CN117375133A - 一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统，方法包括：获取老化后的电芯的第一开路电压；获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；获取第一开路电压对应的第一荷电状态以及第二开路电压对应的第二荷电状态；估算当前电芯欠充的荷电状态；根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；若容量差值大于预设阈值，则更新恒压充电截止倍率。本发明在线自适应调整恒压充电截止倍率，将充电结束的目标从满足固定的恒压充电截止倍率，改变为充电后的开路电压达到当前电芯常规充电满充时的开路电压，在不过充的同时提高了电芯放电容量，排除了电芯单体不一致和老化的影响。

Description

一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统

技术领域

本发明涉及电芯充电技术领域，特别是涉及一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统。

背景技术

目前市场上使用的快充锂离子电池大多采用多步抬电压式的充电方法。充电初期，电芯以恒流充电方式充电，直至全电池电压达到电压上限，电芯会进入恒压充电模式。恒压充电过程中，电芯端电压保持不变，电流不断衰减，当电流衰减到预设值时，充电结束。

现有恒压充电截止倍率为定值（如0.15C，C为1小时充满电芯对应的电流大小），不随电芯单体不一致或电芯老化而改变。为避免单体不一致造成个别电芯过充，该恒压充电截止倍率的设置偏大，以留有一定余量，使充电提前截止。这样带来的结果是多数电芯处于欠充的状态，如图1所示，截止时的开路电压与电芯小倍率满充时的开路电压有一定差别。同样地，电芯会随使用逐渐产生老化，电芯的容量会衰减，阻抗会增长。其中阻抗增长导致恒压阶段电流快速下降，实际充入电量占电芯最大化学容量的比例进一步降低，使电芯随循环的欠充现象不断加重（图1中可看出），现象为快充电芯满充时的开路电压低于常规充电满充时的开路电压，且两者差距随着循环数逐渐拉大。

解决电芯欠充可以通过小倍率充电实现，在小倍率充电过程中，电芯的极化不明显，电芯的容量得到较好利用。但小倍率造成了充电速度的明显降低。公开号为CN112689934A的专利采用抬升恒压充电电压的方式，并以容量作为充电截止条件，在进一步提升充电速度的同时，保证了电芯的满充度。但电芯端电压的抬升可能导致潜在的风险，如加快电芯的老化速度。同时以容量作为截止条件可以保证满充度，但客户端不是从满放状态开始充电直至充满，或从满充状态完全放电，且客户端的电流计精度较低，因此按容量截止充电过程不具备应用条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统，以解决快充电芯的欠充问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，所述自适应提升快充电芯放电容量的充电方法包括：

获取老化后的电芯的第一开路电压；所述第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压；

获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；所述第一充电速度小于所述多步抬电压式充电方法中的充电速度；

根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取所述第一开路电压对应的第一荷电状态以及所述第二开路电压对应的第二荷电状态；

根据所述第一荷电状态和所述第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态；

根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；所述容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以所述第一充电速度满充时的容量的差值；

若所述容量差值大于预设阈值，则更新恒压充电截止倍率。

可选地，所述第二开路电压的获取方法包括：

间隔时间对所述电芯以所述第一充电速度满充并静置，获得静置后的多个开路电压，取多个开路电压的平均值，计为第二开路电压。

可选地，所述第二开路电压的获取方法包括：

估算老化后的电芯的阻抗相对未经老化的电芯的阻抗的增长倍数；

根据所述增长倍数与新鲜电芯的阻抗计算老化后的电芯的阻抗；

根据老化后的电芯的阻抗、所述电芯以所述第一充电速度充电时的上限恒压电压值以及所述恒压充电截止倍率计算第二开路电压。

可选地，所述第二开路电压利用以下公式计算：

其中，为第二开路电压，/>为所述电芯以所述第一充电速度充电时的上限恒压电压值，/>为老化后的电芯的阻抗，/>为恒压充电截止倍率。

可选地，所述更新恒压充电截止倍率具体包括：

当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后，继续以恒压方式充入所述容量差值大小的容量达到满充，获取此时的恒压充电截止倍率，计为更新后的恒压充电截止倍率。

可选地，恒压充电截止倍率利用以下公式更新：

其中，为更新后的恒压充电截止倍率，/>为多步抬电压式充电方法中恒压充电的电压值，/>为第二开路电压，/>为当前电芯的阻抗。

可选地，所述自适应提升快充电芯放电容量的充电方法还包括：

若所述容量差值不大于预设阈值，则不更新恒压充电截止倍率。

一种自适应提升快充电芯放电容量的充电系统，所述自适应提升快充电芯放电容量的充电系统包括：

第一获取模块，用于获取老化后的电芯的第一开路电压；所述第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压；

第二获取模块，用于获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；所述第一充电速度小于所述多步抬电压式充电方法中的充电速度；

第三获取模块，用于根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取所述第一开路电压对应的第一荷电状态以及所述第二开路电压对应的第二荷电状态；

估算模块，用于根据所述第一荷电状态和所述第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态；

计算模块，用于根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；所述容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以所述第一充电速度满充时的容量的差值；

更新模块，用于当所述容量差值大于预设阈值时，更新恒压充电截止倍率。

可选地，所述更新模块具体包括：

第一更新单元，用于当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后，继续以恒压方式充入所述容量差值大小的容量达到满充，获取此时的恒压充电截止倍率，计为更新后的恒压充电截止倍率。

可选地，所述更新模块具体包括：

第二更新单元，用于根据以下公式更新恒压充电截止倍率：

其中，为更新后的恒压充电截止倍率，/>为多步抬电压式充电方法中恒压充电的电压值，/>为第二开路电压，/>为当前电芯的阻抗。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统，方法包括：获取老化后的电芯的第一开路电压；所述第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压；获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；所述第一充电速度小于所述多步抬电压式充电方法中的充电速度；根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取所述第一开路电压对应的第一荷电状态以及所述第二开路电压对应的第二荷电状态；根据所述第一荷电状态和所述第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态；根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；所述容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以所述第一充电速度满充时的容量的差值；若所述容量差值大于预设阈值，则更新恒压充电截止倍率。

本发明在线自适应调整恒压充电截止倍率，将充电结束的目标从满足固定的恒压充电截止倍率，改变为充电后的开路电压达到当前电芯常规充电满充时的开路电压，在不过充的同时提高了电芯放电容量，排除了电芯单体不一致和老化的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明背景技术提供的常规充电满充时的开路电压与快充满充时的开路电压随充电循环数变化的示意图；

图2为本发明实施例提供的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法流程图；

图3为本发明实施例提供的本发明的自适应充电方法与现有技术的充电方法对比图一；

图4为本发明实施例提供的本发明的自适应充电方法与现有技术的充电方法对比图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本发明中，下文论述的附图以及用来描述本发明公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本发明公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本发明的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。

本发明说明书中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本发明的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本发明说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本发明说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。

本发明的目的是提供一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法及系统，以解决快充电芯的欠充问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图2为本发明实施例提供的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法流程图，如图2所示，自适应提升快充电芯放电容量的充电方法包括：

步骤一：获取老化后的电芯的第一开路电压；第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压。

步骤二：获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；第一充电速度小于多步抬电压式充电方法中的充电速度。

在本实施例中，第二开路电压可以通过实测得到，具体为间隔时间对电芯以第一充电速度满充并静置，获得静置后的多个开路电压，取多个开路电压的平均值，计为第二开路电压。

在本实施例中，第二开路电压也可以通过计算得到，具体为：

首先估算老化后的电芯的阻抗相对未经老化的电芯的阻抗的增长倍数，增长倍数计为A（需要注意的是，不同次数下的充放电循环，A值不同）。

然后根据增长倍数A与新鲜电芯的阻抗计算老化后的电芯的阻抗，计算公式为：，其中/>为老化后的电芯的阻抗，/>为新鲜电芯的阻抗。

最后根据老化后的电芯的阻抗、电芯以第一充电速度充电时的上限恒压电压值以及恒压充电截止倍率计算第二开路电压，计算公式为：，其中为第二开路电压，/>为所述电芯以所述第一充电速度充电时的上限恒压电压值，为恒压充电截止倍率。

步骤三：根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取第一开路电压对应的第一荷电状态以及第二开路电压对应的第二荷电状态。

步骤四：根据第一荷电状态和第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态。具体为当前电芯欠充的荷电状态等于第二荷电状态减第一荷电状态。

步骤五：根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以第一充电速度满充时的容量的差值。容量差值计算公式为：，其中/>为容量差值，/>为当前电芯欠充的荷电状态，为当前电芯的最大化学容量。

步骤六：若容量差值大于预设阈值，则更新恒压充电截止倍率。

在本实施例中，更新后的恒压充电截止倍率可以通过实测得到，具体为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后，继续以恒压方式充入所述容量差值大小的容量达到满充，获取此时的恒压充电截止倍率，计为更新后的恒压充电截止倍率。

在本实施例中，更新后的恒压充电截止倍率也可以通过计算得到，计算公式为：

其中，为更新后的恒压充电截止倍率，/>为多步抬电压式充电方法中恒压充电的电压值，/>为当前电芯的阻抗。

在本实施例中，自适应提升快充电芯放电容量的充电方法还包括：

步骤七：若容量差值不大于预设阈值，则不更新恒压充电截止倍率。

本实施例还提供了一种自适应提升快充电芯放电容量的充电系统，系统包括：

第一获取模块，用于获取老化后的电芯的第一开路电压；第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压。本实施例中的老化不仅包括生产制备过程中的老化环节，还包括使用过程中电池持续产生的老化以及由于储存产生的日历老化。

第二获取模块，用于获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；第一充电速度小于多步抬电压式充电方法中的充电速度。

第三获取模块，用于根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取第一开路电压对应的第一荷电状态以及第二开路电压对应的第二荷电状态。

估算模块，用于根据第一荷电状态和第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态。

计算模块，用于根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以第一充电速度满充时的容量的差值。

更新模块，用于当容量差值大于预设阈值时，更新恒压充电截止倍率。

在本实施例中，更新模块具体包括：

第一更新单元，用于当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后，继续以恒压方式充入所述容量差值大小的容量达到满充，获取此时的恒压充电截止倍率，计为更新后的恒压充电截止倍率。

在另一个实施例中，更新模块具体包括：

第二更新单元，用于根据以下公式更新恒压充电截止倍率：

其中，为更新后的恒压充电截止倍率，/>为多步抬电压式充电方法中恒压充电的电压值，/>为第二开路电压，/>为当前电芯的阻抗。

如图3和图4所示，相对现有技术中恒压充电截止倍率固定的方式，采用本发明的自适应恒压充电截止倍率大大改善了电芯欠充情况，提升了电芯放电容量。

本发明的在线自适应调整恒压充电截止倍率的方案，将充电结束的目标从满足固定的恒压充电截止倍率，改变为充电后的开路电压达到当前电芯常规充电满充时的开路电压。即在一个在常规充电流程下，将以小倍率（如：0.05C）作为恒压截止倍率时的电芯状态认为是电芯满充态（荷电状态=1），将电芯满充态静置后达到的开路电压作为充电算法的控制目标。在不过充的同时提高了电芯放电容量，排除了电芯单体不一致和老化的影响。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，所述自适应提升快充电芯放电容量的充电方法包括：

获取老化后的电芯的第一开路电压；所述第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压；

获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；所述第一充电速度小于所述多步抬电压式充电方法中的充电速度；

根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取所述第一开路电压对应的第一荷电状态以及所述第二开路电压对应的第二荷电状态；

根据所述第一荷电状态和所述第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态；

根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；所述容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以所述第一充电速度满充时的容量的差值；

若所述容量差值大于预设阈值，则更新恒压充电截止倍率。

2.根据权利要求1所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，所述第二开路电压的获取方法包括：

间隔时间对所述电芯以所述第一充电速度满充并静置，获得静置后的多个开路电压，取多个开路电压的平均值，计为第二开路电压。

3.根据权利要求1所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，所述第二开路电压的获取方法包括：

估算老化后的电芯的阻抗相对未经老化的电芯的阻抗的增长倍数；

根据所述增长倍数与新鲜电芯的阻抗计算老化后的电芯的阻抗；

根据老化后的电芯的阻抗、所述电芯以所述第一充电速度充电时的上限恒压电压值以及所述恒压充电截止倍率计算第二开路电压。

4.根据权利要求3所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，所述第二开路电压利用以下公式计算：

其中，为第二开路电压，/>为所述电芯以所述第一充电速度充电时的上限恒压电压值，/>为老化后的电芯的阻抗，/>为恒压充电截止倍率。

5.根据权利要求1所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，所述更新恒压充电截止倍率具体包括：

当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后，继续以恒压方式充入所述容量差值大小的容量达到满充，获取此时的恒压充电截止倍率，计为更新后的恒压充电截止倍率。

6.根据权利要求1所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，恒压充电截止倍率利用以下公式更新：

其中，为更新后的恒压充电截止倍率，/>为多步抬电压式充电方法中恒压充电的电压值，/>为第二开路电压，/>为当前电芯的阻抗。

7.根据权利要求1所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电方法，其特征在于，所述自适应提升快充电芯放电容量的充电方法还包括：

若所述容量差值不大于预设阈值，则不更新恒压充电截止倍率。

8.一种自适应提升快充电芯放电容量的充电系统，其特征在于，所述自适应提升快充电芯放电容量的充电系统包括：

第一获取模块，用于获取老化后的电芯的第一开路电压；所述第一开路电压为老化后的电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后静置的开路电压；

第二获取模块，用于获取上述电芯以第一充电速度满充后静置的第二开路电压；所述第一充电速度小于所述多步抬电压式充电方法中的充电速度；

第三获取模块，用于根据电芯的开路电压与电芯的荷电状态的对应关系获取所述第一开路电压对应的第一荷电状态以及所述第二开路电压对应的第二荷电状态；

估算模块，用于根据所述第一荷电状态和所述第二荷电状态估算当前电芯欠充的荷电状态；

计算模块，用于根据当前电芯欠充的荷电状态和当前电芯的最大化学容量计算当前电芯的容量差值；所述容量差值为当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率时的容量与当前电芯以所述第一充电速度满充时的容量的差值；

更新模块，用于当所述容量差值大于预设阈值时，更新恒压充电截止倍率。

9.根据权利要求8所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电系统，其特征在于，所述更新模块具体包括：

第一更新单元，用于当前电芯采用多步抬电压式充电方法达到恒压充电截止倍率后，继续以恒压方式充入所述容量差值大小的容量达到满充，获取此时的恒压充电截止倍率，计为更新后的恒压充电截止倍率。

10.根据权利要求8所述的自适应提升快充电芯放电容量的充电系统，其特征在于，所述更新模块具体包括：

第二更新单元，用于根据以下公式更新恒压充电截止倍率：

其中，为更新后的恒压充电截止倍率，/>为多步抬电压式充电方法中恒压充电的电压值，/>为第二开路电压，/>为当前电芯的阻抗。