CN114498864B - 电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN114498864B CN202210381833.1A CN202210381833A CN114498864B CN 114498864 B CN114498864 B CN 114498864B CN 202210381833 A CN202210381833 A CN 202210381833A CN 114498864 B CN114498864 B CN 114498864B
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Abstract

本申请实施例提供了一种电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质，该电化学装置充电方法包括：获取电化学装置的目标充电时长，所述目标充电时长用于指示所述电化学装置充电至目标荷电状态的目标时长；将所述目标充电时长划分为至少两个充电时间段；基于所述电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数；根据所述目标荷电状态，确定所述目标函数的约束条件；以所述目标函数的因变量最小为目标，根据所述约束条件对所述目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流；依次按照各所述充电电流对所述电化学装置进行恒流充电。本方案能够在满足充电速度需求的前提下，减小二次电池充电过程中的能量损耗。

Description

电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质
技术领域
本申请实施例涉及电化学技术领域，尤其涉及一种电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质。
背景技术
锂离子电池、钠离子电池等二次电池在消费电子、无人机和电动汽车等产品上被广泛应用。充电速度是二次电池的重要指标，较大的充电速度可以缩短二次电池的充电时间。为了提升二次电池的充电速度，需要采用较大的充电电流对二次电池进行充电，然而二次电池充电过程中的产热量与充电电流正相关，增大充电电流会导致二次电池充电过程中的产热量增加，进而导致二次电池充电过程的能量损耗较大。因此，需要提供一种技术方案，以平衡二次电池的充电速度和能量损耗。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质，能够在满足充电速度需求的前提下，减小二次电池充电过程中的能量损耗。
根据本申请实施例的第一方面，提供了一种电化学装置充电方法，所述方法包括：获取电化学装置的目标充电时长，所述目标充电时长用于指示所述电化学装置充电至目标荷电状态的目标时长；将所述目标充电时长划分为至少两个充电时间段；基于所述电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数，其中，每个所述充电时间段对应的充电电流为所述目标函数的自变量，所述至少两个充电时间段的时长为所述目标函数中的常数；根据所述目标荷电状态，确定所述目标函数的约束条件；以所述目标函数的因变量最小为目标，根据所述约束条件对所述目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流；依次按照各所述充电电流对所述电化学装置进行恒流充电。
在一些实施例中，所述目标函数的因变量为所述电化学装置充电过程中的产热量。
在一些实施例中，所述目标函数包括：
Figure 873105DEST_PATH_IMAGE001
；所述约束条件包括：
Figure 644751DEST_PATH_IMAGE002
；Q min 用于表征所述电化学装置充电过程中的产热量，N用于表征所述充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征所述电化学装置的容量，ΔSOC用于表征所述电化学装置的充电量，R用于表征所述电化学装置的内阻。
在一些实施例中，所述目标函数包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；所述约束条件包括：
Figure 657707DEST_PATH_IMAGE004
；F(I,λ) min 用于表征所述目标函数的因变量，N用于表征所述充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征所述电化学装置的容量，ΔSOC用于表征所述电化学装置的充电量，R用于表征所述电化学装置的内阻，λ为所述目标函数的自变量。
在一些实施例中，所述电化学装置的内阻根据所述电化学装置的荷电状态确定。
根据本申请实施例的第二方面，提供了一种电化学装置充电装置，所述装置包括：获取单元，用于获取电化学装置的目标充电时长，所述目标充电时长用于指示所述电化学装置充电至目标荷电状态的目标时长；计算单元，用于将所述目标充电时长划分为至少两个充电时间段，基于所述电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数，其中，每个所述充电时间段对应的充电电流为所述目标函数的自变量，所述至少两个充电时间段的时长为所述目标函数中的常数；根据所述目标荷电状态，确定所述目标函数的约束条件；以所述目标函数的因变量最小为目标，根据所述约束条件对所述目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流；充电单元，用于依次按照各所述充电电流对所述电化学装置进行恒流充电，使所述电化学装置充电过程的发热量小于预设的热量阈值。
在一些实施例中，所述目标函数的因变量为所述电化学装置充电过程中的产热量。
根据本申请实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，处理器、存储器和通信接口通过通信总线完成相互间的通信；存储器用于存放至少一条可执行指令，可执行指令使处理器执行上述第一方面中任一所述电化学装置充电方法对应的操作。
根据本申请实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一所述电化学装置充电方法。
根据本申请实施例的第五方面，提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行上述第一方面中任一所述电化学装置充电方法。
由上述技术方案可知，由于电化学装置充电过程中内阻会发生变化，而充电过程中电化学装置的发热量与内阻正相关，根据电化学装置的目标荷电状态和目标充电时长，确定电化学装置的多个充电电流，然后依次按照各充电电流对电化学装置进行恒流充电，在内阻较小时采用较大的充电电流，在内阻较大时采用较小的充电电流，减小电化学装置充电过程中的发热量，从而可以在满足充电速度需求的前提下，减小电化学装置充电过程中的能量损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一个实施例的电化学装置充电方法的流程图；
图2是本申请一个实施例的充电电流确定方法的流程图；
图3是本申请一个实施例的电化学装置充电装置的示意图；
图4是本申请一个实施例的电子设备的示意图；
图5是本申请一个实施例的充电电流与锂离子电池内阻随荷电状态的变化曲线。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请实施例中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请实施例保护的范围。
下面结合附图说明本申请实施例的具体实现。需要说明的是，在本申请实施例的内容中，电化学装置可以是锂离子电池，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。
电化学装置充电方法
图1是本申请一个实施例的电化学装置充电方法的流程图，如图1所示，该电化学装置充电方法包括如下步骤：
步骤101、获取电化学装置的目标充电时长。
目标充电时长可以指示电化学装置的充电速度，具体是指将电化学装置从初始荷电状态充电至目标荷电状态的目标时长，即对电化学装置的充电速度需求为：从初始荷电状态充电至目标荷电状态的时间为目标充电时长。目标充电时长可以是用户设定的时长，也可以基于电化学装置的工作模式而确定的时长，本申请对此不作限定。
电化学装置的荷电状态（State Of Charge，SOC），是指电化学装置使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示，其取值范围为0%~100%。初始荷电状态大于或等于荷电状态的下限，目标荷电状态小于或等于荷电状态的上限，且初始荷电状态小于目标荷电状态，比如，初始荷电状态可以是10%，目标荷电状态为25%。
例如，对于电化学装置的充电需求为能够在30min内充满，则目标荷电状态为100%，目标充电时长等于30min。
步骤102、根据目标荷电状态和目标充电时长，确定至少两个充电电流。
将电化学装置的充电过程划分成多个充电时间段，根据电化学装置的目标荷电状态和目标充电时长，确定每个充电时间段对应的充电电流。电化学装置在充电过程中内阻会发生变化，根据内阻的变化将充电过程划分成多个充电时间段，每个充电时间段采用不同的充电电流，通过对每个充电时间段的充电电流进行优化，可以减少充电过程中的发热量。
步骤103、依次按照各充电电流对电化学装置进行恒流充电。
每个充电时间段对应一个充电电流，根据充电电流所对应充电时间段的时间顺序，依次按照各充电电流对电化学装置进行恒流充电，以在每个充电时间段按照相对应的充电电流对电化学装置进行充电。比如，根据目标荷电状态和目标充电时长确定出充电电流I1至I10共计10个充电电流，电化学装置的充电过程包括充电时间段S1至充电时间段S10共计10个充电时间段，充电电流Ik对应于充电时间段Sk，1≤k≤10且k为正整数，在对电化学装置进行充电时，在充电时间段Sk以充电电流Ik进行恒流充电。
在本申请实施例中，由于电化学装置充电过程中内阻会发生变化，而充电过程中电化学装置的发热量与内阻正相关，根据电化学装置的目标荷电状态和目标充电时长，确定电化学装置的多个充电电流，然后依次按照各充电电流对电化学装置进行恒流充电，在内阻较小时采用较大的充电电流，在内阻较大时采用较小的充电电流，减小电化学装置充电过程中的发热量，从而可以在满足充电速度需求的前提下，减小电化学装置充电过程中的能量损耗。
在一种可能的实现方式中，在根据目标荷电状态和目标充电时长确定充电电流时，可以基于电化学装置充电过程中的产热量对充电电流进行优化，以减小电化学装置充电过程中的产热量。图2是本申请一个实施例的充电电流确定方法的流程图，如图2所示，充电电流确定方法包括如下步骤：
步骤201、将目标充电时长划分为多个充电时间段。
将目标充电时长划分为多个充电时间段，各充电时间段互不重叠，充电时间段的数量与充电电流的数量相等。充电时间段的数量可以等于预设数量，即将目标充电时长划分为预设数量的充电时间段，不同的充电时间段可以具有相同或不同的长度。或者，可以预设时间段长度，根据预设时间段长度将目标充电时长划分为多个充电时间段，其中至少两个充电时间段的长度等于预设时间长度。
步骤202、基于电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数。
为了使减小电化学装置充电过程中的产热量，可以基于电化学装置充电过程中的产热量来构建目标函数，进而通过对目标函数进行优化，确定每个充电时间段对应的充电电流，使得通过所确定出的充电电流对电化学装置进行充电时，可以在满足充电速度要求的前提下，减少电化学装置充电过程中的产热量，提高电化学装置充电过程中的能量使用效率。
由于电化学装置充电过程中的产热量与充电电流和充电时长相关，因此可以通过每个充电时间段对应的充电电流和长度来表征产热量，进而构建出基于电化学装置充电过程中产热量的目标函数。目标函数以每个充电时间段对应的充电电流为自变量，各充电时间段的时长为目标函数中的常数。
步骤203、根据目标荷电状态，确定目标函数的约束条件。
由于需要在目标充电时长内将电化学装置充电至目标荷电状态，同时使充电过程中电化学装置的产热量较少，目标函数基于电化学装置充电过程中的产热量构建，所以可以根据目标荷电状态来构建对目标函数进行优化时的约束条件，从而在基于约束条件对目标函数进行优化时，可以得到既能够满足充电速度要求，又会使电化学装置发热量较小的多个充电电流。
步骤204、以目标函数的因变量最小为目标，根据约束条件对目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流。
在基于电化学装置充电过程中的产热量构建目标函数，并根据目标荷电状态确定目标函数的约束条件后，根据约束条件对目标函数的自变量进行优化，获得使目标函数的因变量最小的自变量，即获得使目标函数的因变量最小的多个充电电流，进而依次按照所获得的各充电电流对电化学装置进行恒流充电时，可以使电化学装置的产热量最小。
在本申请实施例中，基于电化学装置充电过程中的产热量构建目标函数，基于目标荷电状态确定目标函数的约束条件，根据约束条件对目标函数进行优化，使目标函数的因变量最小，即在目标充电时长内将电化学装置充电至目标荷电状态的前提下，确定能够使电化学装置充电过程中产热量最小的充电电流，保证在根据所确定出的各充电电流对电化学装置进行恒流充电时，能够在保证电化学装置充电速度的前提下，减少充电过程中的产热量，从而降低电化学装置充电过程中的能量损耗，提高对电化学装置进行充电控制的准确性。
在一种可能的实现方式中，目标函数的因变量为电化学装置充电过程中的产热量。
在本申请实施例中，目标函数基于电化学装置充电过程中的产热量构建，每个充放电时间段对应的充电电流为目标函数的自变量，各充电时间段的时长为目标函数中的常数，将电化学装置充电过程中的产热量作为目标函数的因变量，各充电时间段对应的充电电流发生变化，会使电化学装置的产热量发生变化，进而通过优化目标函数的自变量，使目标函数的因变量最小，便可以确定各充电时间段所对应的充电电流，便于对目标函数进行求解，从而更快地对充电电流进行求解，保证对电化学装置进行充电控制的时效性。
在一种可能的实现方式中，在以电化学装置充电过程中的产热量为目标函数的因变量时，目标函数可以如公式（1）所示，目标函数的约束条件可以如公式（2）所示。
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（1）
Figure 540212DEST_PATH_IMAGE006
（2）
在上述公式（1）和公式（2）中，Q min 用于表征电化学装置充电过程中的产热量，N用于表征充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征电化学装置的容量，ΔSOC用于表征电化学装置的充电量，即目标荷电状态与初始荷电状态的差值，R用于表征电化学装置的内阻。
电化学装置的容量cap可通过如下方式进行检测：将电化学装置以1.0C恒流充电至截止电压，然后恒压充电至0.05C，然后以0.2C直流放电至3.0V，以此次放电容量为电化学装置的容量cap。
电化学装置的内阻R可通过如下方式进行检测：检测电化学装置的开路电压OCV和路端电压U，根据开路电压OCV、路端电压U和充电电流I，通过公式R=（OCV-U）/I计算电化学装置的内阻R。由于电化学装置的充电电流会发生改变，所以第i充电时间段内电化学装置的内阻Ri可通过公式Ri=（OCV-U）/Ii进行计算。
下面对上述目标函数和约束条件的基本原理进行说明。
<1>电化学装置的初始荷电状态为SOC 0 ，需要在目标充电时长T内将电化学装置充电至目标荷电状态SOC，此时SOC 0 、T和SOC满足如下公式（3）所示的关系。
Figure 955013DEST_PATH_IMAGE007
（3）
其中，I用于表征电化学装置充电过程中不同时刻的充电电流，cap为电化学装置的容量。
<2>电化学装置充电过程中产生的焦耳热满足如公式（4）所示。
Figure 897561DEST_PATH_IMAGE008
（4）
其中，Q用于表征电化学装置充电过程中产生的焦耳热，R用于表征电化学装置的内阻。
当Q取值最小时，电化学装置的充电效率最高，因此可以构建如公式（5）所示的目标函数，而该目标函数的约束条件如公式（6）所示。
Figure 335496DEST_PATH_IMAGE009
（5）
Figure 756113DEST_PATH_IMAGE010
（6）
根据焦耳定律可知，在充电量相同的前提下，充电时间越短，产生的焦耳热越多，因此公式（6）所示的约束条件可以优化为如下公式（7）。
Figure 290999DEST_PATH_IMAGE011
（7）
<3>基于上述公式（7）所示的约束条件，对电化学装置的充电过程离散化。将目标充电时长均匀划分为N段，即将目标充电时长划分为N个充电时间段，N值越大，计算得到的结果越接近理论最优解，每一充电时间段的长度为t i =T/N，i=1,2,3…N。当N值足够大时，可认为在t i 时间段内，电化学装置的内阻R与充电电流I保持不变。设t i 时刻的充电电流为I i ，则该充电时间段的充电量如公式（8）所示。
Figure 404449DEST_PATH_IMAGE012
（8）
此时电化学装置的荷电状态如公式（9）所示。
Figure 329680DEST_PATH_IMAGE013
（9）
该充电时间段内产生的热量如公式（10）所示。
Figure 553988DEST_PATH_IMAGE014
（10）
整个充电过程中产生的热量如公式（11）所示。
Figure 677801DEST_PATH_IMAGE015
（11）
<4>基于上述推导过程，在满足规定时间内完成充电量的前提下，使充电过程产生的焦耳热最小，因此构建如公式（1）所示的目标函数和如公式（2）所示的约束条件。
在本申请实施例中，基于电化学装置充电过程中的产热量构建上述公式（1）所示的目标函数，并确定上述公式（2）所示的约束条件，进而基于约束条件对目标函数中的各充电电流进行优化，使得目标函数的因变量最小，便可以准确的确定各充电时间段对应的充电电流，进而在通过各充电电流对电化学装置进行分阶段充电时，能够在目标充电时长内将电化学装置充电至目标荷电状态，并使充电过程产生的热量较少，减小电化学装置充电过程中的能量损耗。
在一种可能的实现方式中，在以充电装置充电过程中的产热量为目标函数的因变量时，目标函数可以如公式（12）所示，目标函数的约束条件可以如公式（13）所示。
Figure 962152DEST_PATH_IMAGE016
（12）
Figure 374679DEST_PATH_IMAGE017
（13）
在上述公式（12）和公式（13）中，F(I,λ) min 用于表征目标函数的因变量，N用于表征充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征电化学装置的容量，ΔSOC用于表征电化学装置的充电量，R用于表征电化学装置的内阻，λ为目标函数的自变量。
上述公式（10）和公式（11）所示的目标函数和约束条件，为带有1个带有等式约束条件的最优化问题。为了便于求解各充电电流，引入拉格朗日乘子法，将带有1个带有等式约束条件的最优化问题，转换为无等式约束的极值问题。
拉格朗日乘子法可以将有等式的约束优化问题转化为无约束优化问题，具体形式如下公式（14）所示。
Figure 464995DEST_PATH_IMAGE018
（14）
在上述公式（14）中，L(x,λ)为新的目标函数，f(x)为转换之前的目标函数，g(x)为f(x)的约束条件。新的目标函数L(x,λ)包括自变量x和λ，对L(x,λ)求偏导数，使偏导数为0，由于约束条件被引入目标函数，因此当L(x,λ)取极值时，f(x)必然取极值。选取遗传算法对上述的拉格朗日函数进行优化求解，此时的目标函数如公式（12）所示，约束条件如公式（13）所示。
在本申请实施例中，构建如公式（12）所示的目标函数和如公式（13）所示的约束条件，在公式（13）所示的约束条件的基础上，通过遗传算法对公式（12）所示的目标函数进行求解，可以更加准确和快速地对充电电流进行求解，使得求解出的各充电电流与电化学装置的充电速度和内阻相匹配，在基于求解出的各充电电流对电化学装置进行充电时，能够在满足充电速度要求的前提下，使得电化学装置充电过程中的产热量更少，进而减小电化学装置充电过程中的能量损耗。
在一种可能的实现方式中，上述公式（1）和公式（12）中，电化学装置的内阻可以根据电化学装置的荷电状态确定。
在本申请实施例中，电化学装置的内阻与电化学装置的荷电状态、充电倍率以及温度相关，相对于电化学装置的荷电状态，充电倍率和温度对内阻的影响较小，而且在电化学装置的充电过程中容易对荷电状态进行检测，因此可以基于荷电状态确定电化学装置的内阻，简化充电电流的求解过程，提高求解充电电流的速度，从而可以更加准确和及时的对电化学装置的充电过程进行控制。
在一种可能的实现方式中，可以将目标充电时长均匀划分为N个充电时间段，即N个充电时间段具有相同的时间长度，各充电时间段的时间长度之和等于目标充电时长，在第i个充电时间段采用充电电流I i 对电化学装置进行充电。将目标充电时长划分为多个具有相等时长的充电时间段，方便地对每个充电时间段对应的充电电流进行求解，而且在按照各充电电流对电化学装置进行充电时，以每个充电电流对电化学装置恒流充电相同的时长，在以一个充电电流对电化学装置恒流充电预设时长后，切换至下一个充电电流对电化学装置恒流充电预设时长，便于对电化学装置的充电过程进行控制。
电化学装置充电装置
图3是本申请一个实施例的电化学装置充电装置的示意性框图，如图3所示，电化学装置充电装置300包括：
获取单元301，用于获取电化学装置的目标充电时长，目标充电时长用于指示电化学装置充电至目标荷电状态的目标时长；
计算单元302，用于根据目标荷电状态和目标充电时长，确定至少两个充电电流；
充电单元303，用于依次按照至少两个充电电流对电化学装置进行恒流充电，使电化学装置充电过程的发热量小于预设的热量阈值。
在本申请实施例中，获取单元301获取电化学装置的目标充电时长和目标荷电状态后，计算单元302根据目标荷电状态和目标充电时长，确定多个充电电流，然后充电单元303依次按照各电流对电化学装置进行分阶段恒流充电，在电化学装置的内阻较小时采用较大的充电电流，在内阻较大时采用较小的充电电流，减小电化学装置充电过程中的发热量，从而可以在满足充电速度需求的前提下，减小电化学装置充电过程中的能量损耗。
在一种可能的实现方式中，计算单元302将目标充电时长划分为至少两个充电时间段；基于电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数，其中，每个充电时间段对应的充电电流为目标函数的自变量，至少两个充电时间段的时长为目标函数中的常数；根据目标荷电状态，确定目标函数的约束条件；以目标函数的因变量最小为目标，根据约束条件对目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流。
在一种可能的实现方式中，目标函数的因变量为电化学装置充电过程中的产热量。
在一种可能的实现方式中，目标函数包括：
Figure 646577DEST_PATH_IMAGE001
；约束条件包括：
Figure 836250DEST_PATH_IMAGE002
；Q min 用于表征电化学装置充电过程中的产热量，N用于表征充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征电化学装置的容量，ΔSOC用于表征电化学装置的充电量，R用于表征电化学装置的内阻。
在一种可能的实现方式中，目标函数包括：
Figure 798390DEST_PATH_IMAGE019
；约束条件包括：
Figure 364501DEST_PATH_IMAGE004
；F(I,λ) min 用于表征目标函数的因变量，N用于表征充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征电化学装置的容量，ΔSOC用于电化学装置的充电量，R用于表征电化学装置的内阻，λ为目标函数的自变量。
在一种可能的实现方式中，计算单元302根据电化学装置的荷电状态确定电化学装置的内阻。
需要说明的是，上述电化学装置充电装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与前述电化学装置充电方法实施例基于同一构思，具体内容可参见前述电化学装置充电方法实施例中的叙述，此处不再赘述。另外，本申请实施例中的电化学装置充电装置可以是电池管理系统（Battery Management System，BMS）或电池管理系统的一部分。
电子设备
图4是本申请实施例提供的一种电子设备的示意性框图，本申请具体实施例并不对电子设备的具体实现做限定。如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)402、通信接口(Communications Interface)404、存储器(memory)406、以及通信总线408。其中：
处理器402、通信接口404、以及存储器406通过通信总线408完成相互间的通信。
通信接口404，用于与其它电子设备或服务器进行通信。
处理器402，用于执行程序410，具体可以执行前述任一电化学装置充电方法实施例中的相关步骤。
具体地，程序410可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器402可能是CPU，或者是特定集成电路ASIC（Application SpecificIntegrated Circuit），或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。智能设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器406，用于存放程序410。存储器406可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。
程序410具体可以用于使得处理器402执行前述任一实施例中的电化学装置充电方法。
程序410中各步骤的具体实现可以参见前述任一电化学装置充电方法实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。
通过本申请实施例的电子设备，根据电化学装置的目标荷电状态和目标充电时长，确定电化学装置的多个充电电流，然后依次按照各充电电流对电化学装置进行恒流充电，由于电化学装置充电过程中内阻会发生变化，而充电过程中电化学装置的发热量与内阻正相关，在内阻较小时采用较大的充电电流，在内阻较大时采用较小的充电电流，减小电化学装置充电过程中的发热量，从而可以在满足充电速度需求的前提下，减小电化学装置充电过程中的能量损耗。
计算机可读存储介质
本申请还提供了一种计算机可读存储介质，存储用于使一机器执行上述任一实施例中的电化学装置充电方法的指令。具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机（或CPU或MPU）读出并执行存储在存储介质中的程序代码。
在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本申请的一部分。
用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘（如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW）、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。
此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。
此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。
计算机程序产品
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品被存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行上述任一实施例中的电化学装置充电方法。应理解，本实施例中的各方案具有上述方法实施例中对应的技术效果，此处不再赘述。
实验例和对比例
下面以锂离子电池作为电化学装置为例，对本申请实施例的一些实验例和对比例进行具体说明，通过这些实验例和对比例，可以更方便地看出本申请实施例中电化学装置充电方法、装置、电子设备和存储介质相对于现有技术的显著优势。应当理解，下述实验例和对比例仅用于对本申请实施例进行更好地说明，而并非对本申请实施例的限制。
<对比例>
锂离子电池参数：电池容量为4000mAh。
实验过程：从10%SOC充电至25%SOC，充电时间为10min，以3600mA充电电流进行恒流充电，充电结束后检测充电过程中产生的焦耳热。
<实验例>
锂离子电池参数：与对比例保持相同，即电池容量为4000mAh。
实验过程：从10%SOC充电至25%SOC，充电时间为10min，将充电时间划分为10个充电时间段，每个充电时间段的长度为60s，依次定义各充电时间段的充电电流为I 1，I 2，I 3…I 10，各充电时间段的充电量依次为60I 1，60I 2，60I 3…60I 10。构建如前述实施例中公式（12）所示的目标函数和公式（13）所示的约束条件，利用遗传算法对函数求解，计算得到的优化结果如下表1所示。
表1
时间/s 0 60 120 180 240 300 360 420 480 540
电流/mA 3732.2 3719.9 3696.6 3665.1 3628.1 3588.4 3548.1 3509.9 3472.6 3440
按照上述表1中的充电电流，在0~60s范围内以3732.2mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在60~120s范围内以3719.9mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在120~180s范围内以3696.6mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在180~240s范围内以3665.1mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在240~300s范围内以3628.1mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在300~360s范围内以3588.4mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在360~420s范围内以3548.1mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在420~480s范围内以3509.9mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在480~540s范围内以3472.6mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电，在540~600s范围内以3440mA的充电电流对锂离子电池进行恒流充电。充电结束后检测充电过程中产生的焦耳热。
图5是实验例中充电电流与锂离子电池内阻随荷电状态的变化曲线，其中，曲线501为充电电流随荷电状态的变化曲线，曲线502为锂离子电池的内阻随荷电状态的变化曲线。
对比例充电过程中产生的热量为38.336J，实验例充电过程中产生的热量为37.807J，对比例和实验例均在10min内从10%SOC充电至25%SOC，即对比例和实验例的充电速度相同，但实验例相对于对比例的产热降低了1.37%，在保证充电速度的前提下，降低了充电过程中的能量损耗。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备（可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等）执行根据本公开实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种电化学装置充电方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述电化学装置的目标充电时长，所述目标充电时长用于指示所述电化学装置充电至目标荷电状态的目标时长；
将所述目标充电时长划分为至少两个充电时间段；
基于所述电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数，其中，每个所述充电时间段对应的充电电流为所述目标函数的自变量，所述至少两个充电时间段的时长为所述目标函数中的常数；
根据所述目标荷电状态，确定所述目标函数的约束条件；
以所述目标函数的因变量最小为目标，根据所述约束条件对所述目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流；
依次按照各所述充电电流对所述电化学装置进行恒流充电。
2.根据权利要求1所述的电化学装置充电方法，其特征在于，所述目标函数的因变量为所述电化学装置充电过程中的产热量。
3.根据权利要求2所述的电化学装置充电方法，其中，
所述目标函数包括：
Figure 597093DEST_PATH_IMAGE001
所述约束条件包括：
Figure 932259DEST_PATH_IMAGE002
Q min 用于表征所述电化学装置充电过程中的产热量，N用于表征所述充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征所述电化学装置的容量，ΔSOC用于表征所述电化学装置的充电量，R用于表征所述电化学装置的内阻。
4.根据权利要求1所述的电化学装置充电方法，其特征在于，
所述目标函数包括：
Figure 661181DEST_PATH_IMAGE003
所述约束条件包括：
Figure 802312DEST_PATH_IMAGE004
F(I,λ) min 用于表征所述目标函数的因变量，N用于表征所述充电时间段的数量，t i 用于表征第i个充电时间段的时长，I i 用于表征第i个充电时间段对应的充电电流，cap用于表征所述电化学装置的容量，ΔSOC用于表征所述电化学装置的充电量，R用于表征所述电化学装置的内阻，λ为所述目标函数的自变量。
5.根据权利要求3或4所述的电化学装置充电方法，其特征在于，所述电化学装置的内阻根据所述电化学装置的荷电状态确定。
6.一种电化学装置充电装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于获取电化学装置的目标充电时长，所述目标充电时长用于指示所述电化学装置充电至目标荷电状态的目标时长；
计算单元，用于将所述目标充电时长划分为至少两个充电时间段，基于所述电化学装置充电过程中的产热量，构建目标函数，其中，每个所述充电时间段对应的充电电流为所述目标函数的自变量，所述至少两个充电时间段的时长为所述目标函数中的常数；根据所述目标荷电状态，确定所述目标函数的约束条件；以所述目标函数的因变量最小为目标，根据所述约束条件对所述目标函数进行优化，获得每个充电时间段的充电电流；
充电单元，用于依次按照各所述充电电流对所述电化学装置进行恒流充电，使所述电化学装置充电过程的发热量小于预设的热量阈值。
7.根据权利要求6所述的电化学装置充电装置，其特征在于，所述目标函数的因变量为所述电化学装置充电过程中的产热量。
8.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：处理器和机器可读存储介质，所述机器可读存储介质存储有能够被所述处理器执行的机器可执行指令，所述处理器执行所述机器可执行指令时，实现权利要求1-5中任一所述的电化学装置充电方法。
9.一种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上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的电化学装置充电方法。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品被存储在计算机可读介质上并且包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时使至少一个处理器执行权利要求1-5中任一所述的电化学装置充电方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112485689A (zh) * 2020-10-26 2021-03-12 江苏慧智能源工程技术创新研究院有限公司 一种基于Xgboost模型预测储能系统中锂电池剩余循环寿命的方法
CN113224806A (zh) * 2020-02-03 2021-08-06 丰田自动车株式会社 电池控制装置、方法、非暂时性计算机可读存储介质和车辆
CN113572243A (zh) * 2021-09-26 2021-10-29 蜂巢能源科技有限公司 电池功率的控制方法、控制装置和电池系统
CN114221402A (zh) * 2021-11-15 2022-03-22 华为技术有限公司 终端设备的充电方法、装置和终端设备
CN114256913A (zh) * 2021-11-23 2022-03-29 湖南大学 一种基于操作效能最优的再分配电池包充放电管理策略

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2413224B (en) * 2001-05-14 2005-12-07 Eaton Power Quality Ltd Battery charge management

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113224806A (zh) * 2020-02-03 2021-08-06 丰田自动车株式会社 电池控制装置、方法、非暂时性计算机可读存储介质和车辆
CN112485689A (zh) * 2020-10-26 2021-03-12 江苏慧智能源工程技术创新研究院有限公司 一种基于Xgboost模型预测储能系统中锂电池剩余循环寿命的方法
CN113572243A (zh) * 2021-09-26 2021-10-29 蜂巢能源科技有限公司 电池功率的控制方法、控制装置和电池系统
CN114221402A (zh) * 2021-11-15 2022-03-22 华为技术有限公司 终端设备的充电方法、装置和终端设备
CN114256913A (zh) * 2021-11-23 2022-03-29 湖南大学 一种基于操作效能最优的再分配电池包充放电管理策略

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