CN112740500A - 充电方法、电子装置以及存储介质 - Google Patents

充电方法、电子装置以及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施方式提供一种充电方法，包括以下步骤：在第m次充放电循环中，以第一充电电流对所述电池进行恒流充电至第一荷电状态，所述电池具有相应的第一截止电压；以第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二荷电状态，所述电池具有恒流充电截止时的第二截止电压；以所述第二截止电压对所述电池进行恒压充电至满充状态。根据本申请提供的电池的充电方法、电子装置以及存储介质，可以缩短电池的满充时间，并且还可确保电池不发生过充电。

Description

充电方法、电子装置以及存储介质
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池的充电方法、电子装置以及存储介质。
背景技术
目前，普遍应用在锂电池上的充电方法是通过预设的恒定电流对锂离子电池持续充电至某一电压(可以理解为充电限制电压)后，再以此电压对锂离子电池恒压充电至满充状态。在此情况下，随着电池的充电循环次数以及使用时间的增加，电池的阻抗增大，将会使得电池的恒流充电的时间缩短及恒压充电的时间延长，从而导致电池的总充电时间越来越长。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种充电方法、电子装置以及存储介质，可以缩短电池的满充时间，并且还可确保电池不发生过充电。
本申请一实施方式提供一种电池的充电方法，所述充电方法包括：
在第m次充放电循环中，以第一充电电流Im对所述电池进行恒流充电至第一荷电状态SOC1，所述电池具有相应的第一截止电压V1；以第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二荷电状态SOC2，所述电池具有恒流充电截止时的第二截止电压V2；以所述第二截止电压V2对所述电池进行恒压充电至满充状态；其中，Im＝In+k×In，0＜k≤1，n为大于等于0的整数，m为1、2、…、x且大于n的任意两个以上整数，k在至少两次充放电循环中的数值不相同，In为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的恒流充电阶段的充电电流或预设值，所述第n次充放电循环中的恒流充电阶段为仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至充电限制电压Ucl或仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第三荷电状态SOC3，且具有与所述第三荷电状态SOC3相对应的第三截止电压V3，SOC1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的荷电状态，其中SOC1≤SOC3+S，SOC3-S≤SOC2≤SOC3+S≤100％，0≤S≤10％。
根据本申请的一些实施方式，SOC3还可以是与所述电池相同的另一电池在所述第n次充放电循环中恒流充电阶段截止时的荷电状态或预设值。
根据本申请的一些实施方式，所述k满足以下公式：k＝k1×m+k2，0≤k1≤0.001，0≤k2≤0.2。
根据本申请的一些实施方式，所述第一充电电流Im满足以下公式：Im＝In+(Um-1-Un)/Ra，m＞1；或Im＝Im-1+(Um-1-Um-2)/Ra，m＞2；其中，Un为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第一阳极电位，Um-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第二阳极电位，Ra为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的阳极阻抗，Im-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的充电电流或预设值，Um-2为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第三阳极电位。
根据本申请的一些实施方式，以所述第一充电电流Im对电池进行恒流充电至所述第一荷电状态SOC1时的电池容量为Qm，Qm＝SOC1×Q，Q为所述电池当前的实际容量。
根据本申请的一些实施方式，所述充电方法还包括：以所述第一截止电压V1对所述电池进行恒压充电至所述第二充电电流In。
根据本申请的一些实施方式，所述充电方法还包括：比较所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl的大小；及根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
根据本申请的一些实施方式，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：第一充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三截止电压V3小于所述充电限制电压Ucl，以所述第二充电电流In继续对所述电池进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1；第二充电步骤：进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至所述第三荷电状态SOC3，所述电池具有相应的所述第三截止电压V3；及重复步骤：重复执行所述第一充电步骤和所述第二充电步骤，直至所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl。
根据本申请的一些实施方式，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤还包括：当所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl，以所述第三截止电压V3对所述电池进行恒压充电至满充状态，且获取所述第一荷电状态SOC1和计算所述第一充电电流Im。
根据本申请的一些实施方式，所述充电方法还包括：获取所述电池在第n次充放电循环中恒流充电至电池电压为所述充电限制电压Ucl时的第四荷电状态SOC4；比较所述第三荷电状态SOC3与所述第四荷电状态SOC4的大小；及根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
根据本申请的一些实施方式，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述所述第三荷电状态SOC3小于第四荷电状态SOC4，进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，所述电池具有相应的所述第四荷电状态SOC4，以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1；及重复步骤：重复执行所述充电步骤，直至所述第三荷电状态SOC3大于或等于所述第四荷电状态SOC4。
根据本申请的一些实施方式，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：当所述第三荷电状态SOC3大于或等于所述第四荷电状态SOC4，获取所述第一荷电状态SOC1和计算所述第一充电电流Im。
本申请另一实施方式提供一种电池的充电方法，所述充电方法包括：在第m次充放电循环中，以第一充电电流Im对所述电池进行恒流充电至第一截止电压V1；以第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二截止电压V2，以所述第二截止电压V2对所述电池进行恒压充电至满充状态；其中，Im＝In+k×In，0＜k≤1，k＝k1×m+k2，0≤k1≤0.002，0≤k2≤1，k在至少两次充放电循环中的数值不相同，In为预设值，或者In为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的恒流充电阶段的充电电流，所述第n次充放电循环中的恒流充电阶段为仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第三截止电压V3，其中，V1＝Ucl+b，V2＝Ucl+b，0≤b≤0.5，Ucl为所述电池或所述另一电池的充电限制电压或预设值，n为大于等于0的整数，m为1、2、…、x且大于n的任意两个以上整数，b在至少两次充放电循环中的数值不相同。
根据本申请的一些实施方式，所述第一充电电流Im满足以下公式：Im＝In+(Um-1-Un)/Ra，m＞1；或Im＝Im-1+(Um-1-Um-2)/Ra，m＞2；其中，Un为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第一阳极电位，Um-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第二阳极电位，Ra为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的阳极阻抗，Im-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的充电电流或预设值，Um-2为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第三阳极电位。
根据本申请的一些实施方式，所述b满足以下公式：b＝b1×m+b2，0≤b1≤0.0005，0≤b2≤0.1。
根据本申请的一些实施方式，所述第一截止电压V1还通过以下方法获得：获取所述电池在第m-1次充放电循环中的电池阻抗R；及根据所述充电限制电压Ucl、所述电池阻抗R、所述第一充电电流Im以及所述第二充电电流In确定所述第一截止电压V1。
根据本申请的一些实施方式，所述第一截止电压V1满足以下公式：V1＝Ucl+R×(Im-In)。
根据本申请的一些实施方式，所述第二截止电压V2和V3分别满足以下公式：V2＝OCV1+(Ucl-OCV1)×K1，其中，OCV1为所述电池或所述另一电池在第x次充放电循环中的恒流充电阶段截止时的第一开路电压，K1为所述电池或所述另一电池的阻抗增长率，1≤x＜m-1；及V3＝OCV2+(Ucl-OCV2)×K2，其中，OCV2为所述电池或所述另一电池在第y次充放电循环中的恒流充电阶段截止时的第二开路电压，K2为所述电池或所述另一电池的阻抗增长率，1≤y＜n-1。
根据本申请的一些实施方式，所述充电方法还包括：以所述第一截止电压V1对所述电池进行恒压充电至所述第二充电电流In。
根据本申请的一些实施方式，所述充电方法还包括：比较所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl的大小；及根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
根据本申请的一些实施方式，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：第一充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三截止电压V3小于所述充电限制电压Ucl，以所述第二充电电流In继续对所述电池进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1；第二充电步骤：进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至所述第三截止电压V3；及重复步骤：重复执行所述第一充电步骤和所述第二充电步骤，直至所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl。
根据本申请的一些实施方式，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤还包括：当所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl，以所述第三截止电压V3对所述电池进行恒压充电至满充状态，且计算所述第一充电电流Im。
本申请一实施方式提供一种电子装置，所述电子装置包括：电池和处理器，所述处理器用于加载并执行如上述所述的充电方法。
本申请一实施方式提供一种存储介质，其上存储有至少一条计算机指令，所述计算机指令由处理器加载并用于执行如上所述的电池的充电方法。
本申请实施方式提供的电池的充电方法通过提高电池在恒流阶段的充电电流来缩短电池的恒流充电时间，进而可以缩短电池的总充电时间。另外，本申请实施方式提供的充电方法还可以通过提高电池在恒流阶段的截止电压，进而可以进一步缩短电池的总充电时间。如此，本申请实施方式提供的电池的充电方法、电子装置以及存储介质，可以缩短电池的满充时间，并且还可确保电池不发生过充电。
附图说明
图1是根据本申请一实施方式的电子装置的结构示意图。
图2是根据本申请一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图3是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图4是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图
图5是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图6是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图7是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图8是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图9是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图10是根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图。
图11是根据本申请一实施方式的充电系统的模块图。
主要元件符号说明
电子装置 100
充电系统 10
处理器 11
电池 13
获取模块 101
比较模块 102
确定模块 103
恒流充电模块 104
恒压充电模块 105
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
请参阅图1，充电系统10运行于电子装置100中。所述电子装置100包括，但不仅限于，处理器11以及电池13，上述元件之间可以通过总线连接，也可以直接连接。
需要说明的是，图1仅为举例说明电子装置100。在其他实施方式中，电子装置100也可以包括更多或者更少的元件，或者具有不同的元件配置。所述电子装置100可以为电动摩托、电动单车、电动汽车、手机、平板电脑、个数数字助理、个人电脑，或者任何其他适合的可充电式设备。
在一个实施方式中，所述电池13为可充电电池，用于给所述电子装置100提供电能。例如，所述电池13可以是铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池或锂聚合物电池等。所述电池13通过充电系统10与所述处理器11逻辑相连，从而通过所述充电系统10实现充电、放电以及功耗管理等功能。所述电池13包括电芯(图未示)。
请参阅图2，图2为根据本申请一实施方式的电池的充电方法的流程图，该充电方法中的恒流充电阶段以荷电状态(SOC，stage of charge)来截止。所述电池的充电方法可以包括以下步骤：
步骤S21：在第m次充放电循环中，以第一充电电流Im对所述电池进行恒流充电至第一荷电状态SOC1。
在第m次充放电循环中，本实施方式的所述充电系统10以第一充电电流Im对所述电池13进行恒流充电至第一荷电状态SOC1。其中，所述电池13具有相应的第一截止电压V1。
本实施方式中，所述SOC1为所述电池13或与所述电池13相同的另一电池(如相同型号的电池)在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的荷电状态。其中，Ucl可理解为如背景技术所述的充电限制电压，或者电池产品信息上写的充电限制电压。
本实施方式中，所述Im满足以下公式：
Im＝In+k×In (1)
其中，0＜k≤1，k能够随充放电循环数的不同而变化，即在不同的充放电循环中，k值可以不相同，得到的第一充电电流Im也不相同；或者说，在不同的充放电循环中，第一充电电流Im可以相同，也可以不相同。
n为大于等于0的整数，m为1、2、…、x且大于n的任意两个以上整数，k在至少两次充放电循环中的数值不相同，即在至少两次充放电循环中，所采用的第一充电电流Im不相同。
在本实施方式中，所述k满足以下公式：
k＝k1×m+k2 (2)
其中，0≤k1≤0.001，0≤k2≤0.2。公式(2)说明k值可以随循环数m变化，即在不同的充放电循环中，k值可以相同，也可以不相同。
在一较佳实施方式中，所述In为所述电池13或与所述电池13相同的另一电池(如相同型号的电池)在第n次充放电循环中的恒流充电阶段的充电电流。在另一较佳实施方式中，所述第二充电电流In也可为预设值。
在一实施方式中，所述充电系统10以所述第一充电电流Im对所述电池13进行恒流充电至所述第一荷电状态SOC1时的电池容量为Qm。
在本实施方式中，所述Qm满足以下公式：
Qm＝SOC1×Q (3)
其中，Q为所述电池13当前的实际容量。
在本实施方式中，所述充电系统10还用于获取所述电池13在各充放电循环中的放电容量或当前实际容量。
具体地，所述电池13在各个充放电循环中的当前实际容量为所述电池13在相应的充放电循环中的真实电池容量，即所述电池13在各个循环过程中，将电池13满充状态至满放状态的最大容量，所述放电容量可通过电量计来测量。
其中，所述充电系统10获取所述电池13在各个充放电循环中的实际容量，并记录电池的温度及倍率等，根据已知的不同温度以及不同倍率间容量的对应关系，对所述电池13的实际容量进行转换计算，进而获取所述电池13的实际充电温度以及充电倍率下的最大容量。该最大容量即为上述的实际容量。
所述电池13的实际容量会随着所述电池13的使用时间或者充放电循环次数的增加而变化，电池的实际容量与电芯的老化衰退具有直接的关系。由此，所述充电系统10可获取所述电池13在各个充放电循环中的实际容量。
在另一实施方式中，在所述充电系统10以所述第一充电电流Im对所述电池13进行恒流充电至所述第一荷电状态SOC1时，所述充电系统10还将以所述第一截止电压V1对所述电池13进行恒压充电至第二充电电流In。
步骤S22：以第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二荷电状态SOC2。
具体而言，所述充电系统10将以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至第二荷电状态SOC2。其中，所述电池13具有恒流充电截止时的第二截止电压V2。
所述第n次充放电循环中的恒流充电阶段为仅以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至充电限制电压Ucl或仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第三荷电状态SOC3，且具有与所述第三荷电状态SOC3相对应的第三截止电压V3。即在第n次充放电循环中的恒流充电阶段可以是仅以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至第三荷电状态SOC3，也可以是采用常规方法(恒流充电至充电限制电压Ucl)对电池13充电至充电限制电压Ucl。其中，SOC1≤SOC3+S，SOC3-S≤SOC2≤SOC3+S≤100％，0≤S≤10％。在其它实施方式中，0≤S≤5％。
在一较佳实施方式中，所述第三荷电状态SOC3可以是与所述电池13相同的另一电池(即型号相同的电池)在所述第n次充放电循环中恒流充电阶段截止时的荷电状态。在另一较佳实施方式中，所述第三荷电状态SOC3也可为预设值。
步骤S23：以所述第二截止电压V2对所述电池进行恒压充电至满充状态。
具体来说，在第m次充放电循环中，当所述充电系统10以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至第二荷电状态SOC2时，所述充电系统10将以所述第二截止电压V2对所述电池13进行恒压充电至满充状态，以保证所述电池13不发生析锂且电池不发生过充电现象。
请参阅图3，在另一种实施方式中，所述充电系统10还可通过以下步骤来确定所述电池13在第m次充放电循环时的第一充电电流Im，具体步骤如下：
步骤S31：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的第一阳极电位Un。
具体来说，所述充电系统10用于获取所述电池13在第n次充放电循环中的阳极无极化充电曲线、阳极阻抗以及所述电池13在恒流充电阶段截止时对应的第二充电电流In。
在一较佳实施方式中，可通过阻抗测试得到所述电池13或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的阳极阻抗Ra。
在本实施方式中，所述阳极无极化充电曲线可表示为使用小倍率(如0.01C)对所述电池13进行充电，在此充电过程中，所述电池13的荷电状态和与其相对应的阳极电位之间的映射关系。
由此，所述充电系统10可根据所述阳极无极化充电曲线来获取所述电池13或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl(可理解为背景技术中所述的充电限制电压)时对应的第一阳极电位Un。
步骤S32：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的第二阳极电位Um-1。
具体地，所述充电系统10用于获取所述电池13在第n次充放电循环中的阳极无极化充电曲线及阳极阻抗Ra。所述充电系统10可根据所述阳极无极化充电曲线来获取所述电池13或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时对应的第二阳极电位Um-1。
步骤S33：根据所述第一阳极电位Un、所述第二阳极电位Um-1、所述阳极阻抗Ra以及所述第二充电电流In来计算所述电池13在第m次充放电循环时的所述第一充电电流Im。
在一实施方式中，所述充电系统10可根据所述第一阳极电位Un、所述第二阳极电位Um-1、所述阳极阻抗Ra以及所述第二充电电流In来计算所述电池在第m次充放电循环时的第一充电电流Im，并以所述第一充电电流Im来对所述电池13进行充电。具体来说，可以根据如下公式计算得到所述第一充电电流Im：
Im＝In+(Um-1-Un)/Ra (4)
其中，m大于1，由此，所述充电系统10可根据计算公式(4)得到所述第一充电电流Im，进而可根据所确定的第一充电电流Im对所述电池13进行充电。
请参阅图4，在另一种实施方式中，所述充电系统10还可以通过以下步骤来确定所述电池13在第m次充放电循环时的第一充电电流Im，具体步骤如下：
步骤S41：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的第三充电电流Im-1。
在一实施方式中，所述充电系统10用于获取所述电池13或与所述电池13相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的第三充电电流Im-1。在另一较佳实施方式中，所述第三充电电流Im-1也可为预设值。
步骤S42：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的第二阳极电位Um-1。
具体地，所述充电系统10用于获取所述电池13在第n次充放电循环中的阳极无极化充电曲线及阳极阻抗Ra。
进一步地，所述充电系统10可根据所述阳极无极化充电曲线来获取所述电池13或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时对应的第二阳极电位Um-1。
步骤S43：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的第三阳极电位Um-2。
在本实施方式中，所述充电系统10可用于根据所述阳极无极化充电曲线来获取所述电池13或与所述电池相同的另一电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时对应的第三阳极电位Um-2。
步骤S44：根据所述第二阳极电位Um-1、所述第三阳极电位Um-2、所述阳极阻抗Ra以及所述第三充电电流Im-1来计算所述电池13在第m次充放电循环时的所述第一充电电流Im。
在一实施方式中，所述充电系统10可根据所述第二阳极电位Um-1、所述第三阳极电位Um-2、所述阳极阻抗Ra以及所述第三充电电流Im-1来计算所述电池在第m次充放电循环时的第一充电电流Im，并以所述第一充电电流Im来对所述电池13进行充电。其中，阳极阻抗Ra可通过三电极来测得，且可预先存储在存储器或处理器中。具体来说，可以根据如下公式计算得到所述第一充电电流Im：
Im＝Im-1+(Um-1-Um-2)/Ra (5)
其中，m大于2，由此，所述充电系统10可根据计算公式(5)得到所述第一充电电流Im，进而可根据所确定的第一充电电流Im对所述电池13进行充电。
请参阅图5，在一实施方式中，所述充电系统10可以通过以下步骤来确定所述电池13在第m次充放电循环之前的充电方式，具体步骤如下：
步骤S51：比较所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl的大小，以得到比较结果。
在本实施方式中，在所述电池13的充电过程中，所述充电系统10将会比较所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl的大小。
步骤S52：根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
所述充电系统10用于根据所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl之间的比较结果来确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
本实施方式中，当所述第三截止电压V3小于所述充电限制电压Ucl时，所述充电系统10将会采用以下步骤对所述电池13进行充电，具体步骤如下：
第一充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三截止电压V3小于所述充电限制电压Ucl时，所述充电系统10将以所述第二充电电流In继续对所述电池13进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，接着，所述充电系统10将会以所述充电限制电压Ucl对所述电池13进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1。
第二充电步骤：进入到下一个充放电循环，所述充电系统10将以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至所述第三荷电状态SOC3，其中，所述电池13具有相应的所述第三截止电压V3。
重复步骤：所述充电系统10将会重复执行所述第一充电步骤和所述第二充电步骤，直至所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl。
本实施方式中，当所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl时，所述充电系统10将会以所述第三截止电压V3对所述电池13进行恒压充电至满充状态。此外，所述充电系统10还将获取所述第一荷电状态SOC1和计算所述第一充电电流Im。
请参阅图6，在另一种实施方式中，所述充电系统10还可以通过以下步骤来确定所述电池13在第m次充放电循环之前的充电方式，具体步骤如下：
步骤S61：获取所述电池在第n次充放电循环中恒流充电至电池电压为所述充电限制电压Ucl时的第四荷电状态SOC4。
在本实施方式中，所述充电系统10将获取所述电池13在第n次充放电循环中恒流充电至电池电压为所述充电限制电压Ucl时的第四荷电状态SOC4。
步骤S62：比较所述第三荷电状态SOC3与所述第四荷电状态SOC4的大小。
在本实施方式中，在所述电池13的充电过程中，所述充电系统10将会比较所述第三荷电状态SOC3与所述第四荷电状态SOC4的大小。
步骤S63：根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
所述充电系统10用于根据所述第三荷电状态SOC3与所述第四荷电状态SOC4之间的比较结果来确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
在本实施方式中，当所述第三荷电状态SOC3小于所述第四荷电状态SOC4时，所述充电系统10将会采用以下步骤对所述电池13进行充电，具体步骤如下：
充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三荷电状态SOC3小于所述第四荷电状态SOC4，进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，所述电池具有相应的所述第四荷电状态SOC4。接着，再以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1。
重复步骤：重复执行所述充电步骤，直至所述第三荷电状态SOC3大于或等于所述第四荷电状态SOC4。
在本实施方式中，当所述第三荷电状态SOC3大于或等于所述第四荷电状态SOC4时，所述充电系统10还将获取所述第一荷电状态SOC1和计算所述第一充电电流Im。
请参阅图7，图7为根据本申请另一实施方式的电池的充电方法的流程图，该充电方法中的恒流充电阶段以电压来截止。本实施方式的充电方法可以包括以下步骤：
步骤S71：在第m次充放电循环中，以第一充电电流Im对所述电池进行恒流充电至第一截止电压V1。
在第m次充放电循环中，本实施方式的所述充电系统10利用所述第一充电电流Im对所述电池13进行恒流充电至所述第一截止电压V1。
在本实施方式中，所述第一充电电流Im满足以下公式：
Im＝In+k×In (6)
其中，0＜k≤1，k在至少两次充放电循环中的数值不相同。
在本实施方式中，所述k满足以下公式：
k＝k1×m+k2 (7)
其中，0≤k1≤0.002，0≤k2≤1。公式(7)可说明k值可以随循环数m变化，即在不同的充放电循环中，k值可以相同，也可以不相同。
在另一实施方式中，所述充电系统10还可以以所述第一截止电压V1来对所述电池13进行恒压充电至第二充电电流In。
步骤S72：以第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二截止电压V2。
在本实施方式中，所述充电系统10将以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至第二截止电压V2。
本实施方式中，所述In为所述电池13或与所述电池13相同的另一电池(如相同型号的电池)在第n次充放电循环中的恒流充电阶段的充电电流，所述第n次充放电循环中的恒流充电阶段为以所述第二充电电流In对所述电池13进行恒流充电至第三截止电压V3。在另一实施方式中，所述第二充电电流In也可为预设值。
本实施方式中，所述第一截止电压V1及第二截止电压V2可分别满足以下公式：
V1＝Ucl+b (8)
V2＝Ucl+b (9)
其中，0≤b≤0.5，b在至少两次充放电循环中的数值不相同。
所述Ucl为所述电池13或与所述电池相同的另一电池的充电限制电压或预设值，n为大于等于0的整数，m为1、2、…、x且大于n的任意两个以上整数。
本实施方式中，所述b满足以下公式：
b＝b1×m+b2 (10)
其中，0≤b1≤0.0005，0≤b2≤0.1。公式(10)可说明b值可以随循环数m变化，即在不同的充放电循环中，b值可以相同，也可以不相同。
步骤S73：以所述第二截止电压V2对所述电池进行恒压充电至满充状态。
在本实施方式中，所述充电系统10将以所述第二截止电压V2对所述电池13进行恒压充电至满充状态。
请参阅图8，在另一实施方式中，所述充电系统10还可通过以下步骤来确定所述第一截止电压V1，具体步骤如下：
步骤S81：获取所述电池在第m-1次充放电循环中的电池阻抗R。
在一实施方式中，所述充电系统10用于获取所述电池13在第m-1次充放电循环中的电池阻抗R。
步骤S82：根据所述充电限制电压Ucl、所述电池阻抗R、所述第一充电电流Im以及所述第二充电电流In确定所述电池的第一截止电压V1。
具体地，在一实施方式中，所述充电系统10可根据如下公式计算得到所述第一截止电压V1：
V1＝Ucl+R×(Im-In) (11)
其中，R为所述电池在第m-1次充放电循环中的电池阻抗，可以是充电过程中的电池阻抗，也可以是放电过程中的电池阻抗。由此，所述充电系统10可根据公式(11)计算得到所述第一截止电压V1，进而在第m次充放电循环中可使用所述第一截止电压V1来截止所述电池13的恒流充电阶段。
请参阅图9，在另一实施方式中，所述充电系统10还可通过以下步骤来确定所述第二截止电压V2，具体步骤如下：
步骤S91：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第x次充放电循环中恒流充电阶段截止时的第一开路电压OCV1，其中1≤x＜m-1。
在一实施方式中，所述充电系统10将获取所述电池在第n次充放电循环中恒流充电阶段截止时的开路电压OCV1。
具体来说，所述充电系统10将会获取所述电池13或与所述电池相同的另一电池的第一开路电压与荷电状态的对应关系及电池电压与荷电状态的对应关系。
进一步地，所述充电系统10还将根据所述电池13的开路电压与荷电状态的对应关系以及电池电压与荷电状态的对应关系，来获取所述电池13在第x次充放电循环中且在不同温度对应充电倍率下的恒流充电阶段截止时的第一开路电压OCV1。即充电系统10根据上述两个对应关系获取电池13在第x次充放电循环中且在该环境温度对应的充电倍率下的第一开路电压OCV1。
其中，所述电池13的开路电压与荷电状态的对应关系描述的是：在对所述电池13在进行充电之前，采集电池的开路电压以及荷电状态，并预先建立电池的开路电压与其荷电状态之间的映射关系。所述电池13的电池电压与荷电状态的对应关系描述的是：在对所述电池13在进行充电之前，采集电池的电压以及荷电状态，并预先建立电池的电压与其荷电状态之间的映射关系。
由此，可以获得电池在各个充放电循环中的不同温度下恒流充电阶段截止时的第一开路电压OCV1。
步骤S92：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池的阻抗增长率K1。
具体来说，在本实施方式中，所述充电系统10将获取所述电池13在第x次充放电循环中且在不同温度下的电池阻抗，记为第一电池阻抗R1。
由此，所述充电系统10可以获得电池在不同温度下的任意荷电状态下的电池阻抗。
在本实施方式中，所述充电系统10还将会获取所述电池13在第m-1次充放电循环中的电池阻抗，记为第二电池阻抗R2，其中1≤x＜m-1。
所述充电系统10可根据所述第一电池阻抗R1以及所述第二电池阻抗R2确定所述电池13的阻抗增长率。
具体而言，所述充电系统10通过获取在相同温度和荷电状态下的所述第一电池阻抗R1与所述第二电池阻抗R2，来确定所述电池13的阻抗增长率K1。
在本实施方式中，所述电池13的阻抗增长率记为K1，则K1满足以下公式：
K1＝R2/R1 (12)
步骤S93：根据所述开路电压OCV1及所述阻抗增长率K1来计算所述第二截止电压。
具体来说，所述第二截止电压V2满足以下公式：
V2＝OCV1+(Ucl-OCV1)×K1 (13)
请参阅图10，在一实施方式中，所述充电系统10可通过以下步骤来确定所述第三截止电压V3，具体步骤如下：
步骤S101：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池在第y次充放电循环中的恒流充电阶段截止时的第二开路电压OCV2，其中1≤y＜n-1。
在一实施方式中，所述充电系统10可根据上述建立的开路电压与荷电状态的映射关系获取所述电池在第y次充放电循环中的恒流充电阶段截止时的第二开路电压OCV2。
步骤S102：获取所述电池或与所述电池相同的另一电池的阻抗增长率K2。
步骤S103：根据所述开路电压OCV2及所述阻抗增长率K2来计算所述第三截止电压V3。
具体来说，所述第三截止电压V3满足以下公式：
V3＝OCV2+(Ucl-OCV2)×K2 (13)
其中K2＝R4/R3，R3为所述电池13在第y次充放电循环中相同温度和相同荷电状态下的第三电池阻抗，R4为所述电池13在第n-1次充放电循环中相同温度和相同荷电状态下的第四电池阻抗，其中1≤y≤n-1。
在本实施方式中，所述充电系统10还将会获取所述第三电池阻抗R3和所述第四电池阻抗R4。所述充电系统10可根据所述第三电池阻抗R3以及所述第四电池阻抗R4确定所述电池13的阻抗增长率K2。
由此，所述充电系统10可根据公式(13)计算得到所述第三截止电压V3，进而在第m次充放电循环中可使用所述第三截止电压V3来截止所述电池13的恒流充电阶段。
为了使本申请的发明目的、技术方案和技术效果更加清晰，以下结合附图和实施例，对本申请进一步地详细说明。本申请的各对比例和各实施例采用的电池体系以LiCoO2作为阴极，石墨作为阳极，再加上隔膜、电解液及包装壳，通过混料、涂布、装配、化成和陈化等工艺制成。部分电芯在卷绕过程中在阴阳极极片间加入参比电极，制作成三电极电池，用以测试对比充电过程中的阴阳极电位差异。需要说明的是，本申请的各对比例和各实施例也可以采用其它化学体系的电池，即以其它物质作为阴极材料，如锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等，本申请不以此为限。本申请中各对比例和各实施例的电池的充电限制电压以4.45V为例，在此说明本申请的充电方法可适用于各种电压体系电池，并不局限于4.45V体系。对4.45V体系电池采用对比例现有技术中的充电方法(恒流恒压充电)和采用本申请的充电方法实施例进行循环性能测试，对比其充电过程中的充电速度和容量衰减程度。
以下陈述的对比例1和2为采用现有技术中的充电方法对电池进行充电。
对比例1：
需要说明的是，对比例1公开的是采用新鲜电池来执行现有技术的充电方法(即每个充放电循环中的恒流充电阶段以相同的固定电流来充电且以固定电压截止)的具体实施过程。
环境温度：25℃；
充电过程：
步骤一、使用1.5C的恒定电流对电池充电，直到电池的电压达到截止电压4.45V(可理解为充电限制电压)；
步骤二、继续使用4.45V的恒定电压为电池进行充电，直到电池的电流达到截止电流0.05C；
步骤三、将电池静置5分钟；
步骤四、再使用1.0C的恒定电流对电池放电，直到电池的电压为3.0V；
步骤五、接着再将电池静置5分钟；
步骤六、重复上述5个步骤500个循环。
以下陈述的具体实施例1～4为采用新鲜电池来获取相对应的充电参数，并采用本发明实施例中的充电方法对该新鲜电池进行充电。需要说明的是，实施例1～4在充电过程中的环境温度与对比例1相同且保持不变。所述新鲜电池是指刚出厂未使用过的电池，或者是出厂后充放电循环次数小于预设次数(如10次，也可为其它次数)的电池。
实施例1
(1)参数设置
SOC2和SOC3的参数获取过程：
环境温度：25℃；
选择新鲜电池获取参数SOC2(或SOC3，SOC2＝SOC3)，具体获取过程如下；
步骤一：使用1.0C的恒定电流对电池放电，直到电池的电压为3.0V；
步骤二：将电池静置5分钟；
步骤三：使用1.5C的恒定电流对电池充电，直到电池的电压达到截止电压4.45V(可理解为充电限制电压)；
步骤四：继续使用4.45V的恒定电压为电池进行充电，直到电池的电流达到截止电流0.05C；
计算获得以上充电过程中，电池在恒流充电截止时的SOC以作为SOC2，SOC2为70.6％。
电池循环过程中的Im按照如下规律变化：
Im＝In+(k1×m+k2)×In，其中n＝1，In＝1.5C，1≤m≤80，k1＝0，k2＝0，81≤m≤500，k1＝0.0003，k2＝0。
(2)充电过程
环境温度：25℃；
充电过程：
步骤一：获取电池在上一个充电循环中恒流阶段的充电电压为Ucl(如4.45V)时的SOC以作为SOC1，和获取电池当前的实际容量Q；
步骤二：使用Im的恒定电流对电池充电，直到电池的荷电状态达到SOC1(即电池的容量为SOC1×Q)，Im按照预先设定的公式随循环次数m变化；
步骤三：获取步骤二中恒流阶段的充电电压为Ucl的SOC以作为下一个循环的充电过程中的SOC1；
步骤四：使用1.5C的恒定电流对电池充电，直到电池的荷电状态达到SOC2(即70.6％)，即此时电池的总容量为70.6％×Q；
步骤五：获取步骤四中的恒流充电阶段的截止电压V2(即第二充电电压)；
步骤六：在V2的恒定电压下对电池进行恒压充电，直到电池的总容量为Q；
步骤七：将电池静置5分钟；
步骤八：再使用1.0C的恒定电流对电池放电，直到电池的电压为3.0V；
步骤九：获取步骤八中的放电容量以得到电池的实际容量Q，以作为下一个充电循环的截止容量；
步骤十：重复上述步骤二至步骤九500个循环。
实施例2
(1)参数设置
SOC2和SOC3的参数获取过程：
与实施例1的SOC2(或SOC3，SOC2＝SOC3)的参数获取过程相同，得到该电池在恒流充电截止时的SOC2，即70.6％。
设置电池循环过程中的Im按照如下规律变化：
Im＝In+(Um-1-Un)/Ra，其中n＝1，In＝1.5C，Ra为电池Fresh状态下的阳极阻抗，其数值为Ra＝30mOhm，Um-1和U1为电池在第m-1次和第1次充放电循环中恒流充电阶段截止时的阳极电位，U1＝0.09V，Um-1需要根据所述电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至电池的电压为Ucl(如Ucl＝4.45V)的SOC，以及预先存储的阳极电位与SOC的对应关系实时提取。
(2)充电过程
与实施例1的充电过程一样，不同的是采用实施例2设置的Im和充电过程中获取的相对应的SOC1和Q。
实施例3
(1)参数设置
电池循环过程中的Im、V1、V2、V3按照如下规律变化：
Im的变化规律与实施例1相同；
V1＝Ucl+b1×m+b2，其中Ucl＝4.45V，1≤m≤80，b1＝0，b2＝0；81≤m≤500，b1＝0.00004，b2＝0；
V2＝Ucl+b1×m+b2，其中Ucl＝4.45V，1≤m≤80，b1＝0，b2＝0；81≤m≤500，b1＝0.0002，b2＝0；
V3＝Ucl+b1×m+b2，其中Ucl＝4.45V，1≤m≤80，b1＝0，b2＝0；81≤m≤500，b1＝0.0002，b2＝0。
(2)充电过程
步骤一：获取电池当前的实际容量Q；
步骤二：使用Im的恒定电流对电池充电，直到电池的电压达到截止电压V1，Im、V1按照预先设定的公式随循环次数m变化；
步骤三：使用1.5C的恒定电流对电池充电，直到电池的充电电压为V2，V2按照预先设定的公式随循环次数m变化；
步骤四：继续使用V2的恒定电压对电池进行充电，直到电池的总容量为Q；
步骤五：将电池静置5分钟；
步骤六：再使用1.0C的恒定电流对电池放电，直到电池的电压为3.0V；
步骤七：获取步骤六中的放电容量以得到电池的实际容量Q，以作为下一个充电循环的截止容量；
步骤八：重复上述步骤二至步骤七500个循环。
实施例4
(1)参数设置
电池循环过程中的Im、V1、V2、V3按照如下规律变化：
Im的变化规律与实施例2相同；
V1＝Ucl+R×(Im-In)，Ucl＝4.45V，n＝3，In＝1.5C，Im随循环次数变化，R为电池在循环过程中恒流充电截止时的电池阻抗；
V2＝OCV1+(Ucl-OCV1)×K1；
V3＝OCV2+(Ucl-OCV2)×K2；
Ucl＝4.45V，OCV1＝4.10V，OCV2＝4.10V，K1和K2为电池的阻抗增长率，需要在电池循环过程中随时采集电池实际阻抗并计算增长率，K1＝R2/R1，R2为电池在第m-1次充电过程中SOC为50％时的电池阻抗，R1为电池在第1次充电过程中SOC为50％时的电池阻抗，且数值为R1＝60mOhm。K2＝R4/R3，R3为电池在第1次充电过程中SOC为50％时的电池阻抗，R3＝60mOhm，R4为电池在第n-1次充电过程中SOC为50％时的电池阻抗。
(2)充电过程
步骤一：获取电池当前的实际容量Q以及电池当前的阻抗增长率k；
步骤二：使用Im的恒定电流对电池充电，直到电池的电压达到截止电压V1，Im、V1按照预先设定的公式随循环次数m变化；
步骤三：使用1.5C的恒定电流对电池充电，直到电池的充电电压为V2，V2按照预先设定的公式随循环次数m变化；
步骤四：继续使用V2的恒定电压对电池进行充电，直到电池的总容量为Q；
步骤五：计算步骤三和步骤四中电池的阻抗增长率，并获取电池在恒流充电截止时的电池阻抗R，以用于计算下一个充电循环中的V1、V2和V3；
步骤六：将电池静置5分钟；
步骤七：再使用1.0C的恒定电流对电池放电，直到电池的电压为3.0V；
步骤八：获取步骤七中的放电容量以得到电池的实际容量Q，以作为下一个充电循环的截止容量；
步骤九：重复上述步骤二至步骤八500个循环。
对比例2
需要说明的是，对比例2公开的是采用循环过100次的电池来执行现有技术的充电方法的具体实施过程。
环境温度：25℃；
充电过程：
与对比例1的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来执行对比例1的充电过程。
需要说明的是，实施例5、7～9公开的是采用新鲜电池来获取相应的参数，实施例6公开的是采用循环过100次的电池来获取相应的参数，且根据本申请的充电方法对该循环过100次的电池进行充电的具体实施过程，同时在充电过程中的环境温度与对比例1相同且保持不变。
实施例5
(1)参数设置
与实施例1的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500。
(2)充电过程
与实施例1的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例6
需要说明的是，所述实施例6公开的是使用循环过100次的电池来获得对应的充电参数。
(1)参数设置
SOC1的参数获取过程：
与实施例1的SOC1的参数获取过程相同，不同的是使用循环过100次的电池来获得参数SOC2(或SOC3，SOC2＝SOC3)，且得到该电池恒流充电截止时的SOC为68.7％，即SOC2为68.7％；
设置电池循环过程中的Im按照如下规律变化：
Im＝In+(Um-1-Un)/Ra，其中n＝100，In＝1.5C，Ra为电池循环第100次的阳极阻抗，其数值为Ra＝30mOhm，Um-1和Un为电池在第m-1次和第100次充放电循环中恒流充电阶段截止时的阳极电位，Un＝0.09V，Um-1需要根据所述电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至电池的电压为Ucl(如Ucl＝4.45V)时的SOC，以及根据预先存储的阳极电位与SOC的对应关系实时提取。
(2)充电过程
与实施例1的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例7
(1)参数设置
与实施例2的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500；
(2)充电过程
与实施例2的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例8
(1)参数设置
与实施例3的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500；
(2)充电过程
与实施例3的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例9
(1)参数获取过程
与实施例4的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500；
(2)充电过程
与实施例4的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，m从101开始递增至500。
在实验过程中，记录每个对比例和实施例1-9的电池在不同充电阶段的参数(如电压、电流、时间等)，并把结果记录在下表1中。
表1为各对比例和实施例1-9的恒流阶段截止条件和各阶段的充电时间
Figure BDA0002968392330000181
Figure BDA0002968392330000191
以下陈述的具体实施例10-19与实施例1-9的主要区别是在第m次充放电循环中增加恒压充电步骤，即以所述第一截止电压V1对所述电池进行恒压充电至所述第二充电电流In。具体的，实施例10～13为采用新鲜电池来获取相应的充电参数，并采用本发明实施例中的充电方法对该新鲜电池进行充电。
实施例10
(1)参数设置
与实施例1的参数获取过程相同。
(2)充电过程
与实施例1的充电过程相同，不同的是实施例10在实施例1的步骤三与步骤四之间增加恒压充电阶段，即使用恒定的电压V1对电池进行充电，直到电池的电流为1.5C(即第二充电电流In)。
实施例11
(1)参数设置
与实施例2的参数获取过程相同。
(2)充电过程
与实施例10的充电过程相同，不同的是采用实施例11设置的Im和充电过程中获取的相对应的SOC1和Q。
实施例12
(1)参数设置
与实施例3的参数获取过程相同。
(2)充电过程
与实施例3的充电过程相同，不同的是实施例12在实施例3的步骤二与步骤三之间增加恒压充电阶段，即使用恒定的电压V1对电池进行充电，直到电池的电流为1.5C(即第二充电电流In)。
实施例13
(1)参数设置
与实施例4的参数获取过程相同。
(2)充电过程
与实施例4的充电过程相同，不同的是实施例13在实施例4的步骤二与步骤三之间增加恒压充电阶段，即使用恒定的电压V1对电池进行充电，直到电池的电流为1.5C(即第二充电电流In)。
以下陈述的具体实施例14～18为采用循环过100次的电池来获取相应的充电参数，并采用本发明实施例中的充电方法对该循环过100次的电池进行充电。
需要说明的是，实施例14、16～18公开的是采用新鲜电池来获取相应的参数，实施例15公开的是采用循环过100次的电池来获取相应的参数，且根据本申请的充电方法对该循环过100次的电池进行充电的具体实施过程，同时在充电过程中的环境温度与对比例1相同且保持不变。
实施例14
(1)参数设置
与实施例1的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500。
(2)充电过程
与实施例10的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例15
需要说明的是，所述实施例15公开的是使用循环过100次的电池来获得对应的充电参数。
(1)参数设置
与实施例6的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500。
(2)充电过程
与实施例10的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例16
(1)参数设置
与实施例2的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500。
(2)充电过程
与实施例10的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例17
(1)参数设置
与实施例3的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500。
(2)充电过程
与实施例3的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
实施例18
(1)参数设置
与实施例4的参数获取过程相同，不同的是m从101开始递增至500。
(2)充电过程
与实施例4的充电过程相同，不同的是采用循环过100次的电池来进行充电，且m从101开始递增至500。
在实验过程中，记录每个对比例和实施例10-18的电池在不同充电阶段的参数(如电压、电流、时间等)，并把结果记录在下表2中。
表2为各对比例和实施例10-18的恒流阶段截止条件和各阶段的充电时间
Figure BDA0002968392330000211
Figure BDA0002968392330000221
Figure BDA0002968392330000231
从表1的实验数据可以看出，采用本实施例1～18中所使用的充电方法通过增加第一阶段的恒流充电电流，并且缩短第一阶段的恒流充电时间，延长第二阶段恒流充电时间以及缩短第二阶段恒压充电时间，进而可以缩短电池的充电时间，提高电池的充电速率。
在对比例1、2的充电方法中，随着电池阻抗逐渐增大，电池的恒流阶段的充电时间缩短，恒压阶段的充电时间延长，使得总充电时间延长。与对比例1、2相比，采用具体实施例1～18中所使用的充电方法，即通过提高恒流充电阶段充电电流，来进一步缩短恒流阶段的充电时间，且能够大幅度地降低恒压阶段的充电时间，进而可以大幅度地缩短电池的满充时间，其充电速度明显地快于对比例中的充电速度。
与实施例1-9相比，当充放电循环次数达到一定次数时，实施例10-18的总充电时间的变化将会比较明显。
由此，使用本实施例1～18中的充电方法为电池充电时，可以缩短第一阶段恒流充电的时间，同时大幅度降低第二阶段恒压充电时间，缩短电池满充时间，并且通过电池实际容量来控制充电截止，确保电池不发生过充电，不影响电池的使用寿命。
请参阅图11，在本实施方式中，所述充电系统10可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块存储在所述处理器11中，并由所述处理器11执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，所述指令段用于描述所述充电系统10在所述电子装置100中的执行过程。例如，所述充电系统10可以被分割成图10中的获取模块101、比较模块102、确定模块103、恒流充电模块104以及恒压充电模块105。
所述获取模块101用于获取电池在第n次充放电循环中且在不同温度对应充电倍率下的恒流充电阶段截止时的第一荷电状态和第一充电电流。
所述获取模块101用于获取电池在第n次充放电循环中的阳极无极化充电曲线、阳极阻抗Ra及恒流充电阶段截止时的第一荷电状态和第二充电电流In，并根据所述阳极无极化充电曲线及所述第一荷电状态获取所述电池在第n次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第一阳极电位Un。
所述获取模块101还用于获取电池在第m-1次充放电循环中的充电曲线及恒流充电阶段截止时的第二荷电状态，并根据所述电池的阳极无极化充电曲线及所述第二荷电状态获取所述电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第二阳极电位Um-1。
所述获取模块101还用于获取电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第三阳极电位Um-2。
所述获取模块101还用于获取电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的第三充电电流Im-1。所述确定模块102用于根据所述第一阳极电位Un、所述第二阳极电位Um-1、所述阳极阻抗Ra以及所述第二充电电流In确定所述电池在第m次充放电循环时的第一充电电流Im。
所述确定模块102还用于根据所述第二阳极电位Um-1、第三阳极电位Um-2、所述阳极阻抗Ra以及所述第三充电电流Im-1确定所述电池在第m次充放电循环时的第一充电电流Im。
所述控制模块103用于在第m次充放电循环中，根据所述第一充电电流Im对所述电池进行充电。
所述恒流充电模块104用于对电池13进行恒流充电，直到电池13的电压达到截止电压或截止容量。所述恒压充电模块105还用于对电池13进行恒压充电，直到电池13的电流达到截止电流或截止容量。
通过所述充电系统10可以对电池13进行充电管理，以提高电池的充电效率、使用寿命以及可靠性。具体内容可以参见上述电池的充电方法的实施例，在此不再详述。
在一实施方式中，所述处理器11可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者所述处理器12也可以是其它任何常规的处理器等。
所述充电系统10中的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
可以理解的是，以上所描述的模块划分，为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在相同处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在相同单元中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
在另一实施方式中，所述电子装置100还可包括存储器(图未示)，所述一个或多个模块还可存储在存储器中，并由所述处理器执行。所述存储器可以是电子装置100的内部存储器，即内置于所述电子装置100的存储器。在其他实施例中，所述存储器也可以是电子装置100的外部存储器，即外接于所述电子装置100的存储器。
在一些实施例中，所述存储器用于存储程序代码和各种数据，例如，存储安装在所述电子装置100中的充电系统10的程序代码，并在电子装置100的运行过程中实现高速、自动地完成程序或数据的存取。
所述存储器可以包括随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、安全数字(Secure Digital，SD)卡、闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将本申请上述的实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。

Claims (24)

1.一种电池的充电方法，其特征在于，包括：
在第m次充放电循环中，以第一充电电流Im对所述电池进行恒流充电至第一荷电状态SOC1，所述电池具有相应的第一截止电压V1；以第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二荷电状态SOC2，所述电池具有恒流充电截止时的第二截止电压V2；以所述第二截止电压V2对所述电池进行恒压充电至满充状态；
其中，Im＝In+k×In，0＜k≤1，n为大于等于0的整数，m为1、2、…、x且大于n的任意两个以上整数，k在至少两次充放电循环中的数值不相同，
In为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的恒流充电阶段的充电电流或预设值，所述第n次充放电循环中的恒流充电阶段为仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至充电限制电压Ucl或仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第三荷电状态SOC3，且具有与所述第三荷电状态SOC3相对应的第三截止电压V3，
SOC1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至充电限制电压Ucl时的荷电状态，
其中SOC1≤SOC3+S，SOC3-S≤SOC2≤SOC3+S≤100％，0≤S≤10％。
2.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，SOC3还可以是与所述电池相同的另一电池在所述第n次充放电循环中恒流充电阶段截止时的荷电状态或预设值。
3.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述k满足以下公式：k＝k1×m+k2，0≤k1≤0.001，0≤k2≤0.2。
4.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述第一充电电流Im满足以下公式：
Im＝In+(Um-1-Un)/Ra，m＞1；或Im＝Im-1+(Um-1-Um-2)/Ra，m＞2；
其中，Un为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第一阳极电位，Um-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第二阳极电位，Ra为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的阳极阻抗，Im-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的充电电流或预设值，Um-2为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第三阳极电位。
5.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，以所述第一充电电流Im对电池进行恒流充电至所述第一荷电状态SOC1时的电池容量为Qm，Qm＝SOC1×Q，Q为所述电池当前的实际容量。
6.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括：以所述第一截止电压V1对所述电池进行恒压充电至所述第二充电电流In。
7.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括：
比较所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl的大小；及
根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
8.如权利要求7所述的充电方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：
第一充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三截止电压V3小于所述充电限制电压Ucl，以所述第二充电电流In继续对所述电池进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1；
第二充电步骤：进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至所述第三荷电状态SOC3，所述电池具有相应的所述第三截止电压V3；及
重复步骤：重复执行所述第一充电步骤和所述第二充电步骤，直至所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl。
9.如权利要求7所述的充电方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤还包括：
当所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl，以所述第三截止电压V3对所述电池进行恒压充电至满充状态，且获取所述第一荷电状态SOC1和计算所述第一充电电流Im。
10.如权利要求1所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括：
获取所述电池在第n次充放电循环中恒流充电至电池电压为所述充电限制电压Ucl时的第四荷电状态SOC4；
比较所述第三荷电状态SOC3与所述第四荷电状态SOC4的大小；及
根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
11.如权利要求10所述的充电方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：
充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三荷电状态SOC3小于所述第四荷电状态SOC4时，进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，所述电池具有相应的所述第四荷电状态SOC4，以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1；及
重复步骤：重复执行所述充电步骤，直至所述第三荷电状态SOC3大于或等于所述第四荷电状态SOC4。
12.如权利要求10所述的充电方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：
当所述第三荷电状态SOC3大于或等于所述第四荷电状态SOC4时，获取所述第一荷电状态SOC1和计算所述第一充电电流Im。
13.一种电池的充电方法，其特征在于，包括：
在第m次充放电循环中，以第一充电电流Im对所述电池进行恒流充电至第一截止电压V1；以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第二截止电压V2，以所述第二截止电压V2对所述电池进行恒压充电至满充状态；
其中，Im＝In+k×In，0＜k≤1，k＝k1×m+k2，0≤k1≤0.002，0≤k2≤1，k在至少两次充放电循环中的数值不相同，
In为预设值，或者In为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的恒流充电阶段的充电电流，所述第n次充放电循环中的恒流充电阶段为仅以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至第三截止电压V3，
其中，V1＝Ucl+b，V2＝Ucl+b，0≤b≤0.5，Ucl为所述电池或所述另一电池的充电限制电压或预设值，n为大于等于0的整数，m为1、2、…、x且大于n的任意两个以上整数，b在至少两次充放电循环中的数值不相同。
14.如权利要求13所述的充电方法，其特征在于，所述第一充电电流Im满足以下公式：
Im＝In+(Um-1-Un)/Ra，m＞1；或Im＝Im-1+(Um-1-Um-2)/Ra，m＞2；
其中，Un为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第一阳极电位，Um-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第二阳极电位，Ra为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第n次充放电循环中的阳极阻抗，Im-1为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-1次充放电循环中恒流充电阶段的充电电流或预设值，Um-2为所述电池或与所述电池相同的另一电池在第m-2次充放电循环中恒流充电至所述充电限制电压Ucl时的第三阳极电位。
15.如权利要求13所述的充电方法，其特征在于，所述b满足以下公式：b＝b1×m+b2，0≤b1≤0.0005，0≤b2≤0.1。
16.如权利要求13所述的充电方法，其特征在于，所述第一截止电压V1还通过以下方法获得：
获取所述电池在第m-1次充放电循环中的电池阻抗R；及
根据所述充电限制电压Ucl、所述电池阻抗R、所述第一充电电流Im以及所述第二充电电流In确定所述第一截止电压V1。
17.如权利要求16所述的充电方法，其特征在于，所述第一截止电压V1满足以下公式：V1＝Ucl+R×(Im-In)。
18.如权利要求13所述的充电方法，其特征在于，所述第二截止电压V2和V3分别满足以下公式：
V2＝OCV1+(Ucl-OCV1)×K1，其中，OCV1为所述电池或所述另一电池在第x次充放电循环中的恒流充电阶段截止时的第一开路电压，1≤x＜m-1，K1为所述电池或所述另一电池的阻抗增长率；及
V3＝OCV2+(Ucl-OCV2)×K2，其中，OCV2为所述电池或所述另一电池在第y次充放电中的恒流充电阶段截止时的第二开路电压，1≤y＜n-1，K2为所述电池或所述另一电池的阻抗增长率。
19.如权利要求13所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括：以所述第一截止电压V1对所述电池进行恒压充电至所述第二充电电流In。
20.如权利要求13所述的充电方法，其特征在于，所述充电方法还包括：
比较所述第三截止电压V3与所述充电限制电压Ucl的大小；及
根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式。
21.如权利要求20所述的充电方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤包括：
第一充电步骤：在第n次充放电循环中，当所述第三截止电压V3小于所述充电限制电压Ucl，以所述第二充电电流In继续对所述电池进行恒流充电至所述充电限制电压Ucl，以所述充电限制电压Ucl对所述电池进行恒压充电至满充状态，其中n≤m-1；
第二充电步骤：进入下一个充放电循环，以所述第二充电电流In对所述电池进行恒流充电至所述第三截止电压V3；及
重复步骤：重复执行所述第一充电步骤和所述第二充电步骤，直至所述第三截止电压V3大于或等于所述充电限制电压Ucl。
22.如权利要求20所述的充电方法，其特征在于，所述根据比较结果确定所述电池在第m次充放电循环之前的充电方式的步骤还包括：
当所述第三截止电压V3大于等于所述充电限制电压Ucl，以所述第三截止电压V3对所述电池进行恒压充电至满充状态，且计算所述第一充电电流Im。
23.一种电子装置，其特征在于，包括：
电池；及
处理器，用于加载并执行如权利要求1-22中任意一项所述的充电方法。
24.一种存储介质，其上存储有至少一条计算机指令，其特征在于，所述计算机指令由处理器加载并用于执行如权利要求1-22中任意一项所述的充电方法。
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