CN112383102A - 电池充电方法、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池充电方法、电子设备及存储介质。电池充电方法包括：配置不同的充电模式；使用不同的充电模式对电池进行充电；获取不同的充电模式下电池的负极电压数据；对所述负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定最优充电模式。本发明通过配置不同的充电模式(或充电工况)，使用不同的充电模式对电池进行充电，获取不同的充电模式下电池的负极电压数据，对负极电压数据进行分析，判断是否存在析锂风险，从而从不同的充电模式中确定最优充电模式，使用最优的充电模式对电池进行充电，可以快速充电，提高充电效率，且无析锂风险。
Description
技术领域
本发明涉及电池充电技术领域，尤其是涉及一种电池充电方法、电子设备及存储介质。
背景技术
现有的部分电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，例如锂离子电池，被广泛地应用到电动车、3C、储能等领域。随着电动车的普及，人们对续航里程、使用寿命、安全等提出了更高的要求。充电技术是电动汽车推广使用的重要环节，不合理的充电策略会影响电池性能发挥，容量衰减，电池寿命缩短，甚至有安全危害。因此，开发合理的充电策略尤为重要。
锂离子电池的充电方法按照充电效率一般可分为常规充电和快速充电。其中，常规充电包括恒流充电、恒压充电、阶段充电等；快速充电包括脉冲充电等。与常规的恒流充电相比，脉冲充电能以较大的电流充电，提高充电功率，缩短充电时间，产热低，充电效率高。而且在停充或者放电期间电池的极化会被消除，使下一轮充电更顺利。
传统的BEV(BatteryElectricVehicle，纯电动车)动力电池一般采用使用区间恒流充电的方法，但是这并不适用于HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合动力汽车)和PHEV(Plug-in Hybrid Electric Vehicle，插电式混合动力汽车)的实际使用情况。相关技术中，有对充电进行优化的方案，但是仍然存在充电时间长、充电效率低的问题。因此，需要评估不同的充电方法，从而制定符合HEV、PHEV动力电池的充电工况。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池充电方法、电子设备及存储介质，能够从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式。
根据本发明的第一方面实施例的电池充电方法，包括：
配置不同的充电模式；
使用不同的充电模式对电池进行充电；
获取不同的充电模式下电池的负极电压数据；
对所述负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式。
根据本发明实施例的电池充电方法，至少具有如下有益效果：
本发明实施例通过配置不同的充电模式(或充电工况)，使用不同的充电模式对电池进行充电，获取不同的充电模式下电池的负极电压数据，对负极电压数据进行分析，判断是否存在析锂风险，从而从不同的充电模式中确定最优充电模式，使用最优的充电模式对电池进行充电，可以快速充电，提高充电效率，且无析锂风险。
根据本发明的一些实施例，所述充电模式包括以下至少两种：第一充电模式、第二充电模式和第三充电模式；
所述第一充电模式具体为：使用第一充电电流进行充电，充电后静置第一预设时间；其中，所述第一充电电流为最小充电单位时间不发生析锂的最大电流；
所述第二充电模式具体为：使用第二充电电流进行充电，充电后静置第二预设时间；其中，所述第二充电电流小于所述第一充电电流；
所述第三充电模式具体为：使用第三充电电流进行充电，充电后不静置；其中，所述第三充电电流为最大充电时间不发生析锂的最大电流。
根据本发明的一些实施例，所述第一预设时间等于总预设时间与所述第一充电模式的充电时间之差；
所述第二预设时间等于所述总预设时间与所述第二充电模式的充电时间之差；
所述第三充电模式的充电时间等于所述总预设时间。
根据本发明的一些实施例，不同的充电模式的平均充电电流一致，所述平均充电电流等于总充电容量除以总预设时间。
根据本发明的一些实施例，所述对电池进行充电，包括：
获取所述电池的SOC值；
根据所述电池的SOC值，分阶段进行充电和静置；
其中，每个阶段的充电时间相等，每个阶段的充电电流随着所述电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段的静置时间随着所述电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段均不发生析锂。
根据本发明的一些实施例，所述最小充电单位时间为2s。
根据本发明的一些实施例，所述对所述负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式，包括：
对所述负极电压数据进行分析；
获取所述负极电压数据最小的充电模式，确定为不发生析锂的最优充电模式。
根据本发明的一些实施例，所述电池为三电极电池。
根据本发明的第二方面实施例的电子设备，包括：
至少一个处理器，以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：
如第一方面所述的电池充电方法。
根据本发明的第三方面实施例的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行：
如第一方面所述的电池充电方法。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明一实施例提供的电池充电方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的电池充电方法的流程示意图；
图3为本发明另一实施例提供的电池充电方法的流程示意图；
图4为本发明一实施例提供的不同充电摸下下电池的负极电压曲线图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
首先对电池的析锂现象进行解释：析锂是指锂离子电池在充电过程中，锂离子会从正极脱嵌并嵌入负极。当从正极脱嵌的锂离子无法嵌入负极的话，锂离子就只能析出在负极表面，这就叫做析锂。从充电机制来看，析锂原因主要过充和快充。过充会造成负极没有足够的空间嵌入锂离子；快充会造成负极的锂离子无法及时嵌入负极，从而发生析锂。析锂不仅造成容量损失，还会形成刺破隔膜，造成电池短路，引发安全问题。
由于现有的充电工况不符合HEV、PHEV的实际使用情况，导致充电时间过长，功率过低。此外，不合理的充电工况还可能存在析锂风险，严重影响电池的使用寿命和安全。因此，需要评估不同的充电方法，从而制定符合HEV、PHEV动力电池的充电工况。
基于此，本发明提供了一种电池充电方法、电子设备及存储介质，主要目的在于从多种充电模式(或充电工况)中选择最优的充电模式，使用最优的充电模式对电池进行充电，可以快速充电，提高充电效率，且回避析锂风险。
第一方面，如图1所示，本发明提供了一种电池充电方法，包括：
步骤S100：配置不同的充电模式；
步骤S200：使用不同的充电模式对电池进行充电；
步骤S300：获取不同的充电模式下电池的负极电压数据；
步骤S400：对负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式。
在一些实施例中，配置不同的充电模式(或充电工况)，使用不同的充电模式对电池进行充电，获取不同的充电模式下电池的负极电压数据，对负极电压数据进行分析，判断是否存在析锂风险，从而从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式，使用最优的充电模式对电池进行充电，可以快速充电，提高充电效率，且无析锂风险。
在一些实施例中，充电模式包括以下至少两种：第一充电模式、第二充电模式和第三充电模式；
第一充电模式具体为：使用第一脉冲电流进行充电，充电后静置第一预设时间；其中，第一脉冲电流为充电时不发生析锂的最大电流；
第二充电模式具体为：使用第二脉冲电流进行充电，充电后静置第二预设时间；其中，第二脉冲电流小于所述最大的脉冲电流；
第三充电模式具体为：使用第三脉冲电流进行充电，充电后不静置；其中，第三脉冲电流为为充电时不发生析锂的最小电流。
在一些实施例中，配置多种不同的充电模式，对多种不同的充电模式进行评估，可以增加准确性。需要说明的是，由于本实施例的充电方法应用于电池充电，考虑到实际应用，每种充电模式最终充的总充电容量应一致，总预设时间(包括充电时间和静置时间)也应一致，才能评估出最优的充电方式。即充电时间长，则充电时间内的充电电流小、静置时间短；充电时间短，则充电时间内的充电电流大、静置时间长。具体的，充电模式可以包括以下至少两种：第一充电模式、第二充电模式和第三充电模式；
(1)第一充电模式具体为：使用第一充电电流进行充电，充电后静置第一预设时间；其中，第一充电电流为充电时不发生析锂的最大电流；
在一些实施例中，第一充电模式表示最大的充电电流(即最短脉冲充电时间内不发生析锂的最大电流)和最长的静置时间结合的充电模式。一般地，HEV电芯工作模式最短脉冲充电时间设定为2s。。由于充电时间最短，因此静置时间最长。
(2)第二充电模式具体为：使用第二充电电流进行充电，充电后静置第二预设时间；其中，第二充电电流小于第一充电电流；
在一些实施例中，第二充电模式表示适度的充电电流和适度的静置时间结合的充电模式。即，在第一充电模式的基础上，减小充电电流，相应的，充电时间增加，静置时间缩短。
(3)第三充电模式具体为：使用第三脉冲电流进行充电，充电后不静置；其中，第三脉冲电流为为充电时不发生析锂的最小电流。
在一些实施例中，第三充电模式表示最小的充电电流，即在没有静置时间条件下不析锂的最小电流。
可以理解的是，第二充电模式介于第一充电模式和第三充电模式这两种极端模式之间，因此，第二充电模式的充电电流和静置时间可以有多种实施方式，本发明对此不作限定。
在一些实施例中，第一预设时间等于总预设时间与第一充电模式的充电时间之差；
第二预设时间等于总预设时间与第二充电模式的充电时间之差；
第三充电模式的充电时间等于总预设时间。
在一些实施例中，如上述，第一充电模式的静置时间(第一预设时间)等于总预设时间与第一充电模式的充电时间之差。第二充电模式的静置时间(第二预设时间)等于总预设时间与第二充电模式的充电时间之差。第三充电模式由于不静置，充电时间等于总预设时间。
在一些实施例中，不同的充电模式的平均充电电流一致，平均充电电流等于总充电容量除以总预设时间。
在一些实施例中，如上述，每种充电模式下的平均充电电流等于总充电容量除以总预设时间。由于总充电容量一致，总预设时间也一致，因此，平均充电电流一致。
在一些实施例中，如图2所示，对电池进行充电，包括：
步骤S210：获取电池的SOC值；
步骤S220：根据电池的SOC值，分阶段进行充电和静置；
其中，每个阶段的充电时间相等，每个阶段的充电电流随着电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段的静置时间随着电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段均不发生析锂。
在一些实施例中，获取电池的SOC值，根据电池的SOC值，分阶段进行充电和静置。例如，按照电池的SOC值从40至60％、60至70％、70至80％、80至90％，分四个阶段进行充电和静置。每个阶段的充电时间相等，每个阶段的充电电流随着电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段的静置时间随着电池的SOC值的增加而逐渐减小，并且需要保证每个阶段均不发生析锂现象。具体的充电工况将在下面的应用示例进行详细说明。
在一些实施例中，如图3所示，对负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式，包括：
步骤S410：对负极电压数据进行分析；
步骤S420：获取负极电压数据最小的充电模式，确定为出不发生析锂的最优充电模式。
在一些实施例中，对电池的负极电压数据进行分析，获取负极电压数据最小的充电模式，确定为最优充电模式。原因在于：负极对锂电位(vs.Li/Li+)最小，表明越容易析锂，保证负极最小电位的充电模式不析锂，即可保证其它充电模式不会析锂。即该模式是最优的充电模式。
在一些实施例中，电池为三电极电池。
在一些实施例中，制备三电极电池的过程如下；
①用浓硫酸对铜丝进行预处理，去除表面氧化层；
②将铜丝放在电芯内部，同时用隔膜将其与正负极隔离开，后续按常规流程制作电芯；
③将伸出电池表面的铜丝通过锡焊固定在镍极耳上，制备成参比电极；
④采用20uA电流对参比电极进行恒流充电8h，使铜丝均匀镀锂，制备成三电极电池。
下面以一个具体的应用示例对本发明的电池充电方法进行说明：
表1
如表1所示，在25℃下，第一充电模式、第二充电模式、第三充电模式均按照电池的SOC值从40至60％、60至70％、70至80％、80至90％，分四个阶段进行充电和静置。
第一充电模式：电池的SOC值从40至60％阶段，以300A的充电电流充电2s，静置3.5s，并循环7次。电池的SOC值从60至70％阶段，以285A的充电电流充电2s，静置3.2s，并循环4次。电池的SOC值从70至80％阶段，以280A的充电电流充电2s，静置3.1s，并循环4次。电池的SOC值从80至90％阶段，以265A的充电电流充电2s，静置2.8s，并循环4次。
第二充电模式：电池的SOC值从40至60％阶段，以220A的充电电流充电2s，静置2.75s，并循环7次。电池的SOC值从60至70％阶段，以220A的充电电流充电2s，静置2.6s，并循环4次。电池的SOC值从70至80％阶段，以220A的充电电流充电2s，静置2.55s，并循环4次。电池的SOC值从80至90％阶段，以220A的充电电流充电2s，静置2.4s，并循环4次。
第三充电模式：电池的SOC值从40至90％阶段，均以110A的充电电流充电，总充电时间为98.9s，静置0s，循环1次。
获取第一充电模式、第二充电模式、第三充电模式下电池的负极电压曲线，如图4所示。从图4中可以看出，第一充电模式的负极电压最小，存在析锂风险，但是还未发生析锂现象；第三充电模式的负极电压最大，没有析锂风险；第二充电模式的负极电压介于第一充电模式和第三充电模式之间。因此，第一充电模式为最严格的充电模式。即只要第一充电模式未发生析锂，则第二充电模式和第三充电模式就不会发生析锂。此时，确定第一充电模式为最优充电模式。
第二方面，本发明提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器，以及，
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行：
如第一方面所述的电池充电方法。
在一些实施例中，电子设备可以是终端设备。终端设备可以为移动终端设备，也可以为非移动终端设备。移动终端设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机、上网本、个人数字助理等；非移动终端设备可以为个人计算机、电视机、柜员机或者自助机等；本发明实施方案不作具体限定。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令用于使计算机执行：
如第一方面所述的电池充电方法。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
Claims (10)
1.电池充电方法，其特征在于，包括：
配置不同的充电模式；
使用不同的充电模式对电池进行充电；
获取不同的充电模式下电池的负极电压数据；
对所述负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式。
2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述充电模式包括以下至少两种：第一充电模式、第二充电模式和第三充电模式；
所述第一充电模式具体为：使用第一充电电流进行充电，充电后静置第一预设时间；其中，所述第一充电电流为最小充电单位时间不发生析锂的最大电流；
所述第二充电模式具体为：使用第二充电电流进行充电，充电后静置第二预设时间；其中，所述第二充电电流小于所述第一充电电流；
所述第三充电模式具体为：使用第三充电电流进行充电，充电后不静置；其中，所述第三充电电流为最大充电时间不发生析锂的最大电流。
3.根据权利要求2所述的电池充电方法，其特征在于，所述第一预设时间等于总预设时间与所述第一充电模式的充电时间之差；
所述第二预设时间等于所述总预设时间与所述第二充电模式的充电时间之差；
所述第三充电模式的充电时间等于所述总预设时间。
4.根据权利要求3所述的电池充电方法，其特征在于，不同的充电模式的平均充电电流一致，所述平均充电电流等于总充电容量除以总预设时间。
5.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述对电池进行充电，包括：
获取所述电池的SOC值；
根据所述电池的SOC值，分阶段进行充电和静置；
其中，每个阶段的充电时间相等，每个阶段的充电电流随着所述电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段的静置时间随着所述电池的SOC值的增加而逐渐减小，每个阶段均不发生析锂。
6.根据权利要求2所述的电池充电方法，其特征在于，所述最小充电单位时间为2s。
7.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述对所述负极电压数据进行分析，以从不同的充电模式中确定出不发生析锂的最优充电模式，包括：
对所述负极电压数据进行分析；
获取所述负极电压数据最小的充电模式，确定为不发生析锂的最优充电模式。
8.根据权利要求1至7任一项所述的电池充电方法，其特征在于，所述电池为三电极电池。
9.电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行：
如权利要求1至8任一项所述的电池充电方法。
10.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存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行：
如权利要求1至8任一项所述的电池充电方法。
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