CN112193124A - 电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆 - Google Patents

电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆。方法包括：实时获取所述电池的当前电压、当前温度以及当前容量；根据所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率；按照所述目标充电倍率对所述电池进行充电。由于在确定电池的目标充电倍率时，不仅考虑到了电池的当前电压，而且考虑到了电池的当前温度和当前容量，从而可以采用与当前温度和当前容量相适应的充电速率对电池进行充电。这样，可以在保证电池充电速率的情况，减少对锂电池的损害，延长电池寿命，提升充电安全性。

Description

电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆
技术领域
本公开涉及电池管理领域，具体地，涉及一种电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆。
背景技术
目前动力电池被广泛应用到电动车辆上。现阶段，针对动力电池充电方法主要有恒流恒压、阶梯充电及脉冲充电。其中，各种充电方法主要考虑充电速率和充电安全，这样，在充电的过程中可能对电池造成损伤，影响电池的寿命。
发明内容
为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供一种电池充电方法，包括：
实时获取所述电池的当前电压、当前温度以及当前容量；
根据所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率；
按照所述目标充电倍率对所述电池进行充电。
可选地，所述根据所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率，包括：
根据所述当前电压和所述当前容量，确定所述电池的当前能量；
根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率。
可选地，在所述当前温度大于第一预设温度阈值时，所述根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率，包括：
根据预先建立的温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系，确定与所述当前温度所属温度区间和所述当前电压所属电压区间对应的第一充电倍率；
根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，确定与所述当前温度所属温度区间、所述当前电压所属电压区间以及所述当前能量所属电池能量区间对应的第二充电倍率；
将所述第一充电倍率和所述第二充电倍率中的最小值确定为所述电池的目标充电倍率。
可选地，在所述当前温度小于或等于第一预设温度阈值时，所述根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率，包括：
根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，将与所述当前温度所属温度区间、所述当前电压所属电压区间以及所述当前能量所属电池能量区间对应的充电倍率确定为所述电池的目标充电倍率。
可选地，所述方法还包括：
获取所述电池的当前能量；
若所述当前电压大于预设电压阈值，或所述当前能量大于预设能量阈值，则停止对所述电池充电。
可选地，所述方法还包括：
若所述当前温度大于第二预设温度阈值，则减小所述预设能量阈值。
第二方面，本公开提供一种电池充电装置，包括：
获取模块，用于实时获取所述电池的当前电压、当前温度以及当前容量；
确定模块，用于根据所述获取模块获取到的所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率；
充电模块，用于按照所述确定模块确定出的所述目标充电倍率对所述电池进行充电。
第三方面，本公开提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开第一方面提供的所述方法的步骤。
第四方面，本公开提供一种电池管理系统，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开第一方面提供的所述方法的步骤。
第五方面，本公开提供一种车辆，包括：电池以及本公开第四方面提供的所述电池管理系统。
在上述技术方案中，在确定电池的目标充电倍率时，不仅考虑到了电池的当前电压，而且考虑到了电池的当前温度和当前容量，从而可以采用与当前温度和当前容量相适应的充电速率对电池进行充电。这样，可以在保证电池充电速率的情况，减少对锂电池的损害，延长电池寿命，提升充电安全性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池充电方法的流程图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种电池电压和电池容量的变化曲线图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种电池充电方法的流程图。
图4是一示例性实施例示出的一种更新后的电池电压和电池容量的变化曲线图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种电池充电装置的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
电池的充电特性与温度相关，例如，低温充电时电池易发生析理而导致电池安全问题、电池容量随温度升高而增大、在高温充电时发生热失控的概率相对低温大。因此，在对电池进行充电时，不仅需要考虑充电速率和充电安全，而且需要保证对电池的损伤较小。基于此，本公开提供一种电池充电方法、装置、介质、电池管理系统及车辆。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池充电方法的流程图。如图1所示，该方法包括S101～S103。
在S101中，实时获取电池的当前电压、当前温度以及当前容量。
在本公开中，该方法可以应用于电池管理系统，可以适用于电池充电场景。并且，电池可以为电动车辆、电动船、电动飞机、游艇、鱼雷等电动设备上动力电池。
示例地，可以通过图2中所示的电池电压和电池容量的变化曲线a来确定与当前容量对应的当前电压。
在S102中，根据当前电压、当前温度以及当前容量，确定电池的目标充电倍率。
示例地，目标充电倍率为1.1，即按照1.1C的充电电流对电池进行充电，其中，C为电池的额定容量。
又示例地，目标充电倍率为0.6，即按照0.6C的充电电流对电池进行充电。
在S103中，按照目标充电倍率对电池进行充电。
在上述技术方案中，在确定电池的目标充电倍率时，不仅考虑到了电池的当前电压，而且考虑到了电池的当前温度和当前容量，从而可以采用与当前温度和当前容量相适应的充电速率对电池进行充电。这样，可以在保证电池充电速率的情况，减少对锂电池的损害，延长电池寿命，提升充电安全性。
下面针对上述S102中的根据当前电压、当前温度以及当前容量，确定电池的目标充电倍率的具体实施方式进行详细说明。具体来说，可以通过以下步骤来实现：
(1)根据当前电压和当前容量，确定电池的当前能量。
示例地，可以根据当前电压和当前容量，通过以下等式来确定电池的当前能量P：
Figure BDA0002709782900000051
其中，U(C)为电池容量为C时的电池电压；C1为电池的当前容量；U(C1)为电池的当前电压。即，可以将图2中所示的阴影区域A的面积、阴影区域B的面积之和确定为电池的当前能量，阴影区域A的面积表征电池开始充电前的能量，阴影区域B的面积表征从开始充电到当前时刻为电池充进去的能量。
(2)根据当前温度、当前电压以及当前能量，确定电池的目标充电倍率。
在本公开中，在电池的当前温度大于第一预设温度阈值(例如，40℃)时，可以通过以下方式来确定电池的目标充电倍率：
1)根据预先建立的温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系，确定与当前温度所属温度区间和当前电压所属电压区间对应的第一充电倍率。
示例地，预先建立的温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系如下表1中所示：
表1温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系表
Figure BDA0002709782900000061
2)根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，确定与当前温度所属温度区间、当前电压所属电压区间以及当前能量所属电池能量区间对应的第二充电倍率。
示例地，预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，如下表2中所示：
表2温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系表
Figure BDA0002709782900000071
由表2可知，在电压区间、能量区间相同的情况下，电池的当前温度越高，充电倍率相对越小。
3)将第一充电倍率和第二充电倍率中的最小值确定为电池的目标充电倍率。
示例地，第一预设温度阈值为40℃，电池的当前温度为46℃，当前电压为3.92V，电池的当前能量为223.9Wh，预先建立的温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系如上表1中所示，预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系如上表2中所示。
从上表1可知，当前温度46℃所属温度区间为[45.0,50.0)，当前电压3.92V所属电压区间为(3.85,3.95]，由表1可知，与温度区间[45.0,50.0)和电压区间(3.85,3.95]对应的充电倍率为1.1，即第一充电倍率为1.1。
从上表2可知，当前温度46℃所属温度区间为[45.0,50.0)，当前电压3.92V属于温度区间(3.89,3.99]，当前能量223.9Wh所属电池能量区间为[220.3,254.2)，由表2可知，与温度区间[45.0,50.0)、电压区间(3.89,3.99]以及电池能量区间[220.3,254.2)对应的充电倍率为0.8，即第二充电倍率为0.8。
因此，目标充电倍率为0.8。
另外，在当前温度小于或等于上述第一预设温度阈值时，可以通过以下方式来确定电池的目标充电倍率：
根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系(如上表2所示)，将与当前温度所属温度区间、当前电压所属电压区间以及当前能量所属电池能量区间对应的充电倍率确定为电池的目标充电倍率。
示例地，第一预设温度阈值为40℃，电池的当前温度为29℃，当前电压为3.84V，电池的当前能量为169.6Wh，预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系如上表2中所示。
从上表2可知，当前温度29℃所属温度区间为[25.0,30.0)，当前电压3.84V属于温度区间(3.79,3.84]，当前能量169.6Wh所属电池能量区间为[168.9,184.7)，由表2可知，与温度区间[25.0,30.0)、电压区间(3.79,3.84]以及电池能量区间[168.9,184.7)对应的充电倍率为1.1，即目标充电倍率为1.1。
此外，电池在高温、高能量时更容易发生副反应，这样，电池更容易发生热失控，导致电池寿命迅速衰减。因此，为了避免电池受损，以延长电池寿命，在电池的当前能量大于预设能量阈值时，即可停止充电。即，电池充电停止条件需要考虑电池的当前能量。具体来说，如图3所示，上述方法还包括S104～S106。
在S104中，获取电池的当前能量。
在本公开中，可以按照上述步骤(1)那样，根据电池的当前电压和当前容量，确定电池的当前能量。或者，直接获取上述通过步骤(1)确定出的电池的当前能量。
在S105中，判定当前电压是否大于预设电压阈值，或当前能量是否大于预设能量阈值。
若电池的当前电压大于预设电压阈值(例如，4.3V)，或者电池的当前能量大于预设能量阈值(例如，2000Ah)，则执行S106；若电池的当前电压小于或等于预设电压阈值、且电池的当前能量小于或等于预设能量阈值，则返回S101。
其中，预设能量阈值可以根据电池的标称电压和标称容量(即额定容量C)来确定。
在S106中，停止对电池充电。
此外，在电池的当前温度大于第二预设温度阈值(例如，45℃)的情况下，可以减小预设能量阈值，以避免高温、高能量发生的副反应，从而降低电池发生热失控的概率和电池寿命衰减的速度，进而提升电池充电安全。
考虑到电池在使用过程中会发生容量衰减，从而导致电池的最大能量低于预先设置的电池能量(及预设能量阈值)，故可以定期标定上述预设能量阈值。这样，可以避免电池过充，以进一步降低电池发生热失控的概率和电池寿命衰减的速度，进一步提升电池充电安全。
具体来说，可以通过以下方式来标定上述预设能量阈值：将电池充满，然后控制电池放电，期间，监测电池的放电能量，这样，电池所能释放出的最大能量即为预设能量阈值。
另外，由于电池在使用过程中会发生容量衰减，这样，预先建立的电池电压与电池容量的变化曲线会发生改变，因此，可以根据电池的容量的变化情况，更新上述变化曲线，以提升电池的当前能量的计算精度。示例地，更新后的变化曲线可以例如是图4中所示的曲线b或者曲线c。
图5是根据一示例性实施例示出的一种电池充电装置的框图。如图5所示，该装置500包括：获取模块501，用于实时获取所述电池的当前电压、当前温度以及当前容量；确定模块502，用于根据所述获取模块501获取到的所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率；充电模块503，用于按照所述确定模块502确定出的所述目标充电倍率对所述电池进行充电。
在上述技术方案中，在确定电池的目标充电倍率时，不仅考虑到了电池的当前电压，而且考虑到了电池的当前温度和当前容量，从而可以采用与当前温度和当前容量相适应的充电速率对电池进行充电。这样，可以在保证电池充电速率的情况，减少对锂电池的损害，延长电池寿命，提升充电安全性。
可选地，所述确定模块502包括：第一确定子模块，用于根据所述当前电压和所述当前容量，确定所述电池的当前能量；第二确定子模块，用于根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率。
可选地，在所述当前温度大于第一预设温度阈值时，所述第二确定子模块包括：第一充电倍率确定子模块，用于根据预先建立的温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系，确定与所述当前温度所属温度区间和所述当前电压所属电压区间对应的第一充电倍率；第二充电倍率确定子模块，用于根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，确定与所述当前温度所属温度区间、所述当前电压所属电压区间以及所述当前能量所属电池能量区间对应的第二充电倍率；目标充电倍率确定子模块，用于将所述第一充电倍率和所述第二充电倍率中的最小值确定为所述电池的目标充电倍率。
可选地，在所述当前温度小于或等于第一预设温度阈值时，所述第二确定子模块，用于根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，将与所述当前温度所属温度区间、所述当前电压所属电压区间以及所述当前能量所属电池能量区间对应的充电倍率确定为所述电池的目标充电倍率。
可选地，所述装置500还包括：当前能量获取模块，用于获取所述电池的当前能量；停止充电模块，用于若所述当前电压大于预设电压阈值，或所述当前能量大于预设能量阈值，则停止对所述电池充电。
可选地，所述装置500还包括：更新模块，用于若所述当前温度大于第二预设温度阈值，则减小所述预设能量阈值。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本公开还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本公开提供的上述电池充电方法的步骤。
本公开还提供一种电池管理系统，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开提供的上述电池充电方法的步骤。
本公开还提供一种车辆，包括：电池以及本公开提供的上述电池管理系统。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种电池充电方法，其特征在于，包括：
实时获取所述电池的当前电压、当前温度以及当前容量；
根据所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率；
按照所述目标充电倍率对所述电池进行充电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率，包括：
根据所述当前电压和所述当前容量，确定所述电池的当前能量；
根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率。
3.根据权利要2所述的方法，其特征在于，在所述当前温度大于第一预设温度阈值时，所述根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率，包括：
根据预先建立的温度区间、电压区间以及充电倍率的对应关系，确定与所述当前温度所属温度区间和所述当前电压所属电压区间对应的第一充电倍率；
根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，确定与所述当前温度所属温度区间、所述当前电压所属电压区间以及所述当前能量所属电池能量区间对应的第二充电倍率；
将所述第一充电倍率和所述第二充电倍率中的最小值确定为所述电池的目标充电倍率。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述当前温度小于或等于第一预设温度阈值时，所述根据所述当前温度、所述当前电压以及所述当前能量，确定所述电池的目标充电倍率，包括：
根据预先建立的温度区间、电压区间、电池能量区间以及充电倍率的对应关系，将与所述当前温度所属温度区间、所述当前电压所属电压区间以及所述当前能量所属电池能量区间对应的充电倍率确定为所述电池的目标充电倍率。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述电池的当前能量；
若所述当前电压大于预设电压阈值，或所述当前能量大于预设能量阈值，则停止对所述电池充电。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述当前温度大于第二预设温度阈值，则减小所述预设能量阈值。
7.一种电池充电装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于实时获取所述电池的当前电压、当前温度以及当前容量；
确定模块，用于根据所述获取模块获取到的所述当前电压、所述当前温度以及所述当前容量，确定所述电池的目标充电倍率；
充电模块，用于按照所述确定模块确定出的所述目标充电倍率对所述电池进行充电。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
9.一种电池管理系统，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
10.一种车辆，其特征在于，包括：电池以及根据权利要求9所述的电池管理系统。
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