CN113270919A

CN113270919A - 一种电池充电的控制系统和控制方法

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Publication number: CN113270919A
Application number: CN202110571462.9A
Authority: CN
Inventors: 田中; 熊健; 朱立宾; 吴杰余; 刘爽
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-08-17
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: CN113270919B

Abstract

本发明涉及电池充电控制技术领域，具体地指一种电池充电的控制系统和控制方法。包括充电区间划分模块、充电倍率获取模块，用于获取当前电池SOC值所处的充电区间段并根据充电区间段获取对应的充电倍率；电压跟随策略判断模块，用于电池SOC值超过设定值时根据当前电池SOC值对应的理论电压和实际电压判断是否开启电压跟随策略；电压跟随策略实施模块，在开启电压跟随策略时在该区间段充电倍率充电情况下降低电池SOC上升速度；控制模块，用于获取当前充电区间的充电倍率对电池进行充电；所述设定值小于95％。本发明的电池充电控制系统极为简单，能够有效避免由于电池SOC值虚高造成的末端充电效率低下的问题，提高了末端充电效率，降低了充电时间。

Description

一种电池充电的控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及电池充电控制技术领域，具体地指一种电池充电的控制系统和控制方法。

背景技术

目前，锂离子动力电池广泛使用恒流恒压(CC-CV)充电方法。首先，使用恒定的电流(CC)对电池进行充电，当电池电压达到充电截止电压时，使用恒压充电(CV)，充电电流逐渐减小，当电池充电电流减小到某一值时，充电结束。这种充电方法容易控制，在恒压阶段，极化电压和欧姆电压降低，电池能够充满电，但是充电所需时间过长，且对电池寿命影响不明确等问题，已经成为限制电动汽车进一步推广应用的技术瓶颈。

为了解决上述技术问题，有专利号为“CN201510333637.7”的名为“一种动力锂离子电池最大充电电流计算方法”的中国发明专利提出了一种动力锂离子电池的充电方法，该方法在在充电过程中综合考虑温升和极化限制，把极化电压限制的最大充电电流曲线和充电温升限制的最大充电电流曲线联合起来，得到基于温升和极化限制的最大充电电流曲线，依托提出的温升和极化限制的边界充电电流曲线，提出一种随SOC阶梯变化的充电电流曲线：在0-10％SOC，采用1/3C电流对电池预充电，在10％SOC之后，使用5℃温升限制的最大充电电流充电，直到此电流与极化限制的最大充电电流相交，此后只需考虑极化限制，每隔5％SOC改变一次充电电流，使用阶梯状逐渐减小的电流充电，使其不超过极化限制的最大充电电流曲线，当电池电压到充电截止电压4.2V时，采用恒压充电。对于这种阶梯式的充电方法，虽然能够加速电池的充电速度，但又带来了新的技术问题，即电池在充电末端即95～100％之间的充电区间内，考虑到SOC计算精度和充电过程中电池极化等原因，很容易出现充电末端显示SOC虚高(95％-100％段)，这样充电末端的充电电流会提前跳变至小倍率充电，导致整个充电时间延长，尤其是高温或低温条件下，经常容易出现充电时间较长问题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种电池充电的控制系统和控制方法，通过对电池充电末端充电进行优化，避免出现由于充电末端由于SOC虚高造成的提前跳变至小倍率充电导致的充电时间变长的问题。

本发明的技术方案为：一种电池充电的控制系统，包括，

充电区间划分模块，用于将电池充电区间划分为若干段按照电池SOC值越大充电倍率越小的方式给每个区间段设定一个充电倍率；

充电倍率获取模块，用于获取当前电池SOC值所处的充电区间段并根据充电区间段获取对应的充电倍率；

电压跟随策略判断模块，用于在电池SOC值超过设定值时根据当前电池SOC值对应的理论电压和实际电压判断是否开启电压跟随策略；

电压跟随策略实施模块，在开启电压跟随策略时在该区间段充电倍率充电情况下降低电池SOC上升速度；

控制模块，用于获取当前充电区间的充电倍率对电池进行充电；

所述设定值小于95％。

进一步的所述跟随策略实施模块在开启电压跟随策略时降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的一半。

进一步的所述跟随策略实施模块在开启电压跟随策略后若电池SOC值超过且实际电压仍小于理论电压时进一步降低电池SOC上升速度。

进一步的所述跟随策略实施模块在开启电压跟随策略后若电池SOC值超过且实际电压仍小于理论电压时降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的1/4。

一种电池充电的控制方法，根据电池的SOC将电池的充电过程划分为多个区间段，每个区间段按照设定的充电倍率进行充电；当电池的SOC超过设定值时，对比当前电池SOC值对应的理论电压与实际电压，若出现实际电压小于理论电压的情况，则在该区间段充电倍率充电情况下降低电池SOC上升速度，直至理论电压与实际电压相符；所述设定值小于95％。

进一步的所述降低电池SOC上升速度的方法包括：降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的一半。

进一步的所述设定值为处于电池SOC85％至电池SOC95％之间的设定数值。

进一步的若电池SOC值超过时，实际电压仍小于理论电压，则进一步降低电池SOC上升速度。

进一步的所述进一步降低电池SOC上升速度的方法包括：降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的1/4。

进一步的所述根据电池的SOC将电池的充电过程划分为多个区间段的方法包括：对于电池SOC值小于90％，每10％设定为一个区间段，按照0～10％区间段充电倍率为n1、10％～20％区间段充电倍率为n2…直至80％～90％区间段充电倍率为n9；对于90％～95％区间段按照n10充电倍率进行充电；对于95％～97％区间段按照n11充电倍率进行充电；对于97％～99％区间段按照n12充电倍率进行充电；对于99％～100％区间段按照n13充电倍率进行充电；且且n1＞n2…＞n9＞n10＞n11＞n12＞n13。

本发明的优点有：1、本发明针对电池充电的控制系统设置了电压跟随策略，通过电压跟随策略，在电池充电的末端判断当前电池SOC值是否存在虚高的情况，避免由于电池SOC虚高导致的电池倍率下降出现的充电速度降低的问题，有效提高了电池在末端充电的效率，降低了充电时间；

2、本发明针对电池SOC值超过设定值时，通过电压跟随策略实时模块降低电池SOC值的上升速度为在此区间段充电倍率充电情况下电池SOC值正常上升速度的一半，降低电池SOC值虚高的问题；

3、本发明对于电池SOC值进入到95％之后，若仍然出现电池SOC值对应的理论电压与实际电压不符的情况，进一步降低电池SOC值的上升速度，避免由于充电末端电池虚高造成的充电倍率下降提前进入充电放缓的阶段，提高了电池充电末端充电效率；

4、本发明的充电方法在阶梯充电的情况下，设计了一套电压跟随策略，通过判断电池SOC值对应的理论电压与实际电压是否相符，获取当前电池SOC值是否存在虚高的情况，避免由于电池SOC值虚高造成的降低充电倍率影响充电效率的问题。

本发明的电池充电控制系统极为简单，能够有效避免由于电池SOC值虚高造成的末端充电效率低下的问题，提高了末端充电效率，降低了充电时间，具有极大的推广价值。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，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，术语“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例保护一种电池充电的控制系统，包括充电区间划分模块，用于将电池充电区间划分为若干段按照电池SOC值越大充电倍率越小的方式给每个区间段设定一个充电倍率，对于电池SOC值小于90％，每10％设定为一个区间段，按照0～10％区间段充电倍率为n1、10％～20％区间段充电倍率为n2、20％～30％区间段充电倍率为n3、30％～40％区间段充电倍率为n4、40％～50％区间段充电倍率为n5、50％～60％区间段充电倍率为n6、60％～70％区间段充电倍率为n7、70％～80％区间段充电倍率为n8、80％～90％区间段充电倍率为n9、对于90％～95％区间段按照n10充电倍率进行充电、对于95％～97％区间段按照n11充电倍率进行充电、对于97％～99％区间段按照n12充电倍率进行充电、对于99％～100％区间段按照n13充电倍率进行充电；且且n1＞n2＞n3＞n4＞n5＞n6＞n7＞n8＞n9＞n10＞n11＞n12＞n13。实际应用时，也可以将n1、n2、n3或者是电池SOC值处于80％以前的几个区段的充电倍率设置为超大充电倍率、大充电倍率、正常充电倍率等，只要能够对90％～95％的区段进行细分即可。

还包括，充电倍率获取模块，用于获取当前电池SOC值所处的充电区间段并根据充电区间段获取对应的充电倍率，充电倍率获取模块根据当前电池SOC值以及上述的充电区间划分模块划分的充电区间进行判断当前充电处于哪一个区间段，应该采用哪一个充电倍率；

电压跟随策略判断模块，用于在电池SOC值超过设定值时根据当前电池SOC值对应的理论电压和实际电压判断是否开启电压跟随策略，本实施例的电压跟随策略判断模块在电池SOC值超过设定值(本实施例的设定值为90％)时，即可开始判断当前是否需要开启电压跟随策略，为第一阶段的电压跟随策略，当电池SOC值超过95％时，继续判断是否需要开启电压跟随策略，为第二阶段的电压跟随策略；

电压跟随策略实施模块，在开启电压跟随策略时在该区间段充电倍率充电情况下降低电池SOC上升速度，本实施例的降低电池SOC值的上升速分为两种情况，即第一阶段的电压跟随策略和第二阶段的电压跟随策略采取不同的降低电池SOC值上升速度方式，第一阶段的电池SOC值降低方式为降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的一半；第二阶段的电池SOC值降低方式为降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照电池SOC值95％的区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的1/4；

控制模块，用于获取当前充电区间的充电倍率对电池进行充电。

本实施例的电池充电的具体控制措施如下：对电池充电区间进行划分，对于电池SOC值小于90％，每10％设定为一个区间段，按照0～10％区间段充电倍率为n1、10％～20％区间段充电倍率为n2、20％～30％区间段充电倍率为n3、30％～40％区间段充电倍率为n4、40％～50％区间段充电倍率为n5、50％～60％区间段充电倍率为n6、60％～70％区间段充电倍率为n7、70％～80％区间段充电倍率为n8、80％～90％区间段充电倍率为n9、对于90％～95％区间段按照n10充电倍率进行充电、对于95％～97％区间段按照n11充电倍率进行充电、对于97％～99％区间段按照n12充电倍率进行充电、对于99％～100％区间段按照n13充电倍率进行充电；且且n1＞n2＞n3＞n4＞n5＞n6＞n7＞n8＞n9＞n10＞n11＞n12＞n13。

控制电池按照当前区段对应的充电倍率进行充电，当电池SOC值超过设定值即90％以后，判断当前电池SOC值对应的理论电压与实际电压是否相符，若实际电压小于理论电压，即开启电压跟随策略，降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的一半，直至理论电压与实际电压相等。

继续充电，当电池SOC值超过95％以后，判断当前电池SOC值对应的理论电压与实际电压是否相符，若实际电压仍然小于理论电压，则降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的1/4，直至理论电压与实际电压相等。

直到电池充电完成。

按照本实施例介绍的方法和没有按照本实施例介绍的方法进行充电比对，比对情况如下：

表一：0℃充电情况下本实施例充电方案与常规充电方案对比

表二：40℃充电情况下本实施例充电方案与常规充电方案对比

由此可见，无论是在低温充电还是高温充电情况下，采用本实施例的跟随策略方法进行充电能够大幅度提高电池充电末端的充电效率，降低了电池末端充电的时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims

1.一种电池充电的控制系统，其特征在于：包括，

所述设定值小于95％。

2.如权利要求1所述的一种电池充电的控制系统，其特征在于：所述跟随策略实施模块在开启电压跟随策略时降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的一半。

3.如权利要求1所述的一种电池充电的控制系统，其特征在于：所述跟随策略实施模块在开启电压跟随策略后若电池SOC值超过且实际电压仍小于理论电压时进一步降低电池SOC上升速度。

4.如权利要求3所述的一种电池充电的控制系统，其特征在于：所述跟随策略实施模块在开启电压跟随策略后若电池SOC值超过且实际电压仍小于理论电压时降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的1/4。

5.一种如权利要求1～4任一所述的一种电池充电的控制系统的控制方法，其特征在于：根据电池的SOC将电池的充电过程划分为多个区间段，每个区间段按照设定的充电倍率进行充电；当电池的SOC超过设定值时，对比当前电池SOC值对应的理论电压与实际电压，若出现实际电压小于理论电压的情况，则在该区间段充电倍率充电情况下降低电池SOC上升速度，直至理论电压与实际电压相符；所述设定值小于95％。

6.如权利要求5所述的一种电池充电的控制方法，其特征在于：所述降低电池SOC上升速度的方法包括：降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的一半。

7.如权利要求6所述的一种电池充电的控制方法，其特征在于：所述设定值为处于电池SOC85％至电池SOC95％之间的设定数值。

8.如权利要求5所述的一种电池充电的控制方法，其特征在于：若电池SOC值超过时，实际电压仍小于理论电压，则进一步降低电池SOC上升速度。

9.如权利要求8所述的一种电池充电的控制方法，其特征在于：所述进一步降低电池SOC上升速度的方法包括：降低电池SOC上升速度使电池SOC的上升速度为按照在该区间段充电倍率充电情况下正常电池SOC值上升速度的1/4。

10.如权利要求5所述的一种电池充电的控制方法，其特征在于：所述根据电池的SOC将电池的充电过程划分为多个区间段的方法包括：对于电池SOC值小于90％，每10％设定为一个区间段，按照0～10％区间段充电倍率为n1、10％～20％区间段充电倍率为n2…直至80％～90％区间段充电倍率为n9；对于90％～95％区间段按照n10充电倍率进行充电；对于95％～97％区间段按照n11充电倍率进行充电；对于97％～99％区间段按照n12充电倍率进行充电；对于99％～100％区间段按照n13充电倍率进行充电；且且n1＞n2…＞n9＞n10＞n11＞n12＞n13。