JP2024503844A - 動力電池充電の方法及び電池管理システム - Google Patents

動力電池充電の方法及び電池管理システム Download PDF

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Abstract

本願の実施例は、動力電池の安全性能を保証したうえで、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすことができる、動力電池充電の方法及び電池管理システムを提供する。該方法は前記動力電池の電池管理システムに応用され、前記方法は、前記動力電池の充電モードを取得するステップと、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定するステップと、前記動力電池の充電過程において、前記動力電池の負極電位を取得するステップと、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整するステップと、を含む。

Description

本願は動力電池分野に関し、特に動力電池充電の方法及び電池管理システムに関する。
時代が進むにつれて、電気自動車はその環境保護性に優れ、騒音が低く、使用コストが低い等の利点により、巨大市場の将来性を有し、且つ省エネルギーと排出削減を効果的に促進することができ、社会の発展及び進歩に寄与する。
電気自動車及びその関連分野にとって、電池技術はその発展に関わる重要な要素であり、特に電池の安全性能は、電池関連製品の発展及び応用に影響を与えるだけでなく、消費者が電気自動車をどのように受け入れるかに影響を与える。また、様々な充電シーンにおけるユーザの電気自動車に対する充電要件は異なる可能性がある。従って、電池の安全性能とユーザの様々なニーズとのバランスをどのように取るかは、早急に解決すべき課題である。
本願の実施例は、動力電池の安全性能を保証したうえで、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすことができる、動力電池充電の方法及び電池管理システムを提供する。
第１態様によれば、前記動力電池の電池管理システムに応用され、前記動力電池の充電モードを取得するステップと、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定するステップと、前記動力電池の充電過程において、前記動力電池の負極電位を取得するステップと、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整するステップと、を含む動力電池充電の方法を提供する。
上記技術的解決手段は、一方では、通常の場合、動力電池の充電モードはユーザが現在の充電シーンにおいて自身のニーズに応じて選択した充電モードであるため、充電モードに基づいて決定された負極電位安全閾値により充電電流を調整することで、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすことができる。他方では、動力電池の負極電位及び負極電位安全閾値に基づいて動力電池の充電電流を調整することにより、リチウムイオンの凝集などの問題から生じる動力電池の安全上の問題、例えば電池の燃焼又は爆発等を回避して、動力電池の安全性能を保証することができる。さらに、上記技術的解決手段はソフトウェアによって実現され、すなわちＢＭＳハードウェアのコストを増加させることなく、動力電池の安全性能を保証し、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすという目的を実現する。
いくつかの可能な実施形態において、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定する前記ステップは、前記動力電池の充電モードに基づいて、及び充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定するステップを含む。
上記技術的解決手段は、充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて負極電位安全閾値を決定し、実現しやすいだけでなく、必要な時間が短い。
いくつかの可能な実施形態において、前記充電モードは少なくとも第１充電モード又は第２充電モードを含み、前記第１充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第１充電電流であり、前記第２充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第２充電電流であり、前記第１充電電流は前記第２充電電流よりも大きく、前記第１充電モードに対応する負極電位安全閾値は、前記第２充電モードに対応する負極電位安全閾値よりも小さい。
動力電池の充電モードが、充電電流が大きい充電モードである場合、ユーザは、動力電池の電気量が短時間のうちに所望の電気量まで充電されること又は満充電されることを希望していることを示しており、上記技術的解決手段は該充電モードに対応する負極電位安全閾値を小さく設定し、負極電位の降下が小さすぎない状況でＢＭＳが充電電流をさらに小さく調整してしまうという問題を回避することができ、動力電池の充電電流及び充電時間に影響しない。動力電池の充電モードが、充電電流が小さい充電モードである場合、ユーザの充電速度に対するニーズが低く且つ動力電池の安全性能に対するニーズが高いことを示しており、上記技術的解決手段は該充電モードに対応する負極電位安全閾値を大きく設定し、動力電池の安全性能を保証することができる。
いくつかの可能な実施形態において、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定する前記ステップは、前記動力電池の充電モード及び前記動力電池の充電状態ＳＯＣ、温度、劣化状態ＳＯＨのうちの少なくとも１つを含む前記動力電池の電池状態パラメータに基づいて、前記負極電位安全閾値を決定するステップをさらに含む。
上記技術的解決手段において、動力電池のリチウム析出のリスクの程度はそれ自体の電池状態パラメータと密接に関連しているため、上記技術的解決手段は動力電池の電池状態パラメータに基づいて負極電位安全閾値を決定することで、決定された負極電位安全閾値はより正確になり、該動力電池のリチウム析出の臨界電位により接近する。このように、決定された負極電位安全閾値及び動力電池の負極電位に基づいて動力電池の充電電流を調整し、動力電池の安全性能をより効果的に保証することができる。
いくつかの可能な実施形態において、前記動力電池の電池状態パラメータは前記動力電池の充電前の電池状態パラメータである。
いくつかの可能な実施形態において、同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第１設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値であり、前記第１ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣは前記第２ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣよりも小さく、前記第１設定負極電位安全閾値は前記第２設定負極電位安全閾値よりも小さい。
動力電池のＳＯＣが大きいほど、動力電池のリチウム析出のリスクが高くなる。一方では、上記技術的解決手段はリチウム析出のリスクが高い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に大きく設定し、動力電池のリチウム析出のリスクを効果的に抑制して、動力電池の安全性能を向上させることができる。他方では、上記技術的解決手段はリチウム析出のリスクが低い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に小さく設定し、動力電池の安全性能に影響しない前提で、動力電池の充電速度を保証することができる。
いくつかの可能な実施形態において、同一の充電モードで、前記動力電池の温度が第１温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第３設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池の温度が第２温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値であり、前記第１温度範囲における温度は前記第２温度範囲における温度よりも低く、前記第３設定負極電位安全閾値は前記第４設定負極電位安全閾値よりも大きい。
動力電池の温度が低いほど、動力電池のリチウム析出のリスクが高くなる。一方では、上記技術的解決手段はリチウム析出のリスクが高い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に大きく設定し、動力電池のリチウム析出のリスクを効果的に抑制して、動力電池の安全性能を向上させることができる。他方では、上記技術的解決手段はリチウム析出のリスクが低い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に小さく設定し、動力電池の安全性能に影響しない前提で、動力電池の充電速度を保証することができる。
いくつかの可能な実施形態において、同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＨが第１ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第５設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池のＳＯＨが第２ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値であり、前記第１ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨは前記第２ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨよりも小さく、前記第５設定負極電位安全閾値は前記第６設定負極電位安全閾値よりも大きい。
動力電池のＳＯＨが小さいほど、動力電池のリチウム析出のリスクが高くなる。一方では、上記技術的解決手段はリチウム析出のリスクが高い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に大きく設定し、動力電池のリチウム析出のリスクを効果的に抑制して、動力電池の安全性能を向上させることができる。他方では、上記技術的解決手段はリチウム析出のリスクが低い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に小さく設定し、動力電池の安全性能に影響しない前提で、動力電池の充電速度を保証することができる。
いくつかの可能な実施形態において、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整する前記ステップは、前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで降下した場合、前記充電電流を第１充電電流から第２充電電流に調整し、前記第２充電電流は前記第１充電電流よりも小さいステップを含む。
上記技術的解決手段は、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下した場合、該動力電池にリチウム析出現象が発生する可能性があることを示しており、このような状況で動力電池の充電電流を低下させることにより、リチウムイオンの凝集などの問題から生じる動力電池の安全上の問題、例えば電池の燃焼又は爆発等を回避して、動力電池の安全性能を保証することができる。
いくつかの可能な実施形態において、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整する前記ステップは、前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで低下せず且つ前記動力電池の充電時間が時間閾値よりも長い場合、前記充電電流を第１充電電流から第３充電電流に調整し、前記第３充電電流は前記第１充電電流よりも大きいステップを含む。
上記技術的解決手段は、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで長時間降下しない場合、動力電池の現時点の充電電流が小さすぎることを示す。このような場合に動力電池の充電電流を引き上げて、充電速度を向上させ、動力電池の充電時間を大幅に短縮して、ユーザ体験を向上させることができる。
第２態様によれば、取得ユニットと、決定ユニットと、調整ユニットと、を含み、前記取得ユニットは、前記動力電池の充電モードを取得することに用いられ、前記決定ユニットは、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定することに用いられ、前記取得ユニットは、前記動力電池の充電過程において、前記動力電池の負極電位を取得することにさらに用いられ、前記調整ユニットは、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整することに用いられる、動力電池の電池管理システムを提供する。
いくつかの可能な実施形態において、前記決定ユニットは具体的に、前記動力電池の充電モードに基づいて、及び充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定することに用いられる。
いくつかの可能な実施形態において、前記充電モードは少なくとも第１充電モード又は第２充電モードを含み、前記第１充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第１充電電流であり、前記第２充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第２充電電流であり、前記第１充電電流は前記第２充電電流よりも大きく、前記第１充電モードに対応する負極電位安全閾値は、前記第２充電モードに対応する負極電位安全閾値よりも小さい。
いくつかの可能な実施形態において、前記決定ユニットは具体的に、前記動力電池の充電モード及び前記動力電池の充電状態ＳＯＣ、温度、劣化状態ＳＯＨのうちの少なくとも１つを含む前記動力電池の電池状態パラメータに基づいて、前記負極電位安全閾値を決定することに用いられる。
いくつかの可能な実施形態において、前記動力電池の電池状態パラメータは前記動力電池の充電前の電池状態パラメータである。
いくつかの可能な実施形態において、同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第１設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値であり、前記第１ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣは前記第２ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣよりも小さく、前記第１設定負極電位安全閾値は前記第２設定負極電位安全閾値よりも小さい。
いくつかの可能な実施形態において、同一の充電モードで、前記動力電池の温度が第１温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第３設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池の温度が第２温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値であり、前記第１温度範囲における温度は前記第２温度範囲における温度よりも低く、前記第３設定負極電位安全閾値は前記第４設定負極電位安全閾値よりも大きい。
いくつかの可能な実施形態において、同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＨが第１ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第５設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池のＳＯＨが第２ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値であり、前記第１ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨは前記第２ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨよりも小さく、前記第５設定負極電位安全閾値は前記第６設定負極電位安全閾値よりも大きい。
いくつかの可能な実施形態において、前記調整ユニットは具体的に、前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで降下した場合、前記充電電流を第１充電電流から第２充電電流に調整し、前記第２充電電流は前記第１充電電流よりも小さいことに用いられる。
いくつかの可能な実施形態において、前記調整ユニットは具体的に、前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで低下せず且つ前記動力電池の充電時間が時間閾値よりも長い場合、前記充電電流を第１充電電流から第３充電電流に調整し、前記第３充電電流は前記第１充電電流よりも大きいことに用いられる。
第３態様によれば、プログラムを記憶することに用いられるメモリと、前記メモリに記憶されたプログラムを実行することに用いられ、前記メモリに記憶されたプログラムが実行される時、上記第１態様又はその各実施形態における方法を実行することに用いられるプロセッサと、を含む動力電池の電池管理システムＢＭＳを提供する。
本願の実施例における技術的解決手段をより明確に説明するめに、以下に本願の実施例に必要な図面を簡単に説明し、理解すべきことは、以下に示された図面は本願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を要することなく、図面に基づいて他の図面をさらに取得することができる。
本願の一実施例に適用される充電システムの構造図である。 本願の実施例に係る動力電池充電の方法の概略図である。 本願の実施例に係る分極一次ＲＣ等価回路モデルの概略図である。 本願の実施例に係る動力電池充電の方法の概略フローチャートである。 本願の実施例に係るＢＭＳの概略ブロック図である。 本願の実施例に係るＢＭＳの概略ブロック図である。
以下に図面及び実施例を参照しながら本願の実施形態をさらに詳細に説明する。以下の実施例の詳細な説明及び図面は本願の原理を例示的に説明するために用いられるが、本願の範囲を限定するものではなく、本願は記載された実施例に限定されない。
本願の記載において説明すべきことは、別途説明されない限り、「複数」は、２つ以上という意味であり、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」等の用語が指示する方位又は位置関係は、本願の説明を容易にして、説明を簡略化するものであるに過ぎず、対象の装置や素子が特定の方位を有し、特定の方位で構成され及び操作されるべきであることを示す又は暗示するものではなく、従って本願を限定するものと理解すべきではない。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、説明する目的で用いられるに過ぎず、相対的な重要性を示す又は暗示するものと理解すべきではない。
新エネルギー分野において、動力電池は電力消費装置（例えば車両、船舶又は宇宙機等）の主な動力源とすることができる。現在、市販の動力電池の多くは充電可能な蓄電池であり、最も一般的なものは、リチウムイオン電池又はリチウムイオンポリマー電池等のリチウム電池である。充電プロセスにおいて、一般的には継続充電の方式で動力電池に充電するが、動力電池を継続充電すると動力電池のリチウム析出、発熱等の現象が発生し、リチウム析出、発熱等の現象は動力電池の性能を低下させ、サイクル寿命を大幅に短縮させるだけでなく、動力電池の急速充電容量を制限し、且つ発火、爆発等の災害となる結果を引き起こし、安全上の深刻な問題を引き起こす可能性がある。
また、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件は異なる可能性がある。例えば、ユーザが急いで充電する場合、電池の充電要件は充電速度をより重視する可能性があり、また、ユーザが夜間の休息に充電する場合、電池の充電速度に対する要件は明らかに低下し、充電の安全をより重視する。
これを鑑みて、本願の実施例は、動力電池の安全性能を保証したうえで、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすことができる、動力電池充電の方法を提供する。
図１は本願の実施例に適用される充電システムの構造図を示す。図１に示すように、該充電システム１００は、充電装置１１０と、電池システム１２０と、を含むことができ、好ましくは、該電池システム１２０は電気自動車（純粋な電気自動車及びプラグインハイブリッド電気自動車）における電池システム又は他の応用シーンにおける電池システムであってもよい。
好ましくは、電池システム１２０内に少なくとも１つの電池パック（ｂａｔｔｅｒｙ ｐａｃｋ）が設置されてもよく、該少なくとも１つの電池パックの全体を動力電池１２１と総称することができる。電池の種類について、該動力電池１２１は、リチウムイオン電池、リチウム金属電池、リチウム硫黄電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、又はリチウム空気電池などを含む任意のタイプの電池であってもよいが、これらに限定されない。電池の規模について、本願の実施例における動力電池１２１はセル／電池セル（ｃｅｌｌ）であってもよく、電池モジュール又は電池パックであってもよく、電池モジュール又は電池パックはいずれも複数の電池を直並列接続して形成されてもよく、本願の実施例において、動力電池１２１の具体的なタイプ及び規模はいずれも具体的に限定されない。
また、該動力電池１２１をスマート化管理及びメンテナンスして、動力電池１２１に過充電や過放電が生じることを防ぎ、電池の耐用年数を延長するために、電池システム１２０には一般的に電池管理システム（ｂａｔｔｅｒｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ、ＢＭＳ）１２２がさらに設置され、該電池管理システムは充放電管理、高圧制御、電池保護、電池データの収集、電池状態の評価等の機能を実施することに用いられる。好ましくは、該ＢＭＳ１２２は動力電池１２１と同一の機器又は装置内に統合して設置されてもよく、又は、該ＢＭＳ１２２は独立した機器又は装置として動力電池１２１の外部に設置されてもよい。
充電装置１１０はＢＭＳ１２２の充電要件に応じて充電電力を出力し、動力電池１２１に充電することができる。例えば、充電装置１１０はＢＭＳ１２２が送信する要求電圧及び要求電流に応じて電圧及び電流を出力することができる。好ましくは、本願の実施例における充電装置１１０は充電器とも呼ばれる充電スタンドであってもよい。ここでの充電スタンドは、例えば一般的な充電スタンド、スーパーチャージャー、ビークルツーグリッド（ｖｅｈｉｃｌｅ ｔｏ ｇｒｉｄ、Ｖ２Ｇ）モードをサポートする充電スタンド等あってもよい。
図１に示すように、充電装置１１０は電線１３０を介して動力電池１２１に接続され、且つ通信線１４０を介してＢＭＳ１２２に接続され、通信線１４０は充電装置１１０とＢＭＳとの間の情報インタラクティブを実現するために用いられる。例として、該通信線１４０はコントローラエリアネットワーク（ｃｏｎｔｒｏｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ、ＣＡＮ）通信バス又はデイジーチェーン（ｄａｉｓｙ ｃｈａｉｎ）通信バスを含むが、これらに限定されない。
充電装置１１０は通信線１４０を介してＢＭＳ１２２と通信できるだけでなく、無線ネットワークを介してＢＭＳ１２２と通信することができる。本願の実施例は充電装置１１０とＢＭＳ１２２との有線通信タイプ又は無線通信タイプをいずれも具体的に限定しない。
図２は本願の実施例に係る動力電池充電の方法２００の概略フローチャートを示す。方法２００はＢＭＳにより実行され、ＢＭＳは例えば図１におけるＢＭＳ１２２であってもよい。方法２００は、以下のうちの少なくともいくつかの内容が含まれてもよい。
ステップＳ２１０では、動力電池の充電モードを取得する。
ステップＳ２２０では、動力電池の充電モードに基づいて、動力電池の負極電位安全閾値を決定する。
ステップＳ２３０では、動力電池の充電過程において、動力電池の負極電位を取得する。
ステップＳ２４０では、動力電池の負極電位及び負極電位安全閾値に基づいて、動力電池の充電電流を調整する。
動力電池の充電モードは超急速充電モード、通常急速充電モード、長寿命充電モード等が含まれてもよいがこれらに限定されない。超急速充電モードは充電速度のニーズに応えるものであり、一般的に充電電流が大きい。ユーザが該動力電池を含む電力消費装置を即座に使用しようとする場合、ユーザは一般的に超急速充電モードを選択する。超急速充電モードに対して、通常急速充電モードは充電速度に対するニーズがそれほど高くなく、充電速度と充電安全性のバランスを図った充電モードである。長寿命充電モードは充電安全性のニーズに応えるものであり、充電速度に対する要件は低い。ユーザは夜間に動力電池を充電する場合、一般的に、長寿命充電モードを選択する。なお、超急速充電モード、通常急速充電モード、長寿命充電モードの順に充電電流が減少し、充電時間が増加する。
当然のことながら、動力電池の充電モードには定時定ＳＯＣモードなどの他の充電モードが含まれてもよく、該充電モードは規定の時間内に特定のＳＯＣまで充電する充電モードであり、予約機能に応えるものである。
ＢＭＳが動力電池の充電モードを取得するステップは、具体的に、ＢＭＳは充電スタンドが送信した充電モード情報を受信し、該充電モード情報は動力電池の充電モードを指示することに用いられるステップであってもよい。具体的には、ユーザが充電コネクタを充電スタンドに挿入し且つ今回の充電の充電モードを選択すると、充電スタンドは充電モードを取得し、それにより充電スタンドはＢＭＳに充電モード情報を送信することができ、該充電モード情報は動力電池の充電モードを指示することに用いられる。従って、ＢＭＳは該充電モード情報を受信することができる。
又は、該動力電池を含む電力消費装置にタッチパネルなどのマンマシンインタフェースが設置され、ユーザは該マンマシンインタフェースを介して今回の充電の充電モードを入力することができ、それによりＢＭＳは充電モードを取得することができる。
又は、該動力電池を含む電力消費装置はユーザの電子デバイス（スマートフォン、ウェアラブルデバイス等）に接続されてもよく、ユーザは電子デバイスを介して今回の充電の充電モードを選択することができ、これにより、ＢＭＳは電力消費装置に接続された電子デバイスを介して充電モードを取得することができる。
好ましくは、ＢＭＳは充電過程全体で充電モードを１回だけ取得することができる。言い換えれば、動力電池の充電過程全体で、充電モードは固定されている。
好ましくは、ユーザが充電過程で充電モードを変更する可能性があることを考慮し、例えば、ユーザが充電を開始した直後は長寿命充電モードを選択し、一定時間充電した後にユーザに急用ができて、該電力消費装置を急いで使用しなければならない場合、充電モードを超急速充電モードに変更することがある。従って、ＢＭＳは充電過程で充電モードを複数回取得してもよい。例示的に、ＢＭＳは充電モードを周期的に取得し、例えば、ＢＭＳは５ｓに１回充電モードを取得することができる。
ＢＭＳが充電モードを取得した後、ＢＭＳは該充電モードに基づいて、動力電池の負極電位安全閾値を決定することができる。
一般的な状況では、動力電池の充電過程において、動力電池の負極電位（又は陽極電位と呼ばれる）は徐々に降下し、動力電池の負極電位がある電位まで降下すると、リチウム析出現象が生じる。本願の実施例において、負極電位安全閾値は動力電池にリチウム析出現象が生じる時の負極電位よりも少し大きくすることができ、すなわち負極電位安全閾値と動力電池にリチウム析出現象が生じる時の負極電位との差は予め設定された範囲内にある。
一実施形態において、ＢＭＳは取得した充電モードに基づき、及び充電モードと負極電位安全閾値との間の対応関係に基づいて、負極電位安全閾値を決定することができる。
好ましくは、充電モードと負極電位安全閾値との間の対応関係はＢＭＳに予め設定されてもよい。例えば、充電モードと負極電位安全閾値との間の対応関係は、大量の実験データによって得られたものであってもよく、その後、ＢＭＳの出荷時に技術者は対応関係をＢＭＳに設定することができる。
例として、充電モードと負極電位安全閾値との間の対応関係は表又はグラフの形態でＢＭＳに予め設定されてもよいが、これには限定されない。これにより、ＢＭＳは内部ルックアップテーブル又は内部マップを介して充電モードを決定することができる。
好ましくは、充電モードと負極電位安全閾値との間の対応関係は、ＢＭＳが他の機器又はクラウドから取得したものであってもよい。
なお、充電モードと負極電位安全閾値との間の対応関係は、予め設定された時間帯ごとに１回更新されてもよく、更新後の対応関係はＢＭＳに再設定され又は他の機器又はクラウド等に記憶されてもよい。
上記技術的解決手段は、充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて負極電位安全閾値を決定し、実現しやすいだけでなく、必要な時間が短い。
通常は、ユーザが選択する充電モードは、該ユーザの現在のニーズに関連している。例えば、ユーザが超急速充電モードを選択した場合、該ユーザは、動力電池の電気量が短時間のうちに所望の電気量まで充電されること又は満充電されることを希望していることを示す。この場合、負極電位安全閾値は高すぎてはならない。負極電位安全閾値が高すぎると、動力電池の充電電流が制限され、動力電池の充電時間が長くなり、ユーザのニーズとは逆行する。さらに、例えば、ユーザが長寿命充電モードを選択した場合、該ユーザはその後の一定期間内に該動力電池を含む電力消費装置を使用しない可能性があることを示しており、充電速度に対するユーザのニーズは低く、動力電池の安全性能をより重視している。この場合、負極電位安全閾値は低すぎてはならない。負極電位安全閾値が低すぎると、動力電池の負極電位がリチウム析出の臨界電位まですでに降下しているが、負極電位安全閾値まで降下していないという状況が出現する可能性があり、動力電池の安全性能に影響を及ぼす。
そのため、他の要素が同じである場合、充電電流が大きい充電モードであれば、それに対応する負極電位安全閾値は小さくなる。
一実施形態において、充電モードは少なくとも第１充電モードと第２充電モードを含み、第１充電モードでは、動力電池の充電電流は第１充電電流であり、第２充電モードでは、動力電池の充電電流は第２充電電流であり、第１充電電流は第２充電電流よりも大きく、第１充電モードに対応する負極電位安全閾値は、第２充電モードに対応する負極電位安全閾値よりも小さい。例えば、第１充電モードが超急速充電モードであり、第２充電モードが通常急速充電モードであれば、同じ条件下で、超急速充電モードに対応する規定の負極電位安全閾値は８ｍｖであり、通常急速充電モードに対応する安全閾値は１２ｍｖである。
例として、充電モードと負極電位安全閾値との対応関係は表１に示すとおりである。負極電位安全閾値の単位はミリボルト（ｍｖ）である。表１における他の要素は動力電池の劣化状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｈｅａｌｔｈ、ＳＯＨ）であり、ＳＯＨは動力電池の劣化状態を示すために用いられてもよく、動力電池の残存寿命として理解されてもよい。動力電池は長期間使用することで性能が絶えず低下するため、残存寿命が短くなると、すなわちＳＯＨの値も小さくなる。ＳＯＨが小さいほど、動力電池のリチウム析出のリスクが高くなることを示す。
表１から分かるように、ＳＯＨが同じである場合、超急速充電モード、通常急速充電モード、長寿命充電モードの順に、それぞれ対応する負極電位安全閾値が大きくなる。例えば、ＳＯＨが（９０％，９５％]の範囲にある場合、超急速充電モードに対応する負極電位安全閾値は８ｍｖであり、通常急速充電モードに対応する負極電位安全閾値は１２ｍｖであり、長寿命充電モードに対応する負極電位安全閾値は１５ｍｖである。明らかに、超急速充電モード、通常急速充電モード、長寿命充電モードの順に、それぞれ対応する負極電位安全閾値が大きくなる。
なお、表１は例に過ぎず、充電モードは超急速充電モード、通常急速充電モード及び定時定ＳＯＣモードだけを含む必要はなく、同じＳＯＨでは、充電モードに対応する負極電位安全閾値も表１に示されるものだけではない。なお、充電モードと負極電位安全閾値との対応関係は線形関係であってもよく、非線形関係であってもよい。
別の実施形態において、ＢＭＳは動力電池の充電モード及び動力電池の電池状態パラメータに基づいて、負極電位安全閾値を決定してもよい。
動力電池の電池状態パラメータは動力電池の充電状態（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ、ＳＯＣ）、温度及びＳＯＨが含まれてもよいがこれに限定されない。ＳＯＣは動力電池の残存容量を示すために用いられてもよく、動力電池の現在の残存容量と利用可能な総容量との比として数値的に定義され、通常はパーセンテージで表示される。具体的には、ＳＯＣ＝１００％であれば、動力電池が完全に充電されていることを示し、逆に、ＳＯＣ＝０％であれば、動力電池が完全に放電されていることを示す。
該技術的解決手段において、動力電池のリチウム析出のリスクの程度はそれ自体の電池状態パラメータと密接に関連しているため、上記技術的解決手段は動力電池の電池状態パラメータに基づいて負極電位安全閾値を決定することで、決定された負極電位安全閾値はより正確になり、該動力電池のリチウム析出の臨界電位により接近する。このように、決定された負極電位安全閾値及び動力電池の負極電位に基づいて動力電池の充電電流を調整し、動力電池の安全性能をより効果的に保証することができる。
好ましくは、動力電池の電池状態パラメータは動力電池の充電前の電池状態パラメータであってもよい。すなわち動力電池の充電前に、ＢＭＳは動力電池の電池状態パラメータ取得し、且つ該電池状態パラメータに基づいて負極電位安全閾値を決定する。その後、充電過程全体において、ＢＭＳは動力電池の電池状態を取得せず、負極電位安全閾値も変更しない。
好ましくは、動力電池の電池状態パラメータは動力電池の充電過程における電池状態パラメータであってもよい。すなわち動力電池の充電過程において、ＢＭＳは動力電池の電池状態パラメータをリアルタイムに取得してもよい。つまり、ＢＭＳは負極電位安全閾値をリアルタイムに決定することができる。
ＢＭＳは動力電池の充電過程において、動力電池の電池状態パラメータを周期的に取得してもよい。例えば、動力電池の充電過程において、ＢＭＳは５ｓに１回動力電池の電池状態パラメータを取得してもよい。
又は、動力電池の充電過程において、動力電池の電池状態パラメータが１回変化するごとに、ＢＭＳは電池状態パラメータを１回取得してもよい。
動力電池の電池状態パラメータは充電の過程で絶えず変化する可能性があるため、上記技術的解決手段において、ＢＭＳは充電の過程で動力電池の電池状態パラメータを決定し、これにより、決定された電池状態パラメータは現時点での動力電池の実際の電池状態パラメータに最も近いパラメータである可能性があり、ＢＭＳが動力電池の最新の電池状態パラメータに基づいて決定する負極電位安全閾値はより正確になり、電池の安全性能をさらに保証するだけでなく、電池の充電速度を効果的に引き上げることができる。
本願の実施例において、同一の充電モードで、動力電池のリチウム析出のリスクが高いほど、負極電位安全閾値は大きくなる。
例として、同一の充電モードで、動力電池のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲にある場合、負極電位安全閾値は第１設定負極電位安全閾値であり、動力電池のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲にある場合、負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値であり、第１ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣは第２ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣよりも小さく、第１設定負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値よりも小さい。
例として、同一の充電モードで、動力電池の温度が第１温度範囲にある場合、負極電位安全閾値は第３設定負極電位安全閾値であり、動力電池の温度が第２温度範囲にある場合、負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値であり、第１温度範囲における温度は第２温度範囲における温度よりも低く、第３設定負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値よりも大きい。
さらに別の例として、同一の充電モードで、動力電池のＳＯＨが第１ＳＯＨ範囲にある場合、負極電位安全閾値は第５設定負極電位安全閾値であり、動力電池のＳＯＨが第２ＳＯＨ範囲にある場合、負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値である。第１ＳＯＨ範囲内のＳＯＨは第２ＳＯＨ範囲内のＳＯＨよりも小さく、第５設定負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値よりも大きい。
例えば、表１を引き続き参照すると、充電モードが通常急速充電モードの時、動力電池のＳＯＨが小さいほど、負極電位安全閾値は大きくなる。
上記技術的解決手段は、動力電池のリチウム析出のリスクの程度に基づいて負極電位安全閾値を設定することにより、一方では、リチウム析出のリスクが高い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に大きく設定し、動力電池のリチウム析出のリスクを効果的に抑制して、動力電池の安全性能を向上させることができる。他方では、リチウム析出のリスクが低い動力電池に対応する負極電位安全閾値を相対的に小さく設定し、動力電池の安全性能に影響しない前提で、動力電池の充電速度を保証することができる。
本願の実施例は、ステップ２３０の具体的な実施形態を具体的に限定しない。例えば、ＢＭＳは負極電位推定モデルによって動力電池の負極電位を推定してもよく、又はＢＭＳは参照電極付きの３極電池によって動力電池の負極電位を実測してもよい。
一実施例において、２極電池に対して、ＢＭＳは負極電位推定モデルによって、電池の正極と負極を分離し、それにより負極電位を取得することができる。ここで、負極電位推定モデルは等価回路モデル、電気的及び化学的モデル、さらには等価回路モデルと電気的及び化学的モデルの結合モデル等であってもよい。
別の実施例において、ＢＭＳは参照電極付きの３極電池の負極電位及び参照電極の電位を収集することによって動力電池の負極電位を取得することができ、３極電池は従来の２極電池の正極及び負極を含む以外に、さらに１つの参照電極を追加したものであり、該参照電極は、例えばリチウム金属参照電極、リチウム合金参照電極又は銅線インサイチュリチウムめっき参照電極等である。
具体的には、まず３極電池の分極等価モデルを確立することができ、該分極等価モデルは正極パラメータ及び負極パラメータを含むことができ、それにより該３極電池の外部特性及び内部特性を反映し、負極電位を正確に推定する。分極等価モデルはＲｉｎｔモデル、分極一次ＲＣ等価回路モデル、分極二次ＲＣ等価回路モデル等を含んでもよい。
図３は本願の実施例に係る分極一次ＲＣ等価回路モデルの概略図である。図３に示すように、Ｕｔは全電池の端子電圧であり、Ｕｃａ及びＵａｎはそれぞれ正極の参照電極に対する電位及び負極の参照電極に対する電位である。ＯＣＶｃａ及びＯＣＶａｎはそれぞれ正極の開回路電圧及び負極の開回路電圧を示し、Ｒｃａ＿０及びＲａｎ＿０はそれぞれ正極のオーミック内部抵抗及び負極のオーミック内部抵抗を示し、Ｕｃａ＿ｐ及びＵａｎ＿ｐはそれぞれ正極の分極電圧及び負極の分極電圧を示し、Ｒｃａ＿ｐ及びＲａｎ＿ｐはそれぞれ正極の分極内部抵抗及び負極の分極内部抵抗を示し、Ｃｃａ＿ｐ及びＣａｎ＿ｐはそれぞれ正極の分極容量及び負極の分極容量を示し、Ｉは電流を示す。Ｕｃａ＿ｐ’及びＵａｎ＿ｐ’はそれぞれＵｃａ＿ｐ及びＵａｎ＿ｐの導関数を示す。
まず、実測によって正極の開回路電圧ＯＣＶｃａ及び負極の開回路電圧ＯＣＶａｎを取得してから、公式（１）～（５）に基づいて例えば最小二乗法、遺伝的アルゴリズム等の最適化アルゴリズムと組み合わせてモデルパラメータＲｃａ＿０、Ｒａｎ＿０、Ｒｃａ＿ｐ、Ｒａｎ＿ｐ、Ｃｃａ＿ｐ及びＣａｎ＿ｐを決定し、最後に拡張カルマンフィルタアルゴリズム、比例－積分－微分（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ、ＰＩＤ）アルゴリズム又はルーエンバーガー観測器等を利用して負極電位を推定する。
以下では拡張カルマンフィルタアルゴリズムを利用して負極電位を推定する実施例を簡単に説明する。拡張カルマンフィルタアルゴリズムは主に、状態方程式（６）及び観測方程式（７）で構成され、さらに再帰方程式（８）－（１２）を組み合わせて時間及び状態に対して反復更新を行い状態推定を実現する。
ただし、Ｘは推定対象の状態量であり、Ｕは制御可能入力量であり、Ｙは出力量であり、Ｑ及びＲはそれぞれシステム誤差及び測定誤差であり、下付きｋはｋ時点での変量を示し、下付きｋ－１はｋ－１時点での変量を示し、下付きｋ＋１はｋ＋１時点での変量を示し、
は推定値を示し、上付きＴは行列に対して転置演算を行うことを示す。Ｐは推定誤差共分散行列であり、例えば、
はｋ時点での事前推定共分散行列を示し、Pkはｋ時点での事後推定共分散行列を示す。Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは系数行列であり、Kkはカルマンゲインである。
Ｘ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｑ、Ｒの値を上記の式に代入する。
すなわち負極電位推定式によって負極電位を取得することができる。
一実施例において、ＢＭＳは予測制御アルゴリズムを介して調整後の充電電流を決定することができる。例えば、ＢＭＳは比例－積分－微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ、ＰＩＤ）制御アルゴリズムを介して調整後の充電電流を決定することができる。
具体的には、ＢＭＳは以下の式によって調整後の充電電流を得ることができる。
ここで、Ｉ０k＋１はｋ＋１時点での充電要求電流すなわち調整後の充電電流であり、Ｉ０kはｋ時点での充電要求電流すなわち調整前の充電電流であり、ΔＵａｎkはｋ時点での負極電位安全閾値であり、ｋ時点での動力電池の負極電位でもあり、ΔＵａｎk-１はｋ－１時点での負極電位安全閾値であり、またはｋ－１時点での動力電池の負極電位であり、kp、ki、kdはそれぞれＰＩＤ制御アルゴリズムの比例パラメータ、積分パラメータ及び微分パラメータである。例示的に、kpは２０であってもよくkiは５であってもよく、kdは７０であってもよい。
好ましくは、方法２００は、ＢＭＳは第１充電電流を決定し、且つ充電スタンドに第１充電電流を送信するステップをさらに含む。具体的には、ＢＭＳは動力電池の温度、ＳＯＣ、ＳＯＨ及び電圧等のパラメータに基づいて第１充電電流を決定することができる。充電スタンドは第１充電電流を受信した後、第１充電電流に基づいて動力電池に充電することができる。
好ましくは、第１充電電流は電池充電要求ＢＣＬメッセージ内で搬送することができるがこれに限定されない。
負極電位安全閾値及び動力電池の負極電位を決定した後、ＢＭＳは動力電池の充電過程において、動力電池の負極電位及び負極電位安全閾値に基づいて、動力電池の充電電流を調整することができる。
好ましくは、ＢＭＳは動力電池の負極電位をリアルタイムに取得し、且つ動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下したか否かをリアルタイムに判断することができる。例えば、ＢＭＳは動力電池の負極電位を周期的に取得し、且つ動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下したか否かを周期的に判断することができる。
具体的には、充電過程において、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下した場合、ＢＭＳは動力電池の充電電流を低下させ、すなわち充電電流を第１充電電流から第２充電電流に調整し、第２充電電流は第１充電電流よりも小さい。
第１充電電流を第２充電電流に調整してから、ＢＭＳは充電スタンドに第２充電電流を送信し、それにより充電スタンドは第２充電電流に基づいて動力電池に充電することができる。
上記技術的解決手段は、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下した場合、該動力電池にリチウム析出現象が発生する可能性があることを示しており、このような状況で動力電池の充電電流を低下させることにより、リチウムイオンの凝集などの問題から生じる動力電池の安全上の問題、例えば電池の燃焼又は爆発等を回避して、動力電池の安全性能を保証することができる。
又は、動力電池の負極電位が負極電位の安全閾値まで降下せず且つ動力電池の充電時間が時間閾値より長いことは、現時点での充電電流が小さいことを示しており、その場合ＢＭＳは動力電池の充電電流を増加させ、すなわち充電電流を第１充電電流から第３充電電流に調整し、第３充電電流は第１充電電流よりも大きいことができる。
好ましくは、ＢＭＳが充電スタンドに第１充電電流を送信する時、ＢＭＳはタイマーを起動し、該タイマーの設定時間は時間閾値であってもよい。タイマーがタイムアウトすると、動力電池の充電時間が時間閾値より長いことを示す。
好ましくは、時間閾値は３０ｓであってもよいがこれに限定されない。
第１充電電流を第３充電電流に調整してから、ＢＭＳは充電スタンドに第３充電電流を送信し、それにより充電スタンドは第３充電電流に基づいて動力電池に充電することができる。
上記技術的解決手段は、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで長時間降下しない場合、動力電池の現時点の充電電流が小さすぎることを示す。このような場合に動力電池の充電電流を増加して、充電速度を向上させ、動力電池の充電時間を大幅に短縮して、ユーザ体験を向上させることができる。
又は、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下せず、且つ動力電池の充電時間が時間閾値より短い場合、動力電池の充電電流を変更せず、ＢＭＳは充電スタンドに第１充電電流を送信し続けてもよく、又は、ＢＭＳは動力電池の負極電位を取得することにより、負極電位と負極電位安全閾値を比較し続けてもよい。
なお、ＢＭＳが動力電池の充電電流を調整してから、ＢＭＳは計時を再開し続けることができる。
さらに、本願の実施例における「第１」、「第２」及び「第３」は異なる対象を区別するためのものであるに過ぎず、本願の実施例の範囲を限定するためのものではない。
本願の実施例の動力電池充電の方法２００をより明確に理解するために、以下に図４を参照しながら本願の可能な実施例の動力電池充電の方法を説明する。
ステップ４０１では、ＢＭＳは動力電池が充電状態にあるか否かを判断する。
動力電池が充電状態にある場合、ステップ４０２を実行し、動力電池が充電状態にない場合、ステップ４１１を実行する。
ステップ４０２では、ＢＭＳは動力電池の充電モードを取得する。
ステップ４０３では、ＢＭＳは動力電池の充電モードに基づいて、動力電池の負極電位安全閾値を決定する。
ステップ４０４では、ＢＭＳは動力電池の第１充電電流Ｉ１を決定する。
具体的には、ＢＭＳはまず動力電池のＳＯＣ、ＳＯＨ、温度及び電圧等のパラメータを取得し、且つ動力電池のＳＯＣ、ＳＯＨ、温度及び電圧等のパラメータに基づいてＩ１を決定する。
ステップ４０５では、ＢＭＳは充電スタンドに第１充電電流Ｉ１を送信して充電を要求し、且つ計時を開始する。
ステップ４０６では、ＢＭＳは動力電池の負極電位を取得する。
ステップ４０７では、ＢＭＳは動力電池の負極電位と負極電位安全閾値を比較して、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下したか否かを判断する。
動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下した場合、ステップ４０８を実行し、動力電池の負極電位が負極電位安全閾値まで降下していない場合、ステップ４０９を実行する。
ステップ４０８では、ＢＭＳは第１充電電流Ｉ１を第２充電電流Ｉ２に調整し、且つ充電スタンドに第２充電電流Ｉ２を送信し、それにより充電スタンドはＩ２に基づいて動力電池に充電する。
ステップ４０９では、ＢＭＳは動力電池の充電時間が時間閾値より長いか否かを判断する。
充電時間が時間閾値より長い場合、ＢＭＳはステップ４１０を実行し、充電時間が時間閾値より短い場合、ＢＭＳはステップ４０５を実行する。
ステップ４１０では、ＢＭＳは第１充電電流Ｉ１を第３充電電流Ｉ３に調整し、且つ充電スタンドに第３充電電流Ｉ３を送信し、それにより充電スタンドはＩ３に基づいて動力電池に充電する。
ステップ４１１では、ＢＭＳは動力電池が満充電状態又はコネクタが外された状態にあるか否かを判断する。
動力電池が満充電状態又はコネクタが外された状態にある場合、今回の充電過程を終了し、動力電池が満充電状態又はコネクタが外された状態にない場合、ＢＭＳはステップ４０６を実行し続ける。
本願の実施例において、一方では、通常の場合、動力電池の充電モードはユーザが現在の充電シーンにおいて自身のニーズに応じて選択した充電モードであるため、充電モードに基づいて決定された負極電位安全閾値により充電電流を調整することで、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすことができる。他方では、動力電池の負極電位及び負極電位安全閾値に基づいて動力電池の充電電流を調整することにより、リチウムイオンの凝集などの問題から生じる動力電池の安全上の問題、例えば電池の燃焼又は爆発等を回避して、動力電池の安全性能を保証することができる。さらに、上記技術的解決手段はソフトウェアによって実現され、すなわちＢＭＳハードウェアのコストを増加させることなく、動力電池の安全性能を保証し、様々な充電シーンにおけるユーザの充電要件を満たすという目的を実現する。
以上は本願の実施例の方法実施例を詳細に説明したものであり、以下は本願の実施例の装置実施例を説明し、装置実施例と方法実施例は互いに対応することから、詳細に説明しない部分は上記の各方法実施例を参照し、装置は上記方法における任意の実現可能な形態を実現することができる。
図５は本願の一実施例に係るＢＭＳ５００の概略ブロック図を示す。該ＢＭＳ５００は上記本願の実施例に係る動力電池充電の方法２００を実行することができる。図５に示すように、該ＢＭＳ５００は、取得ユニット５１０と、決定ユニット５２０と、調整ユニット５３０と、を含むことができる。
取得ユニット５１０は、前記動力電池の充電モードを取得することに用いられる。
決定ユニット５２０は、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定することに用いられる。
該取得ユニット５１０は、前記動力電池の充電過程において、前記動力電池の負極電位を取得することにさらに用いられる。
調整ユニット５３０は、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整することに用いられる。
好ましくは、本願の一実施例において、前記決定ユニット５２０は具体的に、前記動力電池の充電モードに基づいて、及び充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定することに用いられる。
好ましくは、本願の一実施例において、前記充電モードは少なくとも第１充電モード又は第２充電モードを含み、前記第１充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第１充電電流であり、前記第２充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第２充電電流であり、前記第１充電電流は前記第２充電電流よりも大きく、前記第１充電モードに対応する負極電位安全閾値は、前記第２充電モードに対応する負極電位安全閾値よりも小さい。
好ましくは、本願の一実施例において、前記決定ユニット５２０は具体的に、前記動力電池の充電モード及び前記動力電池の充電状態ＳＯＣ、温度、劣化状態ＳＯＨのうちの少なくとも１つを含む前記動力電池の電池状態パラメータに基づいて、前記負極電位安全閾値を決定することに用いられる。
好ましくは、本願の一実施例において、前記動力電池の電池状態パラメータは前記動力電池の充電前の電池状態パラメータである。
好ましくは、本願の一実施例において、同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第１設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値であり、前記第１ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣは前記第２ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣよりも小さく、前記第１設定負極電位安全閾値は前記第２設定負極電位安全閾値よりも小さい。
好ましくは、本願の一実施例において、同一の充電モードで、前記動力電池の温度が第１温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第３設定負極電位安全閾値であり、前記動力電池の温度が第２温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値であり、前記第１温度範囲における温度は前記第２温度範囲における温度よりも低く、前記第３設定負極電位安全閾値は前記第４設定負極電位安全閾値よりも大きい。
好ましくは、本願の一実施例において、同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＨが第１ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第５設定負極電位安全閾値であり、
前記動力電池のＳＯＨが第２ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値であり、前記第１ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨは前記第２ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨよりも小さく、前記第５設定負極電位安全閾値は前記第６設定負極電位安全閾値よりも大きい。
好ましくは、本願の一実施例において、前記調整ユニット５３０は具体的に、前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで降下した場合、前記充電電流を第１充電電流から第２充電電流に調整し、前記第２充電電流は前記第１充電電流よりも小さいことに用いられる。
好ましくは、本願の一実施例において、前記調整ユニット５３０は具体的に、前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで低下せず且つ前記動力電池の充電時間が時間閾値よりも長い場合、前記充電電流を第１充電電流から第３充電電流に調整し、前記第３充電電流は前記第１充電電流よりも大きいことに用いられる。
なお、該ＢＭＳ５００は方法２００におけるＢＭＳの対応する操作を実現することができ、簡潔にするために、ここでは説明を省略する。従って、該ＢＭＳ５００は上記の方法２００と同じ効果を実現することができ、簡潔にするために、ここでは説明を省略する。
図６は本願の実施例に係るＢＭＳのハードウェア構造概略図である。ＢＭＳ６００は、メモリ６０１と、プロセッサ６０２と、通信インタフェース６０３と、バス６０４と、を含む。メモリ６０１、プロセッサ６０２、通信インタフェース６０３はバス６０４を介して互いの間の通信接続を実現する。
メモリ６０１はリードオンリメモリ（ｒｅａｄ－ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＯＭ）、スタティックメモリデバイス及びランダムアクセスメモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ、ＲＡＭ）であってもよい。メモリ６０１はプログラムを記憶することができ、メモリ６０１に記憶されたプログラムがプロセッサ６０２によって実行されると、プロセッサ６０２及び通信インタフェース６０３は本願の実施例の動力電池充電の方法における各ステップを実行することに用いられる。
プロセッサ６０２は汎用の中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）、グラフィックスプロセッサ（ｇｒａｐｈｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ、ＧＰＵ）又は１つ又は複数の集積回路を用いてもよく、関連プログラムを実行し、それにより本願の実施例の装置におけるユニットが実行すべき機能を実現し、又は本願の実施例の動力電池充電の方法を実行することに用いられる。
プロセッサ６０２は信号の処理能力を有する集積回路チップであってもよい。実現の過程で、本願の実施例の動力電池充電の方法における各ステップは、プロセッサ６０２におけるハードウェアの集積論理回路又はソフトウェア形式のコマンドによって完了することができる。
上記プロセッサ６０２はさらに汎用プロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、ＤＳＰ）、ＡＳＩＣ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ）又はその他のプログラマブルロジックデバイス、ディスクリートゲート又はトランジスタロジックデバイス、ディスクリートハードウェアコンポーネントであってもよい。本願の実施例に開示された各方法、ステップ及び論理ブロック図を実現又は実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってもよく、又は該プロセッサは任意の従来のプロセッサ等であってもよい。本願の実施例に開示された方法のステップを組み合わせてハードウェアプロセッサで直接実現して実行し完了させてもよく、又はプロセッサにおけるハードウェア及びソフトウェアモジュールの組み合わせで実行し完了させてもよい。ソフトウェアモジュールはランダムアクセスメモリ、フラッシュメモリ、リードオンリメモリ、プログラマブルリードオンリメモリ又はイレーサブルプログラマブルメモリ、レジスタ等の本分野における成熟した記憶媒体内に位置してもよい。該記憶媒体はメモリ６０１に位置し、プロセッサ６０２はメモリ６０１内の情報を読み取り、ハードウェアを組み合わせて本願の実施例のＢＭＳに含まれるユニットが実行すべき機能を完了させ、又は本願の実施例の動力電池充電の方法を実行する。
通信インタフェース６０３は、ＢＭＳ６００と他の機器又は通信ネットワークとの間の通信を実現するために、トランシーバなどであるがこれに限定されない送受信装置を使用する。例えば、ＢＭＳ６００は通信インタフェース６０３を介して充電スタンドに充電要求情報を送信することができる。
バス６０４は、装置６００に含まれる各要素（例えば、メモリ６０１、プロセッサ６０２、通信インタフェース６０３）間で情報を転送するための経路が含まれてもよい。
なお、上記ＢＭＳ６００はメモリ、プロセッサ、通信インタフェースのみを示しているが、具体的な実現過程では、当業者であれば理解されるように、ＢＭＳ６００は通常の使用に不可欠な他のデバイスをさらに含むことができる。同時に、当業者であれば理解されるように、必要に応じて、ＢＭＳ６００は他の付加機能を実現するハードウェアデバイスをさらに含むことができる。また、当業者であれば理解されるように、ＢＭＳ６００は本願の実施例を実現するために必要なデバイスのみを含むことができ、図６に示すデバイスのすべてを含む必要はない。
本願の実施例は、機器が実行するためのプログラムコードを記憶し、前記プログラムコードは上記動力電池充電の方法におけるステップを実行するためのコマンドを含む、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体をさらに提供する。
本願の実施例は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶されたコンピュータプログラムを含み、前記コンピュータプログラムはプログラムコマンドを含み、前記プログラムコマンドがコンピュータによって実行されると、前記コンピュータに上記動力電池充電の方法を実行させる、コンピュータプログラム製品をさらに提供する。
上記コンピュータ読み取り可能な記憶媒体は一時的なコンピュータ可読記憶媒体であってもよく、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。
なお、本願の各実施例において、各過程の番号の大きさは実行順序の前後を意味するものではなく、各過程の実行順序はその機能及び内部論理に基づいて決定されるべきであり、本願の実施例の実施過程に対していかなる限定も構成すべきではない。
さらに、本明細書に記載の各実施形態は、単独で実施してもよく、組み合わせて実施してもよく、本願の実施例はこれに限定されない。
好ましい実施例を参照して本願を説明したが、本願の範囲を逸脱することなく、種々の改良を行い、その構成要素を等価物に置換することができる。特に、各実施例で言及した各技術的特徴は、構造的な矛盾がない限り、いずれも任意の方法で組み合わせることができる。本願は、本明細書に開示された特定の実施例に限定されず、特許請求の範囲に含まれる全ての技術的解決手段を含む。
１００ 充電システム
１１０ 充電装置
１２０ 電池システム
１２１ 動力電池
１２２ 電池管理システム（ＢＭＳ）
１３０ 電線
１４０ 通信線
５１０ 取得ユニット
５２０ 決定ユニット
５３０ 調整ユニット
６００ 装置
６０１ メモリ
６０２ プロセッサ
６０３ 通信インタフェース
６０４ バス
好ましくは、動力電池の電池状態パラメータは動力電池の充電前の電池状態パラメータであってもよい。すなわち動力電池の充電前に、ＢＭＳは動力電池の電池状態パラメータ取得し、且つ該電池状態パラメータに基づいて負極電位安全閾値を決定する。その後、充電過程全体において、ＢＭＳは動力電池の電池状態パラメータを取得せず、負極電位安全閾値も変更しない。
バス６０４は、ＢＭＳ６００に含まれる各要素（例えば、メモリ６０１、プロセッサ６０２、通信インタフェース６０３）間で情報を転送するための経路が含まれてもよい。

Claims (21)

  1. 動力電池の充電の方法であって、
    前記動力電池の電池管理システムに応用され、
    前記動力電池の充電モードを取得するステップと、
    前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定するステップと、
    前記動力電池の充電過程において、前記動力電池の負極電位を取得するステップと、
    前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整するステップと、
    を含むことを特徴とする、動力電池充電の方法。
  2. 前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定する前記ステップは、
    前記動力電池の充電モードに基づいて、及び充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 前記充電モードは少なくとも第１充電モード又は第２充電モードを含み、
    前記第１充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第１充電電流であり、前記第２充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第２充電電流であり、前記第１充電電流は前記第２充電電流よりも大きく、前記第１充電モードに対応する負極電位安全閾値は、前記第２充電モードに対応する負極電位安全閾値よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定する前記ステップは、
    前記動力電池の充電モード及び前記動力電池の充電状態ＳＯＣ、温度、劣化状態ＳＯＨのうちの少なくとも１つを含む前記動力電池の電池状態パラメータに基づいて、前記負極電位の安全閾値を決定するステップを含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記動力電池の電池状態パラメータは前記動力電池の充電前の電池状態パラメータであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
  6. 同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第１設定負極電位安全閾値であり、
    前記動力電池のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値であり、
    前記第１ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣは前記第２ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣよりも小さく、前記第１設定負極電位安全閾値は前記第２設定負極電位安全閾値よりも小さいことを特徴とする、請求項４又は５に記載の方法。
  7. 同一の充電モードで、前記動力電池の温度が第１温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第３設定負極電位安全閾値であり、
    前記動力電池の温度が第２温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値であり、
    前記第１温度範囲における温度は前記第２温度範囲における温度よりも低く、前記第３設定負極電位安全閾値は前記第４設定負極電位安全閾値よりも大きいことを特徴とする、請求項４～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＨが第１ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第５設定負極電位安全閾値であり、
    前記動力電池のＳＯＨが第２ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値であり、
    前記第１ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨは前記第２ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨよりも小さく、前記第５設定負極電位安全閾値は前記第６設定負極電位安全閾値よりも大きいことを特徴とする、請求項４～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整する前記ステップは、
    前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで降下した場合、前記充電電流を第１充電電流から第２充電電流に調整し、前記第２充電電流は前記第１充電電流よりも小さいステップを含むことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整する前記ステップは、
    前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで低下せず且つ前記動力電池の充電時間が時間閾値よりも長い場合、前記充電電流を第１充電電流から第３充電電流に調整し、前記第３充電電流は前記第１充電電流よりも大きいステップを含むことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  11. 取得ユニットと、決定ユニットと、調整ユニットと、を含み、
    前記取得ユニットは、前記動力電池の充電モードを取得することに用いられ、
    前記決定ユニットは、前記動力電池の充電モードに基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定することに用いられ、
    前記取得ユニットは、前記動力電池の充電過程において、前記動力電池の負極電位を取得することにさらに用いられ、
    前記調整ユニットは、前記動力電池の負極電位及び前記負極電位安全閾値に基づいて、前記動力電池の充電電流を調整することに用いられることを特徴とする、動力電池の電池管理システム。
  12. 前記決定ユニットは具体的に、前記動力電池の充電モードに基づいて、及び充電モードと負極電位安全閾値との対応関係に基づいて、前記動力電池の負極電位安全閾値を決定することに用いられることを特徴とする、請求項１１に記載の電池管理システム。
  13. 前記充電モードは少なくとも第１充電モード又は第２充電モードを含み、
    前記第１充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第１充電電流であり、前記第２充電モードでは、前記動力電池の充電電流は第２充電電流であり、前記第１充電電流は前記第２充電電流よりも大きく、前記第１充電モードに対応する負極電位安全閾値は、前記第２充電モードに対応する負極電位安全閾値よりも小さいことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の電池管理システム。
  14. 前記決定ユニットは具体的に、
    前記動力電池の充電モード及び前記動力電池の充電状態ＳＯＣ、温度、劣化状態ＳＯＨのうちの少なくとも１つを含む前記動力電池の電池状態パラメータに基づいて、前記負極電位安全閾値を決定することに用いられることを特徴とする、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の電池管理システム。
  15. 前記動力電池の電池状態パラメータは前記動力電池の充電前の電池状態パラメータであることを特徴とする、請求項１４に記載の電池管理システム。
  16. 同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＣが第１ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第１設定負極電位安全閾値であり、
    前記動力電池のＳＯＣが第２ＳＯＣ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第２設定負極電位安全閾値であり、
    前記第１ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣは前記第２ＳＯＣ範囲におけるＳＯＣよりも小さく、前記第１設定負極電位安全閾値は前記第２設定負極電位安全閾値よりも小さいことを特徴とする、請求項１４又は１５に記載の電池管理システム。
  17. 同一の充電モードで、前記動力電池の温度が第１温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第３設定負極電位安全閾値であり、
    前記動力電池の温度が第２温度範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第４設定負極電位安全閾値であり、
    前記第１温度範囲における温度は前記第２温度範囲における温度よりも低く、前記第３設定負極電位安全閾値は前記第４設定負極電位安全閾値よりも大きいことを特徴とする、請求項１４～１６のいずれか一項に記載の電池管理システム。
  18. 同一の充電モードで、前記動力電池のＳＯＨが第１ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第５設定負極電位安全閾値であり、
    前記動力電池のＳＯＨが第２ＳＯＨ範囲にある場合、前記負極電位安全閾値は第６設定負極電位安全閾値であり、
    前記第１ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨは前記第２ＳＯＨ範囲におけるＳＯＨよりも小さく、前記第５設定負極電位安全閾値は前記第６設定負極電位安全閾値よりも大きいことを特徴とする、請求項１４～１７のいずれか一項に記載の電池管理システム。
  19. 前記調整ユニットは具体的に、
    前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで降下した場合、前記充電電流を第１充電電流から第２充電電流に調整し、前記第２充電電流は前記第１充電電流よりも小さいことに用いられることを特徴とする、請求項１１～１８のいずれか一項に記載の電池管理システム。
  20. 前記調整ユニットは具体的に、
    前記負極電位が前記負極電位安全閾値まで低下せず且つ前記動力電池の充電時間が時間閾値よりも長い場合、前記充電電流を第１充電電流から第３充電電流に調整し、前記第３充電電流は前記第１充電電流よりも大きいことに用いられることを特徴とする、請求項１１～１８のいずれか一項に記載の電池管理システム。
  21. プロセッサ及びメモリを含み、前記メモリはコンピュータプログラムを記憶することに用いられ、前記プロセッサは前記コンピュータプログラムを呼び出して、請求項１～１０のいずれか一項に記載の動力電池の充電の方法を実行することに用いられることを特徴とする、動力電池の電池管理システム。
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