CN111969672A - 一种电池充电方法及电池充电电流计算装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电池充电方法及电池充电电流计算装置，克服现有技术的充时间长和防止过充功能无法兼顾的问题，通过在电池剩余电量高区间采用脉冲电流充电，通过判断电池SOC值来判断采用的充电方式，包括小电流充电、大倍率恒流充电，并在电池剩余电量才SOC高区间时对脉冲电流进行判断来在最小电流和脉冲电流两种充电方式之间选择，达到减少电芯充电极化电压，采用阶梯矩形组等效指数曲线降低充电机输出难度，同时保证以最大接近最大充电电流进行充电，减少充电时间，达到快速充电目的。

Description

一种电池充电方法及电池充电电流计算装置
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，尤其是涉及一种减少充电时间并减少充电对电池的损伤的电池充电方法及电池充电电流计算装置。
背景技术
随着市场对新能能源汽车、储能、3C电子产品要求越来越高，电池充电速度备受关注。合适的充电方法可减少充电时间，防止电池过充，减少充电对电池的伤害。
现阶段主要充电方法为CC(Constant Current,恒流)-CV(Constant Voltage,恒压)充电方式，当电池剩余电量在低区间时采用CC方式充电，通过提高充电电流大小，缩短充电时间。当电池剩余电量到达高区间后，采用CV方式充电，设定充电设备恒定电压，电池充电电流逐渐减少直到电池电压到达设定电压。但是为了减少CV充电时间，需对充电电流设置最低下限，这样由于设定了充电电流下限方式，充电时间长，且容易出现过充。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于相位控制的超级电容恒流充电方法及其充电装置”，其公告号CN109888868A，利用各充电控制模块，通过获取当前数据，并根据本地充电模块和与本地并联的各毗邻充电模块的输出电流值对对应的本地充电模块进行协同电流控制，且根据前后两个充电模块分别与本地充电模块的相位差对对应的本地充电模块进行相位控制，从而使所有充电模块的输出电流值相同。尽管该方案进行了进行协同电流控制和对应充电模块的相位控制来达到提高充电系统可靠性的功效，但若持续保持最大电流充电在减小充电时长同时无法兼顾对设备的保护容易出现过充，若保持最小电流持续充电则会增加充电时间，利用恒流充电方法设置了电流恒定值这样充电时间长并且易出现过充导致损坏设备，无法同时达到缩短充电时长和防止过充的功能。
发明内容
本发明是为了克服现有技术的充时间长和防止过充功能无法兼顾的问题，提供一种电池充电方法及电池充电电流计算装置，通过在电池剩余电量高区间采用脉冲电流充电，达到减少电芯充电极化电压，达到快速充电目的。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池充电方法，包括以下步骤：
S1：系统上电并读取计算机存储介质中SOC值，进行充电状态；
S2：将SOC值划分为包括电池SOC低区间和电池SOC高区间的区间；
S3：读取SOC值所在区间，判断SOC值是否在电池SOC低区间，若是则采用小电流恒流充电，否则执行S4；
S4：判断SOC值是否进入电池SOC高区间，若不是则采用大倍率恒流充电，否则执行S5；
S5：计算脉冲电流；
S6：判断脉冲电流是否大于最小电流，若是则使用脉冲电流充电，否则使用最小电流充电。
本发明提出一种电池充电方法，通过在电池剩余电量高区间采用脉冲电流充电，通过判断电池SOC值来判断采用的充电方式，包括小电流充电、大倍率恒流充电，并在电池剩余电量才SOC高区间时对脉冲电流进行判断来在最小电流和脉冲电流两种充电方式之间选择，达到减少电芯充电极化电压，达到快速充电目的。
作为优选，所述S1包括以下步骤：
S11：系统上电；
S12：读取计算机存储介质中SOC值；
S13：持续判断是否为充电状态，若是则进入S14，若否则返回S12；
S14：划分SOC值区间为电池SOC低区间和电池SOC高区间；
所述S2中电池SOC低区间范围为电池SOC<10％，在此范围内采用小电流恒定充电。
所述S2中电池SOC高区间的范围为电池SOC>90％，在此范围内采用脉冲充电。
步骤S1先通过读取SOC值判断是否继续充电状态进行充电。
作为优选，所述小电流恒定充电的电流采用0.05C电流。
作为优选，所述大倍率恒流充电采用1C电流。
作为优选，所述S5包括以下步骤：
S51：通过马斯定理计算，Ic＝Is*e-at，Ic为当前电流，Is为执行S51前一时刻电流；
S52：电流Ic是指数形式，输出为一条指数曲线，采用接替矩阵代替直属曲线，计算阶梯大小；
S53：在脉冲充电t1时间后，采用极小电流Im充电t2时间，形成脉冲电流；
S54：设置最小充电电流。
由于电流Ic是指数形式，最终输出一条指数曲线，由于充电机难以输出符合电流，本发明采用阶梯矩形组替代指数曲线。
采用极小电流Im充电t2时间，能够形成脉冲电流，同时防止充电极化电压升高。
设置最小充电电流，达到减少充电末端小电流充电时间。
作为优选，所述S52包括以下步骤：
S521：设置每个矩形宽度相等，为时间td；
S522：第一个阶梯电流I1＝Is*e-atd，第二阶梯电流I2＝Is*e-a*2*td，以此类推，第n个阶梯电流
In＝Is*e-a*n*td；
其中a为常数，由电池额定容量确定，Is为执行S51前一时刻电流，td为矩形宽度。
作为优选，所述阶梯矩形降低充电机输出难度，同时保证以最大接近最大充电电流进行充电。
一种电池充电电流计算装置，用于电池充电方法，包括处理器、电压温度传感器、电流传感器、充电机和可读存储器，处理器分别与电压温度传感器、电流传感器、充电机和可读存储器相连接。
因此，本发明具有如下有益效果：
1.本发明提出一种电池充电方法，通过在电池剩余电量高区间采用脉冲电流充电，通过判断电池SOC值来判断采用的充电方式，包括小电流充电、大倍率恒流充电，并在电池剩余电量才SOC高区间时对脉冲电流进行判断来在最小电流和脉冲电流两种充电方式之间选择，达到减少电芯充电极化电压，达到快速充电目的；
2.采用马斯定理计算最大充电电流可有效防止电池过充现象；
3.采用阶梯矩形组等效指数曲线降低充电机输出难度，同时保证以最大接近最大充电电流进行充电，减少充电时间；
4.采用脉冲电流与最小电流间歇充电，降低电池极化电压，减少充电对电池的损伤；
5.本发明适用于不同计算机可读存储介质，兼容性强。
附图说明
图1是本发明的工作流程图。
图2是本发明马斯定理计算最大充电电流图。
图3是本发明阶梯矩形组图。
图4是本发明的脉冲电流变化图。
图5是本发明完整电流曲线变化图。
图6是电池充电电流计算装置结构框图。
图中：1-处理器 2-电压温度传感器 3-电流传感器 4-充电机 5-可读存储器。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
实施例1：
一种电池充电方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：系统上电并读取计算机存储介质中SOC值，进行充电状态；
S2：将SOC值划分为包括电池SOC低区间和电池SOC高区间的区间；
S3：读取SOC值所在区间，判断SOC值是否在电池SOC低区间，若是则采用小电流恒流充电，否则执行S4；
S4：判断SOC值是否进入电池SOC高区间，若不是则采用大倍率恒流充电，否则执行S5；
S5：计算脉冲电流；
S6：判断脉冲电流是否大于最小电流，若是则使用脉冲电流充电，否则使用最小电流充电。
实施例2：
如图2-6所示，一种电池充电方法，包括以下步骤：
S1：系统上电并读取计算机存储介质中SOC值，进行充电状态。
其中，S1具体包括以下步骤：
S11：系统上电；
S12：读取计算机存储介质中SOC值；
S13：持续判断是否为充电状态，若是则进入S14，若否则返回S12；
S14：划分SOC值区间为电池SOC低区间和电池SOC高区间。
S2：将SOC值划分为包括电池SOC低区间和电池SOC高区间的区间；
SOC低区间范围为电池SOC<10％；
电池SOC高区间的范围为电池SOC>90％。
S3：读取SOC值所在区间，判断SOC值是否在电池SOC低区间，若是则采用小电流恒流充电，否则执行S4；
小电流恒定充电的电流采用0.05C电流。
S4：判断SOC值是否进入电池SOC高区间，若不是则采用大倍率恒流充电，否则执行S5；
大倍率恒流充电采用1C电流。
S5：计算脉冲电流。
其中，S5包括以下步骤：
S51：通过马斯定理计算，Ic＝Is*e-at，Ic为当前电流，Is为执行S51前一时刻电流；
S52：电流Ic是指数形式，输出为一条指数曲线，采用接替矩阵代替直属曲线，计算阶梯大小；
S53：在脉冲充电t1时间后，采用极小电流Im充电t2时间，形成脉冲电流；
S54：设置最小充电电流。
其中，S52包括以下步骤：
S521：设置每个矩形宽度相等，为时间td；
S522：第一个阶梯电流I1＝Is*e-atd，第二阶梯电流I2＝Is*e-a*2*td，以此类推，第n个阶梯电流
In＝Is*e-a*n*td；
其中a为常数，由电池额定容量确定，Is为执行S51前一时刻电流，td为矩形宽度。
电池额定容量50A，a＝50/10,Ic＝50*e-5*t/3600,t1＝30/3600,t2＝10/3600,Im＝IC/20A，td＝10/3600。
S6：判断脉冲电流是否大于最小电流，若是则使用脉冲电流充电，否则使用最小电流充电。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于电池充电方法，其特征是，通过指令编译存储信息可读取信息，指令所述用于电池充电方法。
本实施例还提供了一种电池充电电流计算装置，用于电池充电方法，其特征是，包括处理器1、电压温度传感器2、电流传感器3、充电机4和可读存储器5，处理器1分别与电压温度传感器2、电流传感器3、充电机4和可读存储器5相连接。
处理器1可执行预编译指令判断系统上电，读取可读存储器5中存储上次下电前电池存储SOC值；处理器1获取电压温度传感器2采集电压、温度信息，获取电流传感器3采集电流信息；通过判断充电模式，判断SOC值大小，确定充电电流方式；通过判断电池在高SOC区间进行脉冲电流计算；处理器可以与充电机进行信息交互，实现充电电流控制，本发明还可以通过安时积分、扩展卡尔曼滤波等算法计算SOC值。
本发明提出一种电池充电方法，通过在电池剩余电量高区间采用脉冲电流充电，通过判断电池SOC值来判断采用的充电方式，包括小电流充电、大倍率恒流充电，并在电池剩余电量才SOC高区间时对脉冲电流进行判断来在最小电流和脉冲电流两种充电方式之间选择，达到减少电芯充电极化电压，达到快速充电目的；采用马斯定理计算最大充电电流可有效防止电池过充现象；采用阶梯矩形组等效指数曲线降低充电机输出难度，同时保证以最大接近最大充电电流进行充电，减少充电时间；采用脉冲电流与最小电流间歇充电，降低电池极化电压，减少充电对电池的损伤；本发明适用于不同计算机可读存储介质，兼容性强。
上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电池充电方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：系统上电并读取计算机存储介质中SOC值，进行充电状态；
S2：将SOC值划分为包括电池SOC低区间和电池SOC高区间的区间；
S3：读取SOC值所在区间，判断SOC值是否在电池SOC低区间，若是则采用小电流恒流充电，否则执行S4；
S4：判断SOC值是否进入电池SOC高区间，若不是则采用大倍率恒流充电，否则执行S5；
S5：计算脉冲电流；
S6：判断脉冲电流是否大于最小电流，若是则使用脉冲电流充电，否则使用最小电流充电；
所述S2中电池SOC低区间范围为电池SOC<10％，在此范围内采用小电流恒定充电；
所述S2中电池SOC高区间的范围为电池SOC>90％，在此范围内采用大倍率恒流充电。
2.根据权利要求1所述的一种电池充电方法，其特征是，所述S1包括以下步骤：
S11：系统上电；
S12：读取计算机存储介质中SOC值；
S13：持续判断是否为充电状态，若是则进入S14，若否则返回S12；
S14：划分SOC值区间为电池SOC低区间和电池SOC高区间。
3.根据权利要求1所述的一种电池充电方法，其特征是，所述小电流恒定充电的电流采用0.05C电流。
4.根据权利要求1所述的一种电池充电方法，其特征是，所述大倍率恒流充电采用1C电流。
5.根据权利要求1所述的一种电池充电方法，其特征是，所述S5包括以下步骤：
S51：通过马斯定理计算，Ic＝Is*e-at，Ic为当前电流，Is为执行S51前一时刻电流；
S52：电流Ic是指数形式，输出为一条指数曲线，采用阶梯矩阵代替直属曲线，计算阶梯大小；
S53：在脉冲充电t1时间后，采用极小电流Im充电t2时间，形成脉冲电流；
S54：设置最小充电电流。
6.根据权利要求5所述的一种电池充电方法，其特征是，所述S52包括以下步骤：
S521：设置每个阶梯矩形宽度相等，为时间td；
S522：第一个阶梯电流I1＝Is*e-atd，第二阶梯电流I2＝Is*e-a*2*td，以此类推，第n个阶梯电流In＝Is*e-a*n*td；
其中a为常数，由电池额定容量确定，Is为执行S51前一时刻电流，td为矩形宽度。
7.根据权利要求5或6所述的一种电池充电方法，所述阶梯矩形降低充电机输出难度，同时保证以最大接近最大充电电流进行充电。
8.一种电池充电电流计算装置，用于权利要求1-6所述的电池充电方法，其特征是，包括处理器、电压温度传感器、电流传感器、充电机和可读存储器，处理器分别与电压温度传感器、电流传感器、充电机和可读存储器相连接。
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