CN112952941A - 一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质 - Google Patents

一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质，属于电池领域，多电池充电方法包括如下步骤：获取待充电电池中各电池的电芯温度，筛选出可充电电池；计算并检查当前是否有可用充电功率，扫描所述可充电电池的SOC数值；判断电池的SOC数值是否在[SOC1，SOC2)区间内；根据电池的SOC数值对SOC为[SOC1，SOC2)的电池排序并按顺序充电；利用剩余的可用充电功率对SOC数值小于SOC1的电池进行充电；对SOC大于等于SOC2的电池以小电流进行充电，直至电池充满。本发明解决现了技术中的充/换电系统充电效率低，电池周转率低，对充/换电柜的落地要求高的问题。

Description

一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质
技术领域
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质。
背景技术
目前，在电动助力自行车电池充电系统除了传统的充电桩外，还出现了为锂电池充电的充/换电柜，传统的充电桩通常需要布置安装在固定场合，以获取充足的电力，与充电桩相比，这种充/换电柜能给至少8块以上的锂电池充电，比如8块、12块、16块锂电池充电，并且锂电池充/换电柜因具有体积小，布置灵活，场地不受限的优点将得到大力发展。
然而，随着充/换电柜的规模化接入配网，对配电系统也带来挑战，由于不同位置的配电网络的配电功率不同，充/换电柜输入的电力也会有所不同，现有技术中的充/换电柜对多电池进行充电时，通常采用恒流或恒压的充电方式对不同的电池进行同时充电，当受到供应电力的影响的场合，充/换电柜不能得到足够的输入功率，从而影响充电效率，仍按原有的充电方式充电，将会延长每个电池的充电时间，例如，一个充/换电柜同时给16块锂电池充电，理论上充电系统能够提供最大8kW输出功率，但由于电力系统的配电原因，实际能获得的输入电力只有3.5kW，按照恒流或恒压的充电方式充电的话就不得不限制每块电池的充电功率，甚至于部分电池得不到充电机会，以至出现输入功率受限后每个电池的充电时间都会出现延长，影响了充/换电柜的使用效率，降低率电池的周转率，相应的对充/换电柜的落地要求也会提高。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质，以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决现有技术中的充/换电系统充电效率低，电池周转率低，对充/换电柜的落地要求高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种多电池充电方法，包括如下步骤：
S1、获取待充电电池中各电池的电芯温度，根据所述电芯温度对所述待充电电池进行预处理，筛选出可充电电池；
S2、计算并检查当前是否有可用充电功率，若有，则扫描所述可充电电池的SOC数值；
S3、判断所述SOC数值是否在[SOC1，SOC2)区间内，若是，执行步骤S4，若否，执行步骤S5；
S4、根据所述SOC数值由大到小排列所述可充电电池的充电顺序，按所述充电顺序分配充电电流，对所述可充电电池充电，并执行步骤S1；
S5、判定所述SOC数值是否小于SOC1，若是，执行步骤S6，若否，执行步骤S7；
S6、利用剩余的可用充电功率对所述SOC数值小于SOC1的所述可充电电池进行充电，并执行步骤S1；
S7、对所述可充电电池以小电流进行充电，直至电池充满。
优选的，步骤S1具体包括：
根据所述电芯温度判定所述待充电电池所在的充电优先级，所述充电优先级包括低充电优先级、中充电优先级和高充电优先级；
当属于低充电优先级时，所述待充电电池不充电；
当属于中充电优先级时，所述待充电电池以小电流充电直至达到高充电优先级；
当属于高充电优先级时，所述待充电电池为所述可充电电池。
更优选的，
根据下式得到所述待充电电池的优先级系数f(t)：
Figure BDA0002942141980000021
其中，Tbt为电芯温度；
优先级系数f(t)的数值在[0，f1)范围内，属于低充电优先级；
优先级系数f(t)的数值在[f1，f2)范围内，属于中充电优先级；
优先级系数f(t)的数值在[f2，1]范围内，属于高充电优先级。
可选的，可用充电功率通过下式获取：
Figure BDA0002942141980000031
式中，Po(sys)为可用充电功率；Pin(sys)为输入功率，
Figure BDA0002942141980000032
为当前正在充电的可充电电池消耗的充电功率总和，n为正在充电的可充电电池的数量，P(other)为其他消耗功率。
更优选的，所述输入功率满足下式：
Figure BDA0002942141980000033
其中，Pin(sys)为输入功率；
Figure BDA0002942141980000034
为可容纳的可充电电池均以最大电流充电时，各可充电电池的充电功率总和；m为可容纳的可充电电池的个数。
可选的，步骤S4具体包括：
S41、根据所述SOC数值由大到小排列所述可充电电池的充电顺序；
S42、对所述SOC数值最高的所述可充电电池分配最大充电电流，其余所述可充电电池按电量递减方式，根据当前的可用充电功率获得最大充电电流；
S43、当出现所述SOC数值≥SOC2时，按步骤S7进行充电；
S44、其余所述可充电电池重复执行步骤S41进行充电。
可选的，步骤S6具体包括：
S611、计算剩余的可用充电功率；
S612、计算所述SOC数值在区间(0，SOC1)内的所有所述可充电电池以最大充电电流充电时的功率和，判断所述剩余的可用充电功率是否大于所述功率和，若是，执行步骤S613，若否，执行步骤S614；
S613、对所述SOC数值在区间(0，SOC1)内的所有所述可充电电池进行最大电流充电，并执行步骤S1；
S614、将所述SOC数值在区间(0，SOC1)内的所有所述可充电电池按照所述SOC数值由小到大依次排序，选择前k个所述可充电电池进行最大电流充电，其余所述可充电电池按照平均分配余下的所述剩余的可用充电功率的电流充电，并执行步骤S1。
更优选的，所述k通过二分法获取。
更优选的，所述k为所述剩余的可用充电功率能够同时满足所述可充电电池以最大电流充电的数量。
可选的，步骤S3中所述SOC数值都在(0，SOC1)这一区间时，步骤S6具体包括：
S621、判断此时的可用充电功率是否满足使每个所述可充电电池都以最大电流充电，若是，执行步骤S622，若否，执行步骤S623；
S622，所有可充电电池以最大电流充电，所述最大电流为电池所需的最大电流或充电器能够输出的最大电流，并执行步骤S1；
S623、将所述可充电电池按照所述SOC数值由大到小的顺序依次排序；
S624、对前一半数量的可充电电池按平均分配2/3的可用充电功率的电流充电，后一半数量的可充电电池按平均分配余下1/3的可用充电功率的电流充电，并执行步骤S1。
可选的，步骤S7所述小电流为小于等于0.3C的电流。
本发明较佳的实施方式中提供了一种多电池充电系统，用以实现本发明上述一种多电池充电方法，包括：
温度优先级评价模块，获取待充电电池中各电池的电芯温度，根据所述电芯温度对所述待充电电池进行预处理，筛选出可充电电池；
功率检测及SOC扫描模块，计算并检查当前系统是否有可用充电功率，若有，则扫描所述可充电电池的SOC数值；
第一判定模块，判断所述SOC数值是否在[SOC1，SOC2)区间内，若是，执行第一充电模块，若否，执行第二判定模块；
第一充电模块，根据所述SOC数值由大到小排列所述可充电电池的充电顺序，按所述充电顺序分配充电电流，对所述可充电电池充电，并执行温度优先级评价模块；
第二判定模块，判定所述SOC数值是否小于SOC1，若是，执行第二充电模块，若否，执行第三充电模块；
第二充电模块，利用剩余的可用充电功率对所述SOC数值小于SOC1的所述可充电电池进行充电，并执行温度优先级评价模块；
第三充电模块，对所述可充电电池以小电流进行充电，直至电池充满。
本发明另一较佳的实施方式中提供了一种多电池充电装置，包括：
处理器，配置为经由执行可执行指令来执行本发明上述的一种多电池充电方法的步骤；
存储器，用以存储所述处理器的可执行指令。
本发明另一较佳的实施方式中提供了一种充/换电柜，包括控制终端，控制终端包括本发明上述的一种多电池充电装置。
本发明另一较佳的实施方式中，提供了一种计算机可读存储介质，用以存储程序，所述程序被执行时实现本发明上述的一种多电池充电方法的步骤。
本发明提供的一种多电池充电方法、系统、装置、充/换电柜及存储介质具有以下技术效果：
1、本发明的多电池充电方法，通过温度进行第一步优先级筛选，然后根据可用充电功率和不同电池的SOC数值对可充电电池进行动态充电电流分配，在多电池充电过程中对不同的电池提供不同的充电电流，在充电过程的各阶段过程中，对不同电池的充电电流进行调整，即通过定功率输入动态功率输出的多电池充电方法，缩短了电池的充电时间，提高了电池的周转率。
2、本发明的充电系统、充电装置、充/换电柜以及介质通过执行本发明的多电池充电方法，对不同的电池分配不同的可用充电功率，提高了电池充/换电系统的充电效率。
3、本发明的充/换电柜通过执行本发明的定功率输入动态功率输出的多电池充电方法，在输入功率受限的情况下，仍能实现电池的快速充电，降低了对电力系统的要求，也就降低了充/换电柜对安装地点的硬性限制，降低了对充/换电柜的落地要求，提高了充/换电柜的广泛实用性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一种多电池充电方法一个较佳实施例的流程示意图；
图2是本发明的一种多电池充电方法的步骤S4的一个较佳实施例的流程示意图；
图3是本发明的一种多电池充电方法的步骤S6的一个较佳实施例的流程示意图；
图4是本发明一种多电池充电方法的步骤S6的另一个较佳实施例的流程示意图；
图5是本发明的一种多电池充电系统的一个较佳实施例的结构示意图；
图6是本发明的一种多电池充电装置的一个较佳实施例的结构示意图；
图7是本发明的充/换电柜的一个较佳实施例的结构原理图；
图8是本发明一个较佳实施例的一个区域内多个充/换电柜的结构原理图；
图9是本发明另一个较佳实施例的一个区域内多个充/换电柜的结构原理图；
图10为本发明较佳实施例的优先级系数曲线图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
为了阐释的目的而描述了本发明的一些示例性实施例，需要理解的是，本发明可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。
如图1所示，为实现上述目的，本发明提供了一种多电池充电方法，包括如下步骤：
S1、获取待充电电池中各电池的电芯温度，根据所述电芯温度对所述待充电电池进行预处理，筛选出可充电电池；
电池的电芯温度是电池的一项重要指标，在充电过程中，过高或过低的电芯温度都会造成安全极大地安全隐患，因此，本实施例中将电芯温度这一因素作为最为优先决定指标，在本实施例中，首先检测待充电电池的电芯温度，筛选出哪些电池可以充电，哪些电池不能充电，对于可充电电池进行进一步判断，决定要以多大的电流给待充电电池进行充电。常用的锂电池如三元锂电池和磷酸铁锂电池等，其安全的充电温度Tbt的范围为0≤Tbt≤50℃，
步骤S1所述预处理过程具体包括：
根据所述电芯温度判定所述待充电电池所在的充电优先级，所述充电优先级包括低充电优先级、中充电优先级和高充电优先级；
所述电芯温度根据下式得到电池所处的优先级系数f(t)：
Figure BDA0002942141980000071
其中，Tbt为电芯温度；
本实施例根据电池的电芯温度计算优先级系数，根据优先级系数所在区间，判定电池所处的充电优先级，所述充电优先级可以直接通过不同的温度阈值进行划分，根据电池电芯温度直接进行充电优先级的判定。
由于电芯温度阈值是线性的，为了简化实现方法，本实施例使用计算优先级系数的公式，将电芯温度按所述优先级系数公式得到判定系数，通过类似正态分布曲线将温度区间系数化，实现充电优先级的判定。
优先级系数f(t)的数值在[0，f1)范围内的待充电电池属于低充电优先级，当属于低充电优先级时，该充电优先级的待充电电池不充电；
优先级系数f(t)的数值在[f1，f2)范围内的待充电电池属于中充电优先级，当属于中充电优先级时，该充电优先级的待充电电池以小电流充电直至其达到高充电优先级；
优先级系数f(t)的数值在[f2，1]范围内的待充电电池属于高充电优先级，当属于高充电优先级时，该充电优先级的待充电电池为所述可充电电池。
在电池领域中，电池在25℃时电池的温度条件最好，根据优先级系数公式获得优先温度区间，电芯温度越靠近25℃，该电池的充电优先级越高，本实施例的优先级系数的曲线如图10所示，曲线的横坐标为电芯温度，曲线的纵坐标为优先级系数数值。结合图10，本实施例的低充电优先级的充电优先级系数范围为[0,0.2)，中充电优先级的充电优先级系数范围为[0.2,0.8)，高充电优先级的充电优先级系数范围为[0.8,1]。根据图10可知，充电优先级时的电池温度要么为低温情况，要么为高温环境，每个电芯都有在不同温度的充电曲线，因此，当待充电电池的充电优先级系数位于中充电优先级时，电池以按照所述电芯温度曲线确定的小电流进行充电，直至充电优先级系数达到高充电优先级范围内，执行步骤S2；
S2、计算并检查当前是否有可用充电功率，若有，则扫描所述可充电电池的SOC数值，本实施例中满足可充电条件的电池Xi＝{X1，X2，…，X16}。
当前可用充电功率Po(sys)决定为当前的可充电电池可分配的充电功率，在输入Po(sys)大于当前可充电电池均压最大电流充电时的最大充电功率，并且当前电池的电芯温度符合步骤S1所述可充电电池的条件时，电池对应的充电器按电池可充最大电流充电，或充电器能够输出的最大电流或提供电池需求电流大于充电器输出能力，总输入功率Pin(sys)决定了可用充电功率Po(sys)，所述可用充电功率通过下式获取：
Figure BDA0002942141980000091
式中，Po(sys)为可用充电功率；Pin(sys)为输入功率，
Figure BDA0002942141980000092
为当前正在充电的可充电电池消耗的充电功率总和，n为正在充电的可充电电池的数量，P(other)为其他消耗功率，上式中括号内的当前消耗的功率可由系统输入功率计获得，所述功率计可以为电能表等常用仪表显示得到。
去掉消耗的功率，为了能让至少一半的电池(假定这一半电池电量都符合充电条件)得到最大功率充电，输入功率大于等于总充电功率60％，即所述输入功率满足下式：
Figure BDA0002942141980000093
其中，Pin(sys)为输入功率；
Figure BDA0002942141980000094
为可容纳的可充电电池均以最大电流充电时，各可充电电池的充电功率总和，即为总充电功率；m为可容纳的可充电电池的个数，本实施例中m＝16；
S3、判断电池的SOC数值是否在[SOC1，SOC2)区间内，若是，执行步骤S4，若否，执行步骤S5；
电池的SOC为锂离子电池的荷电状态，是衡量电池性能的重要依据，本实施例读取到的电池SOC参数的数值作为决定多个同时充电的电池获得最大充电功率优先级的决定因素，SOC数值范围不同，充电电流也需要进行相应的调整，获得最优的充电策略。
当电池SOC大于SOC2时，表示当前电池的电量较为充足，可以不用占用太多的充电资源，若电池SOC数值小于SOC1时，此时电池电量较低，需要较多的充电功率，而且充电时间较长，电池的SOC数值在[SOC1，SOC2)区间内的电池所需的充电时间相对少很多，所以，为了提高电池的周转率，在[SOC1，SOC2)区间内的电池优先充电，本实施例中SOC1的数值设置为50％，SOC2的数值设置为90％，当可充电电池SOC数值为90％时，此时电池为基本充满电的电池，可以直接使用，当SOC数值越小，经充电达到90％的充电时间越长，SOC数值为50％时，该电池充电达到90％的时间更多，SOC1的数值取50％，SOC2的数值取90％，即本步骤判断SOC数值是否在[50％，90％)区间范围内。
可充电电池优先判定SOC值是否在[50％，90％)这一范围内，使这一区间范围的电池优先充电，该数值区间的电池能更快的达到90％，整体降低了电池的充电时间，提高了电池的流转速度；在实际使用过程中SOC1的数值、SOC2的数值可以根据具体的充电情况进行调整设置。
S4、根据电池的SOC数值由大到小排列电池的充电顺序，按所述充电顺序分配充电电流，对可充电电池充电，并执行步骤S1；
具体在本实施例中，电池{X1，X5，X10，X11，X14}的SOC数值范围在[50％，90％)区间内，具体的充电方法如图2所示，包括如下步骤：
S41、根据电池的SOC数值由大到小排列电池的充电顺序；即根据SOC数值的由大到小顺序将上述电池排列为：X14，X2，X5，X10，X11；
S42、对所述SOC数值最高的所述可充电电池分配最大充电电流，其余所述可充电电池按电量递减方式，根据当前的可用充电功率获得最大充电电流；
本实施例的上述电池中，电池X14的SOC数值最大，其对应的充电优先级最高，则分配给电池X14分配其所需的最大充电电流或分配该电池对应的充电器能够输出的最大电流，若此时还有足够功率，给排序次高的电池X2以大电流充电，若还有足够功率，其余电池X5，X10，X11则按照上述电量递减的方式进行充电，根据当前可用充电功率Po(sys)获得最大充电电流。
S43、当出现可充电电池的SOC数值≥90％时，SOC数值≥90％的可充电电池按步骤S7所述的充电方式充电；
S44、其余电池重复执行步骤S41进行充电；
各电池在充电过程中，各个电池的电量都会有所增加，各电池的SOC也会逐渐增加，SOC数值最大且充电电流最大的电池X14的SOC数值达到90％时，电池X14按照步骤S43所述的充电方法充电，其余电池按照步骤S41所述的按照SOC数值的由大到小顺序排列的方法重新排序，然后依次执行步骤S42、S43，依次循环进行电池的动态电流充电。
为了保障充电电池的安全，电芯的温度不能高于其安全温度，所以在电池放入开始充电时以及在充电过程中都要监控电芯的温度，不管电量多少，电芯温度都需要监控，所以步骤S4在执行过程中需要对可充电电池电芯温度进行实时监控，即执行步骤S1。
S5、判定电池的SOC数值是否小于50％，若是，执行步骤S6，若否，执行步骤S7；
S6、利用剩余可用充电功率对SOC数值小于50％的电池进行充电，执行步骤S1。
上述电池组合中，除去SOC数值在[50％，90％)区间中的电池，SOC数值在区间(0，50％)内的电池为{X2，X3，X4，X6，X7，X8，X12，X13，X15，X16}，具体的充电流程如图3所示，包括如下步骤：
S611、计算当前剩余的可用充电功率；
S612、计算所述SOC数值在区间(0，50％)内的所有可充电电池以最大充电电流充电时的功率和，判断步骤S611所述当前剩余的可用充电功率是否大于所述功率和，若是，执行步骤S613，若否，执行步骤S614；
S613、对所述SOC数值在区间(0，50％)内的所有所述可充电电池进行最大电流充电，并执行步骤S1；
此时可用充电功率足以对所有SOC数值在区间(0，50％)内的电池为{X2，X3，X4，X6，X7，X8，X12，X13，X15，X16}的电池以最大电流充电，则SOC数值在区间(0，50％)内的所有可充电电池均以所需的最大电流或充电器输出的最大电流进行充电，使电池完成快速充电；在充电过程中要实时进内测电池的电芯温度变化，防止电池温度过高或过低，保证电池的安全，还要实时扫描充电过程中电池的SOC数值，才能实现真正的动态功率输出的多电池充电，因此需要返回步骤S1，重新执行上述流程步骤，当该区间中的电池通过持续充电后，通过步骤S3监测到有电池的SOC数值达到[50％，90％)范围时，则新达到[50％，90％)范围的电池采用步骤S4所述的充电方法进行充电，实现电池动态的功率分配。
S614、将所述SOC数值在区间(0，50％)内的所有可充电电池按照所述SOC数值由小到大依次排序，选择前k个电池进行最大电流充电，其余电池按照平均分配剩余充电功率的电流充电，执行步骤S1。
当可充电电池SOC数值位于(0，50％)，该数值区间中的电池电量较低，需要充电的时间也就相对较长，因此，在满足[50％，90％)这一优先充电区间内电池充电的同时，用较大的功率尽快提升(0，50％)区间中的电池电量，可以提高整体所有可充电电池的充电效率，进而提高电池的流转率。
在一实施例中，k的取值方法为：根据二分法，k的取值为1/2，即前一半的电池进行最大电流充电；当可充电电池的个数为奇数个时，k取值为区间(0，50％)内电池数量除以2后的整数。
在另一实施例中，k的取值方法为：根据剩余可用充电功率，使尽量多的电池先按最大电流充电，其余电池按照平均分配，此时按照最大电流充电的电池个数即为所要取值的k。
在本实施例中，SOC数值在区间(0，50％)内的所有可充电电池{X2，X3，X4，X6，X7，X8，X12，X13，X15，X16}按照SOC数值有小到大的顺序依次排列为：X4，X2，X6，X8，X3，X16，X7，X12，X15，X13；选择前五个电池，即X4，X2，X6，X8和X3以个电池所需最大电流充电或以相应的充电器输出的最大电流进行充电，其余的电池X16，X7，X12，X15，X13按照平均分配剩余充电功率的电流充电；在充电过程中，同样也需要对各电池的电芯温度进行监控，并且也同样需要实时扫描各电池的SOC数值，因此需要返回步骤S1，重新执行上述流程步骤，当该区间中的电池通过持续充电后，通过步骤S3监测到有电池的SOC数值达到[50％，90％)范围时，则新达到[50％，90％)范围的电池采用步骤S4所述的充电方法进行充电，实现电池动态的功率分配。
当于步骤S3所述可充电的电池的SOC数值都在(0，50％)这一区间内时，步骤S6所述的充电方式如图4所示，包括如下步骤：
S621、判断此时的可用充电功率是否满足使每个电池都以最大电流充电，若是，执行步骤S622，若否，执行步骤S623；
S622，所有可充电电池以最大电流充电，所述最大电流为电池所需的最大电流或充电器能够输出的最大电流，并执行步骤S1；
S623、将所述可充电电池按照所述SOC数值由大到小的顺序依次排序；
S624、对前一半数量的可充电电池按平均分配2/3的可用充电功率的电流充电，后一半数量的可充电电池按平均分配余下1/3的可用充电功率的电流充电，并执行步骤S1；
全部可充电电池中，当有电池的SOC值在[50％，90％)时，这部分电池按照步骤S611-S614充电，这部分电池占用了大部分电能，在充电功率存在受限情况时，剩余所有可充电电池都没有办法获取高功率，所以，将一般最低电量电池的电量水平以较快的速度提高到次高电量水平，同时也使电量次高水平的电池也在提高电量；在功率有限情况下，当所有可充电电池的SOC值都小于50％时，所有可充电电池都得到充电，充电效率不高，因此用二分法将1/2的电量较高的电池得到较多的充电功率，使这些电池电量快速达到50％以上，同时使其它电池也提高电量，但速度可能较慢，50％以上最高电流充，其余的按步骤S623-S624重新分配，直到一半的迅速达到90％的电量。
在充电过程中，同样也需要对各电池的电芯温度进行监控，并且也同样需要实时扫描各电池的SOC数值，因此需要返回执行步骤S1，重新执行上述流程步骤，当该区间中的电池通过持续充电后，通过步骤S3监测到有电池的SOC数值达到[50％，90％)范围时，则新达到[50％，90％)范围的电池采用步骤S4所述的充电方法进行充电。
S7、对所述可充电电池以小电流进行充电，直至电池充满；此时电池的SOC数值≥90％，电池可以作为满电处理，在达到真正的满电前不需占用过多资源，因此对该部分电池进行小电流进行慢充电，通常，电池慢充电时的充电电流选择为0.2C、0.3C等，该数值可以根据可用充电功率、电芯温度等因素灵活选择，本实施例中选择的电流为0.3C的恒流充电直至电池充满，完成该电池的充电。
在实际实施过程中，步骤S3至步骤S7的顺序可以根据需要进行调整，目的是结合电池SOC、额定输入功率Pin(sys)、当前可用充电功率Po(sys)和当前正在充电的可充电电池消耗的充电功率总和
Figure BDA0002942141980000141
动态调节分配每块电池充电电流，实现在有限的输入功率下，使电池的充电效率最大化。
本实施例所述的最大电流充电中的最大电流均为可充电电池所需的最大电流或充电器能够输出的最大电流。
如图5所示，本发明较佳的实施方式中提供了一种多电池充电系统，用以实现本发明上述一种多电池充电方法，包括：
如图5所示，本发明较佳的实施方式中提供了一种多电池充电系统，用以实现本发明上述一种多电池充电方法，包括：
温度优先级评价模块100，获取待充电电池中各电池的电芯温度信息，根据所述电芯温度对待充电电池进行预处理，筛选出可充电电池；
所述待充电电池的电芯温度通过可以通过电池温度传感器得到，也可以通过电池上集成的温度检测装置得到该电池的电芯温度信息。温度优先级评价模块预先存储有若干电池温度阈值，利用电池优先级系数公式计算各电池所处的优先级系数，判定电池属于的充电优先级，当待充电电池属于高充电优先级时，执行功率检测及SOC扫描模块，若电池满足中充电优先级时，此时为该级别的电池进行小电流充电，直至电池的优先级系数满足高充电优先级时，执行功率检测及SOC扫描模块，对于都不满足的电池，不进行充电，本实施例中具体优先级系数的范围以及计算方法如本实施例的多电池充电方法步骤S1所述。
功率检测及SOC扫描模块200，计算并检查当前是否有可用充电功率，若有，则扫描所述可充电电池的SOC数值；
第一判定模块300，判断电池的SOC数值是否在[50％，90％)区间内，若是，执行第一充电模块，若否，执行第二判定模块；
第一充电模块400，根据电池的SOC数值由大到小排列电池的充电顺序，按所述充电顺序分配充电电流对可充电电池充电，并执行温度优先级评价模块；
第二判定模块500，判定电池的SOC数值是否小于50％，若是，执行第二充电模块，若否，执行第三充电模块；
第二充电模块600，利用剩余的可用充电功率对SOC数值小于50％的电池进行充电，并执行温度优先级评价模块。
第三充电模块700，对可充电电池以小电流进行充电，直至电池充满。
所述第一判定模块、第一充电模块、第二判定模块、第二充电模块、第三充电模块的具体工作过程参见一种多电池充电方法中的步骤S3至步骤S7中所述的流程，此处不再赘述。上述各模块可以分别为不同的软件程序，用以实现各模块对应的功能。
如图6所示，本发明另一较佳的实施方式中提供了一种多电池充电装置，包括处理器和存储器，具体的：
所述处理器，用以配置为经由执行所述可执行指令来执行本发明上述的一种多电池充电方法的步骤；
所述存储器，用以存储所述处理器的可执行指令。
本实施例中的存储器可以为易失性存储形式的可读介质，例如，随机存储单元和/或高速缓存存储器，还可以是只读存储器。
本发明实施例所述的多电池充电方法的步骤可直接在硬件中、在处理器执行的软件模块中或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘等本领域所知的任何其他形式的存储介质中。存储器与处理器可以以耦合连接方式连接实现处理器能从/向该存储器读取和写入信息；存储器也可以以软件模块的形式集成在处理器中。
如图7所述，本发明另一较佳的实施方式中提供了一种充/换电柜，包括若干个充电器和控制终端，控制终端包括本发明上述的一种多电池充电装置。
本实施例中充电柜可容纳的可充电电池数量为16，充电柜在配置时，其输入功率满足：
Figure BDA0002942141980000151
其中，Pin(sys)为输入功率；
Figure BDA0002942141980000152
为可容纳的可充电电池均以最大电流充电时，各可充电电池的充电功率总和，也就是系统的总充电功率；m为可容纳的可充电电池的个数，本实施例中为16个。本实施例中输入功率大于等于总充电功率的60％，如果输入功率越少，能够同时充电的电池数量越少，输入功率越多，能够同时充电的电池数量越多。由于目前民用电力通常能提供电力通常能达到按最大16A、3500W这一标准，很多时候由于周围用电情况的限制，达不到目前充/换电柜的落地要求，本申请降低了输入功率的要求，只要其满足其大于等于总充电功率的60％，通过本申请的充电方法，也能实现对多电池进行高效充电，并且具有良好的电池周转率，应用场景也就更为广泛。
在一具体实施例中，每个充/换电柜中均设有控制终端，所述控制终端可以为内置式计算机、远程控制服务于终端或移动控制终端等，用以对该充/换电柜进行控制。
上述多电池充电装置中的处理器和存储器以硬件方式集成在所述控制终端中，或均以程序代码的形式加载在所述控制终端中，或分别以软硬件组合实现本发明实施例所述的多电池充电方法，当所述多电池充电装置以软件产品的形式呈现时，可以直接将该程序产品加载在现有充/换电柜中的控制终端中。
在具体实施过程中，可以采用一个控制终端同时控制一个区域内的多个充/换电柜的充电过程。本申请采用动态功率输出的多电池充电方法，对充/换电柜的落地要求要求降低，并且提高了电池的周转效率，那么充/换电柜落地选址将更为灵活，为了适应使用者的需求，可以将充/换电柜的安装位置按照一定规律划分为若干控制区域，划分规律可以依据行政区域、地理位置、控制距离等，充/换电柜与控制终端之间通过无线网络建立通讯连接。
在一具体实施例中，控制终端可以集成在其中一个充/换电柜，将该充/换电柜定义为主柜，该区域内其他充/换电柜为子柜，主柜与子柜上分别设有通信装置，主柜通过所述通信装置发送控充电控制指令和接收子柜的功率及充电情况信息，相应的，子柜通过所述通信装置接收控制指令和发送功率及充电情况信息，其原理图如图8所示；
如图9所示，在另一具体实施例中，所述控制终端也可以为远程控制终端，通过远程控制终端分别对该区域内的充/换电柜进行充电控制。
本发明另一较佳的实施方式中，提供了一种计算机可读存储介质，用以存储程序，所述程序被执行时实现本发明上述的一种多电池充电方法的步骤，所述可读存储介质可以但不限于采用便携式紧凑盘只读存储器并包括程序代码，并可以在终端设备上运行。在一些可能的实施例中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，如程序代码等，当程序产品在设备上运行时，程序代码用于使设备执行本说明书上述多电池充电方法中示例性的实施方式的步骤。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种多电池充电方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、获取待充电电池中各电池的电芯温度，根据所述电芯温度对所述待充电电池进行预处理，筛选出可充电电池；
S2、计算并检查当前是否有可用充电功率，若有，则扫描所述可充电电池的SOC数值；
S3、判断所述SOC数值是否在[SOC1，SOC2)区间内，若是，执行步骤S4，若否，执行步骤S5；
S4、根据所述SOC数值由大到小排列所述可充电电池的充电顺序，按所述充电顺序分配充电电流，对所述可充电电池充电，并执行步骤S1；
S5、判定所述SOC数值是否小于SOC1，若是，执行步骤S6，若否，执行步骤S7；
S6、利用剩余的可用充电功率对所述SOC数值小于SOC1的所述可充电电池进行充电，并执行步骤S1；
S7、对所述可充电电池以小电流进行充电，直至电池充满。
2.如权利要求1所述的一种多电池充电方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
根据所述电芯温度判定所述待充电电池所在的充电优先级，所述充电优先级包括低充电优先级、中充电优先级和高充电优先级；
当属于低充电优先级时，所述待充电电池不充电；
当属于中充电优先级时，所述待充电电池以小电流充电直至达到高充电优先级；
当属于高充电优先级时，所述待充电电池为所述可充电电池。
3.根据权利要求2所述一种多电池充电方法，其特征在于，根据下式得到所述待充电电池的优先级系数f(t)：
Figure FDA0002942141970000021
其中，Tbt为电芯温度；
优先级系数f(t)的数值在[0，f1)范围内，属于低充电优先级；
优先级系数f(t)的数值在[f1，f2)范围内，属于中充电优先级；
优先级系数f(t)的数值在[f2，1]范围内，属于高充电优先级。
4.如权利要求1所述的一种多电池充电方法，其特征在于，所述可用充电功率通过下式获取：
Figure FDA0002942141970000022
式中，Po(sys)为可用充电功率；Pin(sys)为输入功率，
Figure FDA0002942141970000023
为当前正在充电的可充电电池消耗的充电功率总和，n为正在充电的可充电电池的数量，P(other)为其他消耗功率。
5.如权利要求4所述的一种多电池充电方法，其特征在于，所述输入功率满足下式：
Figure FDA0002942141970000024
其中，Pin(sys)为输入功率；
Figure FDA0002942141970000025
为可容纳的可充电电池均以最大电流充电时，各可充电电池的充电功率总和；m为可容纳的可充电电池的个数。
6.如权利要求1所述的一种多电池充电方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
S41、根据所述SOC数值由大到小排列所述可充电电池的充电顺序；
S42、对所述SOC数值最高的所述可充电电池分配最大充电电流，其余所述可充电电池按电量递减方式，根据当前的可用充电功率获得最大充电电流；
S43、当出现所述SOC数值≥SOC2时，按步骤S7进行充电；
S44、其余所述可充电电池重复执行步骤S41进行充电。
7.如权利要求1所述的一种多电池充电方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
S611、计算剩余的可用充电功率；
S612、计算所述SOC数值在区间(0，SOC1)内的所有所述可充电电池以最大充电电流充电时的功率和，判断所述剩余的可用充电功率是否大于所述功率和，若是，执行步骤S613，若否，执行步骤S614；
S613、对所述SOC数值在区间(0，SOC1)内的所有所述可充电电池进行最大电流充电，并执行步骤S1；
S614、将所述SOC数值在区间(0，SOC1)内的所有所述可充电电池按照所述SOC数值由小到大依次排序，选择前k个所述可充电电池进行最大电流充电，其余所述可充电电池按照平均分配余下的所述剩余的可用充电功率的电流充电，并执行步骤S1。
8.如权利要求1所述的一种多电池充电方法，其特征在于，步骤S3中所述SOC数值都在(0，SOC1)这一区间时，步骤S6具体包括：
S621、判断此时的可用充电功率是否满足使每个所述可充电电池都以最大电流充电，若是，执行步骤S622，若否，执行步骤S623；
S622，所有所述可充电电池以最大电流充电，并执行步骤S1；
S623、将所述可充电电池按照所述SOC数值由大到小的顺序依次排序；
S624、对前一半数量的所述可充电电池按平均分配2/3的可用充电功率的电流充电，后一半数量的所述可充电电池按平均分配余下1/3的可用充电功率的电流充电，并执行步骤S1。
9.一种多电池充电系统，用以实现权利要求1-8任一项所述的一种多电池充电方法，其特征在于，包括：
温度优先级评价模块，获取待充电电池中各电池的电芯温度，根据所述电芯温度对所述待充电电池进行预处理，筛选出可充电电池；
功率检测及SOC扫描模块，计算并检查当前系统是否有可用充电功率，若有，则扫描所述可充电电池的SOC数值；
第一判定模块，判断所述SOC数值是否在[SOC1，SOC2)区间内，若是，执行第一充电模块，若否，执行第二判定模块；
第一充电模块，根据所述SOC数值由大到小排列所述可充电电池的充电顺序，按所述充电顺序分配充电电流，对所述可充电电池充电，并执行所述温度优先级评价模块；
第二判定模块，判定所述SOC数值是否小于SOC1，若是，执行第二充电模块，若否，执行第三充电模块；
第二充电模块，利用剩余的可用充电功率对所述SOC数值小于SOC1的所述可充电电池进行充电，并执行所述温度优先级评价模块；
第三充电模块，对所述可充电电池以小电流进行充电，直至电池充满。
10.一种多电池充电装置，其特征在于，包括：
处理器，配置为经由执行可执行指令来执行权利要求1-8任一项所述的一种多电池充电方法的步骤；
存储器，用以存储所述处理器的所述可执行指令。
11.一种充/换电柜，其特征在于，包括控制终端，控制终端包括权利要求10所述的一种多电池充电装置。
12.一种计算机可读存储介质，用以存储程序，其特征在于，所述程序被执行时实现权利要求1-8任一项所述的一种多电池充电方法的步骤。
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