐标表示荷电状态SOC，纵坐标表示充电电压。可充电电池在充电环境温度约25℃下进行充电时，可充电电池的充电电压随着荷电状态的增长开始递增，并且，当电池充电电压达到最后一个充电阶段的充电截止电压值时，电池的充电电压停止增长，直到充电结束。
继续参考图2，分别以1C的充电倍率、2C的充电倍率和4C的充电倍率对电池进行充电，相同的荷电状态下，充电倍率为4C时电池的充电电压最高，并且达到最后一个充电阶段的充电截止电压时SOC约为82％；充电倍率为1C时的充电电压最小，并且达到最后一个充电阶段的充电截止电压时SOC约为96％。因此可以推断，不同的充电倍率下，电池达到最后一个充电阶段的充电截止电压时，电池具有不同的荷电状态。
如图2b所示，横坐标表示荷电状态SOC，纵坐标表示电池温度。分别以1C的充电倍率、2C的充电倍率和4C的充电倍率对电池进行充电，电池在充电倍率为4C时的电池温度可以表示为T4C，电池在充电倍率为2C时的电池温度可以表示为T2C，电池在充电倍率为1C时的电池温度可以表示为T1C。
在图2b中，分别以1C的充电倍率、2C的充电倍率和4C的充电倍率对电池进行充电，4C的充电倍率下SOC达到60％时的电池温度最高，1C的充电倍率下SOC达到60％时的电池温度最低。因此可以推断，电池的充电过程中，不同的充电倍率下，电池达到相同的荷电状态时，具有不同的电池温度。
图3示出了根据本发明实施例的电池充电方法中的其中一个充电阶段的充电电流和电池荷电状态的关系示意图。图中，横坐标为电池的荷电状态SOC，表示电池当前的剩余容量百分比，纵坐标为充电电流I。
如图3所示，当前充电阶段的充电电流值为I1时，在充电过程中，如果电池充电电压小于充电截止电压V1时，继续使用I1大小的充电电流值为电池进行充电，SOCa表示该充电过程中保持充电电流I1不变，当电池的开路电压达到充电截止电压值V1时，电池被充入的容量。
在I1逐渐减小到I2的过程中继续对电池进行充电，充入的容量用SOCb表示，如图所示，SOCb大于SOCa。
图4示出了本发明另一实施例在电池充电方法中充电电流和电池荷电状态的关系示意图。图中，横坐标为电池的荷电状态值SOC，表示电池当前的剩余电量，纵坐标为充电电流I。
如图4所示，设置电池充电过程的从第1个充电阶段到第n个充电阶段的充电电流值分别为I1，I2，...，In。
在图4中，SOC1表示以充电电流I1充电到充电截止电压V1时，电池的荷电状态；SOC2表示充电电流I1以预定的电流速率逐渐减小到I2时，电池的荷电状态；SOC3表示以充电电流I2充电到充电截止电压V2时，电池的荷电状态；SOC4表示充电电流I2以预定的电流速率逐渐减小到I3时，电池的荷电状态；……；SOCn表示以充电电流In充电到充电截止电压Vn时，电池的的荷电状态；SOCm表示充电电流In以预定的电流速率逐渐减小到0时，电池的荷电状态。
由图4可见，根据本发明实施例的电池充电方法相比恒流的充电方法，充电效率和充电量均有所提高。
下面结合具体实施例和对比实施例，详细描述本发明实施例中的电池充电方法，以及上述电池充电方法对于现有的电池充电方法的改进。
具体实施例：
设定三个充电阶段，并设定一组与上述三个充电阶段对应的依次减小的充电电流值{43A，22A，12A}，以及与每个充电阶段的充电电流对应的充电截止电压{4.1V，4.2V，4.3V}，将电池置于-10℃的充电环境温度中，对电池充电。
以电流43A对电池进行充电的过程中，在采集指定时刻的电池温度，确定电池在该指定时刻的SOC。
根据电池温度确定电池充电损耗系数，以及根据电池温度和该指定时刻的SOC，确定电池的内阻值，并利用上述公式(6)计算得到在该指定时刻与充电电流为43A对应的充电截止电压4.1V。
当采集的电池充电电压Vt与该充电阶段的充电截止电压4.1V进行对比，如果Vt小于4.1V，继续以电流43A对电池充电，直到电池充电电压Vt大于等于4.1V，进入第二个充电阶段，即以22A的电流给电池充电。
将电流以每秒10A的幅度从43A变为22A，以电流22A对电池进行充电的过程中，采集指定时刻的电池温度，确定电池在该指定时刻的SOC。
根据电池温度确定电池充电损耗系数，以及根据电池温度和该时刻的SOC，确定电池的内阻值，并利用上述公式(6)计算得到在该指定时刻与充电电流为22A对应的充电截止电压4.2V。
当采集的电池充电电压Vt与该充电阶段的充电截止电压4.2V进行对比，如果Vt小于4.2V，继续以电流22A对电池充电，直到电池充电电压Vt大于等于4.2V，进入第三个充电阶段，即以12A的电流给电池充电。
将电流以每秒10A的幅度从22A变为12A，以电流12A对电池进行充电的过程中，采集指定时刻的电池温度，确定电池在该指定时刻的SOC。
根据电池温度确定电池充电损耗系数，以及根据电池温度和该指定时刻的SOC，确定电池的内阻值，并利用上述公式(6)计算得到在该指定时刻与充电电流为12A对应的充电截止电压4.23V。
当采集的电池充电电压Vt与该充电阶段的充电截止电压4.23V进行对比，如果Vt小于4.23V，继续以电流12A对电池充电，直到电池充电电压Vt大于等于4.23V，停止充电。
对比实施例：
设置充电截止电压为4.25V，将电池置于-10℃环境中，对电池充放电；并以恒定电流43A充电至电池充电电压达到4.25V。
下面结合图5a、图5b和图5c描述上述具体实施例与对比实施例中的电池充电方法。
图5a是根据本发明又一实施例的电池充电方法中具体实施例和对比实施例的充电曲线对比示意图；图5b是根据本发明又一实施例的电池充电方法中具体实施例和对比实施例的充电速度曲线对比示意图；图5b是根据本发明又一实施例的电池充电方法中具体实施例和对比实施例的循环寿命曲线的对比示意图。
在图5a中，横坐标为电池容量，纵坐标为充电电压。如图5a所示，电池处于-10℃的充电环境中，对电池进行充电的过程中，当电池充电电压达到最大充电截止电压时，具体实施例中的电池容量多于对比实施例中的电池容量。也就是说，具体实施例与对比实施例相比，具体实施例中的电池充电方法为电池充入更多的电量。
在图5b中，横坐标为充电时间，纵坐标为电池容量。如图5b所示，电池处于-10℃的充电环境中，当充电时间到达约45min时，对比实施例停止对电池进行充电。具体实施例与对比实施例相比，具体实施例中的电池充电方法为电池充入更多的电量，并且，具体实施例中的电池充电方法在相同的充电时间中，为电池充入的电量更多，充电速度更快。
在图5c中，横坐标为电池充放电循环次数，纵坐标为电池容量保持率。如图5c所示，随着电池充放电循环次数的增加，具体实施例和对比实施例中的电池容量保持率均呈现出下降趋势。电池充放电循环次数在约300次以上时，具体实施例的电池容量保持率较高，并且具体实施例呈现出更长的循环寿命。
综上所述，与对比实施例的电池充电方法相比，具体实施例提高了电池的充电量和充电速度，并具有较长的电池使用寿命。
根据本发明实施例的电池充电方法，采用分步充电的充电方式，充分考虑了可充电电电池在不同电池温度和SOC下的电池内阻的变化，以及充电过程中电池温度对充电损耗的影响，从而确定每个充电阶段与充电电流对应的充电截止电压，并根据与不同充电阶段的充电电流对应的充电截止电压控制电池充电过程进入不同的充电阶段。
通过本发明实施例的充电方法对可充电电池进行充电不仅可以提升电池的充电速度和充电电量，提升使用可充电电池的新能源汽车的行驶里程，还可以提高可充电电池的使用寿命。
下面结合附图，详细描述根据本发明实施例的电池充电装置和设备。图6是根据本发明实施例的电池充电装置的结构示意图。
图6是示出了根据本发明一些示例性实施例的电池充电装置的结构示意图。如图6所示，电池充电装置600包括：电流设定单元610、内阻确定单元620、充电损耗系数确定单元630、充电截止电压计算单元640和充电单元650。
电流设定单元610，用于设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In，其中，In小于In-1，n为大于1的整数；
内阻确定单元620，用于在第n-1个充电阶段，对电池以In-1进行充电，根据以In-1进行充电时指定时刻的电池温度和该指定时刻的电池荷电状态SOC，确定电池的内阻值。
充电损耗系数确定单元630，用于根据该指定时刻的电池温度，并利用电池温度与电池充电损耗系数的关系，确定电池的电池充电损耗系数。
充电截止电压确定单元640，用于基于电池的内阻值和电池充电损耗系数，计算在第n-1个充电阶段与In-1对应的充电截止电压值Vn-1。
具体地，利用上述公式(6)计算与In-1对应的充电截止电压值Vn-1，其中，Vmax最大充电截止电压，DCR为根据电池温度和SOC确定的电池的内阻值，SOS为电池充电损耗系数。
充电单元650，用于：
在该第n-1个充电阶段，当前电池充电电压大于等于Vn-1且n-1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段，电池充电电压大于等于Vn-1且n-1等于充电阶段总数时，停止充电。
在一些实施例中，充电单元650还用于在第n-1个充电阶段进入第n个充电阶段或停止充电时，控制In-1以预定间隔减小。
具体地，本发明实施例中的电池可以是锂离子蓄电单元、铅酸蓄电单元、镍隔蓄电单元、镍氢蓄电单元、锂硫蓄电单元或者钠离子蓄电单元。
根据本发明实施例提供的电池充电装置600，可以为电池充电过程设置多个充电阶段，每个充电阶段对应的充电电流值随着充电过程中充电阶段的顺序递减；在对电池充电的过程中，根据采集的电池温度和电池荷电状态确定电池充电损耗系数和电池内阻，从而确定与当前充电阶段的充电电流对应的充电截止电压，根据本发明实施例的电池充电装置，可充电电池的充电截止电压随充电电流、电池温度以及荷电状态进行调整的充充电方法，在保证充电安全的前提下，取得更高的充电速度和更多的充电电量。
根据本发明实施例的电池充电装置600可对应于根据本发明实施例的电池充电方法中的执行主体，并且电池充电装置600中的各个单元的功能分别为了实现图1中的各个方法的相应流程，为了简洁，在此不再赘述。
结合图1至图6描述的电池充电方法和电池充电装置的至少一部分可以由计算设备实现。图7示出了本发明实施例的计算设备的示意性结构框图。如图7所示，计算设备700可以包括输入设备701、输入接口702、中央处理器703、存储器704、输出接口705、以及输出设备706。其中，输入接口702、中央处理器703、存储器704、以及输出接口705通过总线710相互连接，输入设备701和输出设备706分别通过输入接口702和输出接口705与总线710连接，进而与计算设备700的其他组件连接。具体地，输入设备701接收来自外部(例如，设定的电池充电过程的每个充电阶段的充电电流值和/或电池充电电压)的输入信息，并通过输入接口702将输入信息传送到中央处理器703；中央处理器703基于存储器704中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器704中，然后通过输出接口705将输出信息传送到输出设备706；输出设备706将输出信息输出到计算设备700的外部供用户使用。
也就是说，图7所示的计算设备700可以被实现为电池充电设备，该电池充电设备包括：处理器703和存储器704。该存储器704用于储存有可执行程序代码；处理器703用于读取存储器中存储的可执行程序代码以执行上述实施例的电池充电方法，并可以执行电池充电方法中的步骤S110-S150。
这里，处理器可以与电池管理系统以及安装在动力电池上的电压传感器通信，从而基于来自电池管理系统和/或电压传感器的相关信息执行计算机可执行指令，从而实现结合图1至图6描述的电池充电方法和电池充电装置。
通过本发明实施例的电池充电设备，可以提升电池充电速度和充电量，避免出现过充风险。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品或计算机可读存储介质的形式实现。所述计算机程序产品或计算机可读存储介质包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、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。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池充电方法，其特征在于，所述电池充电方法包括：
设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In，其中，In小于In-1，n为大于1的整数；
在第n-1个充电阶段，对所述电池以In-1进行充电，根据以In-1进行充电时指定时刻的电池温度和所述指定时刻的电池荷电状态SOC，确定所述电池的内阻值；
根据所述指定时刻的电池温度，并利用电池温度与电池充电损耗系数的关系，确定所述电池的电池充电损耗系数；
基于所述电池的内阻值和所述电池充电损耗系数，计算在所述第n-1个充电阶段与In-1对应的充电截止电压值Vn-1；
在所述第n-1个充电阶段，电池充电电压达到Vn-1且n-1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段，所述电池充电电压达到Vn-1且n-1等于所述充电阶段总数时，停止充电。
2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述基于所述电池的内阻值和所述电池充电损耗系数，计算在所述第n-1个充电阶段与In-1对应的Vn-1，包括：
利用公式Vn-1＝Vmax-In-1×DCR×SOS计算与In-1对应的Vn-1，其中，Vmax为所述电池的最大充电截止电压值，DCR为所述电池的内阻值，SOS为所述电池充电损耗系数。
3.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述电池充电方法还包括：
在第n-1个充电阶段进入第n个充电阶段或停止充电，控制所述In-1以预定速率减小。
4.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，
所述电池为锂离子蓄电单元、铅酸蓄电单元、镍隔蓄电单元、镍氢蓄电单元、锂硫蓄电单元或者钠离子蓄电单元。
5.一种电池充电装置，其特征在于，所述电池充电装置包括：
电流设定单元，用于设定电池充电过程的第n个充电阶段的充电电流值In，其中，In小于In-1，n为大于1的整数；
内阻确定单元，用于在第n-1个充电阶段，对所述电池以In-1进行充电，根据以In-1进行充电时指定时刻的电池温度和所述指定时刻的电池荷电状态SOC，确定所述电池的内阻值；
充电损耗系数确定单元，用于根据所述指定时刻的电池温度和所述电池温度与电池充电损耗系数的关系，确定所述电池的电池充电损耗系数；
充电截止电压确定单元，用于基于所述电池的内阻值和所述电池充电损耗系数，计算在所述第n-1个充电阶段与In-1对应的充电截止电压值Vn-1；
充电单元，用于：
在所述第n-1个充电阶段，当前电池充电电压达到Vn-1且n-1小于设定的充电阶段总数时，进入第n个充电阶段，所述电池充电电压达到Vn-1且n-1等于所述充电阶段总数时，停止充电。
6.根据权利要求5所述的电池充电装置，其特征在于，所述充电截止电压确定单元还用于：
利用公式Vn-1＝Vmax-In-1×DCR×SOS计算所述与In-1对应的充电截止电压值Vn-1，其中，Vmax最大充电截止电压，DCR为根据所述电池温度和所述SOC确定的电池的内阻值，所述SOS为电池充电损耗系数。
7.根据权利要求5所述的电池充电装置，其特征在于，所述充电单元还用于：
在第n-1个充电阶段进入第n个充电阶段或停止充电，控制所述In-1以预定速率减小。
8.根据权利要求5所述的电池充电装置，其特征在于，
所述电池为锂离子蓄电单元、铅酸蓄电单元、镍隔蓄电单元、镍氢蓄电单元、锂硫蓄电单元或者钠离子蓄电单元。
9.一种电池充电设备，其特征在于，所述电池充电设备包括：
存储器，用于储存可执行程序代码；
处理器，用于读取所述存储器中存储的可执行程序代码以执行权利要求1至4中任意一项所述的电池充电方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1至4中任意一项所述的电池充电方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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