一种自动调整充电策略的充电方法及充电***
技术领域
本申请涉及电池能源的技术领域,尤其涉及一种自动调整充电策略的充电方法及充电***。
背景技术
电力能源是一种已被广泛应用的绿色清洁能源,电池作为电力能源的载体,随着电池能量密度的不断提高,电池在循环充电过程中,电池内部温度上升和电极膨胀等特性对电池的使用寿命和安全性的影响也变得越来越大。
以锂离子电池为例,当电池工作时长累积到一定值时,电极会因为锂离子反复嵌入和脱出而引起电池膨胀,电池压强增大,其内部可能会发生挤压,导致基材发生形变、隔离膜改变孔道等情况,使电池的蓄电能力有所下降,影响电池的实际容量和使用寿命;但是,电池温升则会提高电解液的黏度和锂离子迁移及扩散能力,使充电能力得到提高;因此,温升和电池内部的压力,在两者的共同作用下决定了锂离子电池在实际应用中随SOC(State ofCharge,电荷状态)变化的最大充电电流;
在电池充电时,如果实际充电的输入电流大于最大充电电流,将导致电池析锂,使电池容量发生不可逆的损失,而且阳极表面析出的锂随极片在循环过程中的不断膨胀、收缩,逐渐被压紧至致密的状态,进而加速电池寿命的恶化,甚至影响电池的安全性;如果实际充电的输入电流小于最大充电电流,则会延长充电时间,不符合市场对电池快充的需求。
综上所述,如何就电池的实时状态调整合适的充电电流,已成为本领域技术人员的重要研究课题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足,提供一种自动调整充电策略的充电方法及一种自动调整充电策略的充电***,以解决现有技术中电池因充电电流过大或过小从而导致电池寿命受损、影响其安全性、充电速度慢等技术问题,达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
为实现上述目的,本发明提供以下的技术方案:
一种自动调整充电策略的充电方法,包括:
获取电池内部的温度;
获取电池内部的压力;
获取电池的SOC值;
根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流。
可选的,还包括:
在电池充电期间,根据预定规则调整充电电流,直至电池充电结束;
所述预定规则为:
记录充电时长;
当充电时长达到预订时长时,再次获取电池内部的温度、压力,以及电池的SOC值,并根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流;
将充电时长重置清零,并重新执行步骤记录充电时长。
可选的,所述根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流具体为:
根据电池的温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,在预设的充电电流谱图中查询当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
将查询到的最大充电电流值设为目标充电电流值;
根据目标充电电流值调整充电设备当前输出的充电电流。
可选的,所述根据目标充电电流值调整充电设备当前输出的充电电流具体为:
将目标充电电流值发送至充电设备;
若充电设备当前输出的充电电流的电流值大于目标充电电流值,充电设备则下调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值;
若充电设备当前输出的充电电流的电流值小于目标充电电流值,充电设备则上调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值。
可选的,所述充电方法中的所述电池包括液态锂离子电池、固态锂离子电池中的至少一种。
相应的,本发明还提供了一种自动调整充电策略的充电***,包括电池包管理装置以及充电设备;所述电池包管理装置包括温度检测模块、压力检测模块、SOC值检测模块、计算模块;
所述温度检测模块用于获取电池内部的温度;
所述压力检测模块用于获取电池内部的压力;
所述SOC值检测模块用于获取电池的SOC值;
所述计算模块用于根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流。
可选的,所述电池包管理装置还包括计时模块;
所述计时模块用于记录充电时长;
当充电时长达到预订时长时,所述温度检测模块、所述压力检测模块、所述SOC值检测模块分别再次获取电池内部的温度、压力,以及电池的SOC值,计算模块再次根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流;
所述计时模块还用于将充电时长重置清零。
可选的,所述电池包管理装置还包括查询模块以及用于存储预设的充电电流谱图的存储单元;
所述查询模块用于根据电池的温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,在预设的充电电流谱图中查询当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
所述计算模块还用于将查询到的最大充电电流值设为目标充电电流值,并根据目标充电电流值调整充电设备当前输出的充电电流。
可选的,所述电池包管理装置还包括通信单元;
所述通信单元用于将目标充电电流值发送至充电设备;
所述充电设备包括调整模块;
所述调整模块用于若充电设备当前输出的充电电流的电流值大于目标充电电流值,充电设备则下调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值;若充电设备当前输出的充电电流的电流值小于目标充电电流值,充电设备则上调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值。
可选的,所述充电***中的所述电池包括液态锂离子电池、固态锂离子电池中的至少一种。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明提供了一种自动调整充电策略的充电方法及充电***,其通过获取电池在充电时的温度、压力、SOC值等实时状态,并根据温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,要求充电设备调整当前输出的充电电流,从而保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流,进而达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
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它的附图。
图1为实施例一提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图;
图2为实施例二提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图;
图3为实施例三提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图;
图4为实施例提供的一种预设的充电电流谱图;
图5为实施例四提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图;
图6为实施例五提供的一种自动调整充电策略的充电***的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂,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,下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而非全部的实施例。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它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,当一个组件被认为是“连接”另一个组件,它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件,它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外,术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作,以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例一
请参阅图1,该图示为实施例一提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图,该方法适用于蓄能电池包的充电场景,该方法由包含BMS(电池管理***,BatteryManagement System)、充电设备的充电***来执行,充电设备为充电桩、充电器等设备;该方法可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括如下步骤:
S101、获取电池内部的温度;具体的,获取电池包内部单体电芯的温度(主要是最低温度);
其中,电池内部的温度可通过预设在电池内部的温度检测模块进行采集,也可以通过设置在电池外且紧贴电池外壁的温度检测模块进行采集后并经过相关的运算得到,能准确反映电池内部温度即可;
S102、获取电池内部的压力;具体的,获取电池包内部单电芯间因电极膨胀引起互相挤压的压力(主要是最大压力);
同理的,电池内部的压力可通过预设在电池内部的压力检测模块进行采集,也可以通过设置在电池外且紧贴电池外壁的压力检测模块进行采集后并经过相关的运算得到,能准确反映电池内部压力即可;
S103、获取电池的SOC值;
具体的,SOC值可通过SOC值检测模块进行采集,也可通过电池的电压进行相应的换算而得到;
可以理解的是,步骤S101、S102、S103之间的顺序可调,亦可同时执行,其不影响本实施例的实现;
S104、根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流。
需要说明的是,电池处于不同的温度、压力、SOC值状态下,都会对应的有一个最大充电电流,运用该最大充电电流对电池进行充电,可避免电池在充电过程中因充电电流过大而导致电池析锂的情况发生,从而减缓电池的膨胀过程,避免电池容量发生不可逆的损失,延长电池的使用寿命,进而在保证电池寿命和安全性的前提下实现快速充电,减少充电时间,提升用户体验。
可见,本实施例提供了一种自动调整充电策略的充电方法,其通过获取电池在充电时的温度、压力、SOC值等实时状态,并根据温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,要求充电设备调整当前输出的充电电流,从而保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流,进而达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
实施例二
请参阅图2,该图示为实施例二提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图,该方法适用于蓄能电池包的充电场景,该方法由包含BMS(电池管理***,BatteryManagement System)、充电设备的充电***来执行,充电设备为充电桩、充电器等设备;该方法可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括:
S201、获取电池内部的温度、压力以及电池的SOC值;具体的,获取电池包内部单体电芯的温度(主要是最低温度)
其中,电池的实时状态参数可通过相应的传感器采集所得;
S202、根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流;
具体的,在电池充电期间,根据预定规则调整充电电流,直至电池充电结束;
所述预定规则为:
S203、记录充电时长;
具体的,可通过集成在电池管理***的计算模块进行计时;
S204、当充电时长达到预订时长时,再次获取电池内部的温度、压力,以及电池的SOC值,并根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流;
具体的,再次获取电池包内部单体电芯的温度(主要是最低温度),再次获取电池包内部单电芯间因电极膨胀引起互相挤压的压力(主要是最大压力),并根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备当前输出的充电电流;
其中,该预订时长可以根据实际的数据处理能力而定,具体的预订时长可以设定为0.001秒以下,从而实现实时监测电池的实时状态,进而对充电电流进行调整,保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流;
S205、将充电时长重置清零,并重新执行步骤S203“记录充电时长”。
可见,本实施例提供了一种自动调整充电策略的充电方法,其通过获取电池在充电时的温度、压力、SOC值等实时状态,并根据温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,动态地要求充电设备调整当前输出的充电电流,从而保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流,进而达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
实施例三
请参阅图3和图4,图3为实施例三提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图,图4为实施例提供的一种预设的充电电流谱图;该方法适用于蓄能电池包的充电场景,该方法由包含BMS(电池管理***,Battery Management System)、充电设备的充电***来执行,充电设备为充电桩、充电器等设备;该方法可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括如下步骤:
S301、获取电池内部的温度;具体的,获取电池包内部单体电芯的温度(主要是最低温度);
其中,电池内部的温度可通过预设在电池内部的温度检测模块进行采集,也可以通过设置在电池外且紧贴电池外壁的温度检测模块进行采集后并经过相关的运算得到,能准确反映电池内部温度即可;
S302、获取电池内部的压力;具体的,获取电池包内部单电芯间因电极膨胀引起互相挤压的压力(主要是最大压力);
同理的,电池内部的压力可通过预设在电池内部的压力检测模块进行采集,也可以通过设置在电池外且紧贴电池外壁的压力检测模块进行采集后并经过相关的运算得到,能准确反映电池内部压力即可;
S303、获取电池的SOC值;
具体的,SOC值可通过SOC值检测模块进行采集,也可通过电池的电压进行相应的换算而得到;
可以理解的是,步骤S301、S302、S303之间的顺序可调,亦可同时执行,其不影响本实施例的实现;
S304、根据电池的温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,在预设的充电电流谱图中查询当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
具体的,该充电电流谱图由三电极、四电极全电池在不同状态下测试阳极电位获得,也可通过DOE实验测试并拟合修正获得;该充电电流谱图可以直接存储在BMS的存储单元里,或者该充电电流谱图的数据也可以通过表格的形式存储在BMS中的存储单元里,以便步骤S304快捷地查询到电池当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
S305、将查询到的最大充电电流值设为目标充电电流值;
具体的,该步骤S305、S306可通过BMS中的计算模块来执行,具体的,计算模块可以是处理芯片或其他一些具有计算能力的电子元件;
S306、根据目标充电电流值调整充电设备当前输出的充电电流。
电池处于不同的温度、压力、SOC值状态下,都会对应的有一个最大充电电流,运用该最大充电电流对电池进行充电,可避免电池在充电过程中因充电电流过大而导致电池析锂的情况发生,从而减缓电池的膨胀过程,避免电池容量发生不可逆的损失,延长电池的使用寿命,进而在保证电池寿命和安全性的前提下实现快速充电,减少充电时间,提升用户体验。
本实施例提供了一种自动调整充电策略的充电方法,其通过获取电池在充电时的温度、压力、SOC值等实时状态,并根据温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,动态地要求充电设备调整当前输出的充电电流,从而保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流,进而达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
实施例四
请参阅图5,该图示为实施例四提供的一种自动调整充电策略的充电方法的流程示意图,该方法适用于蓄能电池包的充电场景,该方法由包含BMS(电池管理***,BatteryManagement System)、充电设备的充电***来执行,充电设备为充电桩、充电器等设备;该方法可以由软件和/或硬件实现。该方法具体包括如下步骤:
S401、获取电池内部的温度;具体的,获取电池包内部单体电芯的温度(主要是最低温度)
其中,电池内部的温度可通过预设在电池内部的温度检测模块进行采集,也可以通过设置在电池外且紧贴电池外壁的温度检测模块进行采集后并经过相关的运算得到,能准确反映电池内部温度即可;
S402、获取电池内部的压力;具体的,获取电池包内部单电芯间因电极膨胀引起互相挤压的压力(主要是最大压力);
同理的,电池内部的压力可通过预设在电池内部的压力检测模块进行采集,也可以通过设置在电池外且紧贴电池外壁的压力检测模块进行采集后并经过相关的运算得到,能准确反映电池内部压力即可;
S403、获取电池的SOC值;
具体的,SOC值可通过SOC值检测模块进行采集,也可通过电池的电压进行相应的换算而得到;
可以理解的是,步骤S301、S302、S303之间的顺序可调,亦可同时执行,其不影响本实施例的实现;
S404、根据电池的温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,在预设的充电电流谱图中查询当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
具体的,该充电电流谱图由三电极、四电极全电池在不同状态下测试阳极电位获得,也可通过DOE实验测试并拟合修正获得;该充电电流谱图可以直接存储在BMS的存储单元里,或者该充电电流谱图的数据也可以通过表格的形式存储在BMS中的存储单元里,以便步骤S304快捷地查询到电池当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
S405、将查询到的最大充电电流值设为目标充电电流值;
具体的,该步骤S305、S306可通过BMS中的计算模块来执行,具体的,计算模块可以是处理芯片或其他一些具有计算能力的电子元件;
S406、将目标充电电流值发送至充电设备;
具体的,BMS中设有通信模块,该通信模块可执行相应的通讯协议与充电桩进行通讯,向充电桩发送调整充电电流的指令;
S407、若充电设备当前输出的充电电流的电流值大于目标充电电流值,充电设备则下调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值;
S408、若充电设备当前输出的充电电流的电流值小于目标充电电流值,充电设备则上调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值。
电池处于不同的温度、压力、SOC值状态下,都会对应的有一个最大充电电流,运用该最大充电电流对电池进行充电,可避免电池在充电过程中因充电电流过大而导致电池析锂的情况发生,从而减缓电池的膨胀过程,避免电池容量发生不可逆的损失,延长电池的使用寿命,进而在保证电池寿命和安全性的前提下实现快速充电,减少充电时间,提升用户体验。
本实施例提供了一种自动调整充电策略的充电方法,其通过获取电池在充电时的温度、压力、SOC值等实时状态,并根据温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,动态地要求充电设备调整当前输出的充电电流,从而保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流,进而达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
实施例五
请参阅图6,该图示为实施例五提供的一种自动调整充电策略的充电***的结构示意图,该***用于执行本发明实施例提供的自动调整充电策略的充电方法,该充电***包括电池包管理装置61以及充电设备62;其中,充电设备62为充电桩、充电器等设备;所述电池包管理装置61包括温度检测模块611、压力检测模块612、SOC值检测模块613、计算模块614;
所述温度检测模块611用于获取电池内部的温度;
所述压力检测模块612用于获取电池内部的压力;
所述SOC值检测模块613用于获取电池的SOC值;
所述计算模块614用于根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备62当前输出的充电电流。
本发明实施例提供的技术方案,基于上述方法和***,其通过获取电池在充电时的温度、压力、SOC值等实时状态,并根据温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,动态地要求充电设备62调整当前输出的充电电流,从而保证电池当前输入的充电电流为该电池当前温度、压力、SOC值下的最大充电电流,进而达到在保证电池寿命和安全性的前提下加快充电速度的目的。
为进一步优化本技术方案,在本实施例的基础上优选的,该充电***还包括:
进一步的,所述电池包管理装置61还包括计时模块;
所述计时模块用于记录充电时长;
当充电时长达到预订时长时,所述温度检测模块611、所述压力检测模块612、所述SOC值检测模块613分别再次获取电池内部的温度、压力,以及电池的SOC值,计算模块614再次根据电池的温度、压力、SOC值调整充电设备62当前输出的充电电流;
所述计时模块还用于将充电时长重置清零。
进一步的,所述电池包管理装置61还包括查询模块以及用于存储预设的充电电流谱图的存储单元615;
所述查询模块用于根据电池的温度、压力、SOC值与最大充电电流的数据映射关系,在预设的充电电流谱图中查询当前的温度、压力、SOC值所对应的最大充电电流值;
所述计算模块614还用于将查询到的最大充电电流值设为目标充电电流值,并根据目标充电电流值调整充电设备62当前输出的充电电流。
进一步的,所述电池包管理装置61还包括通信单元616;
所述通信单元616用于将目标充电电流值发送至充电设备62;
所述充电设备62包括调整模块;
所述调整模块用于若充电设备62当前输出的充电电流的电流值大于目标充电电流值,充电设备62则下调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值;若充电设备62当前输出的充电电流的电流值小于目标充电电流值,充电设备62则上调当前输出的充电电流直至当前输出的充电电流的电流值等于目标充电电流值。
进一步的,所述充电***中的所述电池包括液态锂离子电池、固态锂离子电池中的至少一种。
以上所述,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。