CN115001094A

CN115001094A - 一种电池防过充的充电方法、装置、设备及存储介质

Info

Publication number: CN115001094A
Application number: CN202210665412.1A
Authority: CN
Inventors: 林建耀
Original assignee: Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Xiaopeng Motors Technology Co Ltd
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2022-09-02

Abstract

本申请提供一种电池防过充的充电方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：获取影响电池充电截止电压的指定参数；基于所述指定参数确定目标充电截止电压，所述目标充电截止电压是所述电池在所述指定参数影响下，充电容量达到所述电池的额定容量时的电压；基于所述目标充电截止电压对所述电池进行充电。本申请基于对充电截止电压存在影响的参数确定充电截止电压，能够保证充电过程中的充电容量不超过电池的额定容量，从而避免电池过充的现象发生。

Description

一种电池防过充的充电方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种电池防过充的充电方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

充电电池的充电过程中存在极化现象，电池的电极电位偏离平衡电位产生极化电位，极化电位的存在会影响对充电截止电压的设置。对于同一种类的充电电池而言，在不同充电条件下使用相同的的充电截止电压作为电池充满的依据。然而，由于在不同的充电条件下电池的极化程度不同，电极电位偏离平衡电位而产生的极化电位也不同，若采用相同的充电截止电压则可能出现电池的充电容量超出常温下额定容量的过充现象，从而损坏电池的循环和使用性能并导致安全隐患。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种电池防过充的充电方法、装置、设备及存储介质。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种电池防过充的充电方法，所述方法包括：获取影响电池充电截止电压的指定参数；

基于所述指定参数确定目标充电截止电压，所述目标充电截止电压是所述电池在所述指定参数影响下，充电容量达到所述电池的额定容量时的电压；

基于所述目标充电截止电压对所述电池进行充电。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种电池防过充的充电装置，包括：

获取模块，用于获取影响电池充电截止电压的指定参数；

确定模块，用于基于所述指定参数确定目标充电截止电压，所述目标充电截止电压是所述电池在所述指定参数影响下，充电容量达到所述电池的额定容量时的电压；

充电模块，用于基于所述目标充电截止电压对所述电池进行充电。

根据本申请实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现前述第一方面所述的方法。

根据本申请实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于指令相关的硬件，来完成前述第一方面所述的方法。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请通过获取充电时影响充电截止电压的参数，将在该参数影响下电池充电电量不超过额定容量时的电压确定为目标充电截止电压，能够保证充电过程中的充电容量不超过电池的额定容量，从而避免了电池过充的现象发生，有利于保证电池的循环、使用及安全性能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本申请的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1A是本申请根据一示例性实施例示出的一种电池防过充的充电方法的流程图。

图1B是本申请根据一示例性实施例示出的一种多阶段恒流充电过程中的电流曲线图。

图1C是本申请根据一示例性实施例示出的一种多阶段恒流充电过程中的电压及充电容量双曲线图。

图2是本申请根据一示例性实施例示出的一种电池防过充的充电装置的框图。

图3是本申请根据一示例性实施例示出的一种电池防过充的充电装置所在电子设备的一种硬件结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

为了克服相关技术中存在的电池过充问题，本申请提出一种电池防过充的充电方法，通过获取充电时影响充电截止电压的参数，将在该参数影响下电池充电电量不超过额定容量时的电压确定为目标充电截止电压，从而防止产生电池过充的现象。本申请适用于对所有可充电电池充电过程中的防过充控制，包括但不限于车载动力电池、储能电池、手机等电子设备上使用的3c电池等等。

接下来对本申请实施例进行详细说明。

如图1A所示，图1A是本申请根据一示例性实施例示出的一种电池防过充的充电方法的流程图，包括以下步骤：

步骤102，获取影响电池充电截止电压的指定参数；

电池的过充现象是指电池的充电容量超过额定容量的情况，通过设定合适的充电策略能够避免过充现象发生。额定容量可以是人为设置的数值，充电截止电压作为电池充满的一种依据，其取值会影响电池的充电容量。而充电截止电压的大小受到电池极化程度的影响，极化程度越大，产生的极化电位越大，电池的充电电量至额定容量时所对应的充电截止电压就越大，反之亦然。由此可知，影响充电截止电压的指定参数可以为影响电池极化程度的参数。指定参数的选取可以由本领域技术人员依据经验进行选取，例如充电温度和充电电流，高温下充电时电池的极化程度较常温下更小，采用数值较小的充电电流充电时电池的极化程度较采用常规电流充电时更小。

此外，电池的状态也会影响到充电截止电压，例如电池的荷电状态、电池的寿命以及电池的内阻。荷电状态SOC(State of charge)，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为电池剩余容量占电池满充容量的比值，常用百分数表示，取值范围在0％SOC-100％SOC之间。电池完全充满时的荷电状态为100％SOC，完全放电时的荷电状态为0％。电池寿命SOH(State of health)又称为电池健康状态，用来反映电池容量的衰减，一般定义为电池当前可承载的满充容量与电池额定容量的比值，常用百分数表示，取值范围通常在30％SOH-100％SOH之间。电池一旦投入使用，便会产生寿命衰减，影响电池各方面的使用性能。电池内阻则由欧姆内阻和极化内阻两部分组成，欧姆内阻与电池的电极材料、结构、电解液等有关，为电池的固有属性；极化内阻则是因极化现象引起的，与温度、电流等外界因素有关。在本申请一些实施例中，指定参数还至少包括电池荷电状态、电池寿命以及电池内阻中的任意一种。其他影响充电截止电压的参数也可以作为指定参数，本申请对此不作限制。

步骤104，基于指定参数确定目标充电截止电压，目标充电截止电压是电池在指定参数影响下，充电容量达到电池的额定容量时的电压；

可以基于预先构建的表征不同指定参数与不同充电截止电压之间函数关系的函数确定目标充电截止电压，其中指定参数为自变量，充电截止电压为因变量。将获取到的指定参数值代入该函数关系式即可确定对应的目标充电截止电压。指定参数与充电截止电压之间的函数关系可以基于将电池置于不同指定参数下充电时获得的充电截止电压的历史数据统计获得。在指定参数下对电池充电时，电池的充电电量达到额定容量时的电压作为该指定参数下电池的充电截止电压。下面对本申请确定指定参数与充电截止电压之间函数关系的过程进行阐述。

首先需要对电池的额定容量进行标定，电池的标定容量一般在1～500Ah之间，通常在常温下采用恒流放电法进行标定。先将电池充满，然后进行恒流放电直至电池的电压降至放电截止电压，放电过程中释放的电量即为电池的额定电量，可以通过对放电过程中充电电流随充电时间的曲线积分以获取标定出的额定电量。一般来说电池的上限电压即为其在常温下的充电截止电压，上限电压与放电截止电压与电池的种类及型号相关，例如锂电池的上限电压一般为4.2V，放电截止电压一般为3.2V。考虑到在相同的温度下恒流恒压的充电方式相比于其他充电方式得到的电池充电容量更大，更接近于电池的额定容量，故采用恒流恒压充电法对电池进行充电。具体的充电过程可以为：在常温下热平衡后以预设电流值对电池进行恒流充电，电池的电压充至电池上限电压后进行恒压充电，电池电压维持在上限电压，降低充电电流值继续充电直至充电电流值降至充电截止电流值则结束充电。其中，恒流充电阶段的预设电流值及恒压充电阶段的充电截止电流值可根据需求自行设定。此外，还可以采用其他标定方法对电池的额定容量进行标定。

随后，测试在指定参数影响下电池的实际充电容量，测试时可以采用恒流恒压充电方式、多阶恒流充电方式或其他充电方式对电池进行充电。以多阶段恒流充电方式为例，在指定参数包括充电电流和充电温度的情况下，在预设温度下达到热平衡时基于预设充电电流对电池进行充电，直至电池的电压充至上限电压结束。其中，温度的取值范围一般在-40℃到70℃之间。如图1B所示为本申请根据一示例性实施例示出的一种多阶段恒流充电过程中的电流曲线图，存在三个恒流充电阶段，电流值分别为I₁、I₂和I₃电流曲线与时间轴之间封闭区域110的面积则为各个时间点所对应的电池充电容量。可以基于该电流曲线确定电池的充电容量达到标定的额定容量时对应的目标时间点t_end，随后根据充电过程中电池电压随时间的变化确定目标时间点所对应的目标电压值，该目标电压值则为在该指定参数影响下合适的充电截止电压。如图1C所示则为本申请根据一示例性实施例示出的一种多阶段恒流充电过程中的电压及充电容量双曲线图，其中V_max为电池的上限电压，t_end为电池的充电容量达到额定容量C₀时的时间点，t_a为充电结束时的时间点，C_a为充电结束时的充电容量，V_end即为电池的充电容量达到额定容量C₀时电池的电压，并作为充电截止电压。

为了简化对充电过程的描述，可以将电池的充电过程抽象为两个阶段，第一充电阶段为采用电流值相对较大的第一充电电流将电池电压充至低于上限电压的第一预设电压，第二充电阶段为充电末端，采用电流值相比于第一充电阶段而言较小的第二充电电流将电池电压从第一预设电压充至上限电压(满充电压)。根据行业内的经验，充电过程中电流值相对较大的充电电流的取值范围一般为电池额定容量的0.2倍至50倍，表示为0.2C～50C；充电末端采用的电流值相对较小的充电电流的的取值范围一般为电池额定容量的0.01倍至2倍，表示为0.01C～2C。第一预设电压值与上限电压之间的差值一般较小，一般在0.1V-0.2V之间，由本领域技术人员基于电池的材料及经验进行设定。

在指定参数还包括荷电状态、电池寿命以及电池内阻的情况下，进行测试电池的实际充电容量之前，还可以对电池的荷电状态、电池寿命以及电池内阻等参数进行设置。荷电状态通常为0％-100％SOC，电池寿命的取值范围则为30～100％。通过改变预设温度、充电电流、电池的荷电状态、电池寿命以及电池内阻等指定参数的取值，重复上述测试电池实际充电容量及确定充电截止电压的过程则能够统计出在不同的指定参数影响下电池所对应的充电截止电压。此外，电池寿命或电池内阻的变化可能会引起电池在常温下充满电时的充电容量无法达到额定容量，故在改变电池寿命和电池内阻时，还可以对电池的额定容量重新标定。

根据不同指定参数的影响下电池充电容量达到额定容量时确定的充电截止电压的统计结果进行归纳总结，建立各个指定参数与充电截止电压之间的函数关系式，从而确定各个指定参数对充电截止电压的影响。函数关系式可以通过函数拟合的方式确定。

基于确定的充电截止电压与指定参数间的函数关系式，则能够在指定参数确定的情况下计算得到相应的充电截止电压，在该指定参数的影响下基于该充电截止电压对电池进行充电不会产生过充现象。

步骤106，基于所述目标充电截止电压对所述电池充电。

需要说明的是，充电过程中充电温度、充电电流、电池荷电状态等指定参数动态变化，可以实时获取上述指定参数的值，随着指定参数的变化动态调整对应的目标充电截止电压，也可以仅基于充电过程中某一时刻的指定参数确定一个固定的目标充电截止电压。考虑到基于整个充电过程实时调整目标充电截止电压对算力的要求较高，可以选择在充电电流较小的充电末端再根据指定参数的变化实时调整目标充电截止电压。

与前述方法的实施例相对应，本申请还提供了一种电池防过充的充电装置及其所应用的终端的实施例。如图2所示，图2是本申请根据一示例性实施例示出的一种电池防过充的充电装置200的框图，所述装置包括：

获取模块210，用于获取影响电池充电截止电压的指定参数；

确定模块220，用于基于所述指定参数确定目标充电截止电压，所述目标充电截止电压是所述电池在所述指定参数影响下，充电容量达到所述电池的额定容量时的电压；

充电模块230，用于基于所述目标充电截止电压对所述电池进行充电。

上述装置中各个模块的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本申请方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本申请文件中的电池防过充的充电装置的实施例可以安装在电子设备上。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图3所示，为本申请实施例中电池防过充的充电装置所在电子设备300的一种硬件结构图，除了图3所示的处理器310、内存330、网络接口320、以及非易失性存储器340之外，实施例中装置331所在的电子设备，通常根据该电子设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

相应的，本申请还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现前述任一方法实施例所述的方法。本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于指令相关的硬件，来完成前述任一方法实施例所述的方法。

上述对本申请特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里申请的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、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申请的一般性原理并包括本申请未申请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权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种电池防过充的充电方法，其特征在于，包括：

获取影响电池充电截止电压的指定参数；

基于所述目标充电截止电压对所述电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定参数至少包括充电温度和充电电流。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述指定参数至少还包括以下任一：电池荷电状态、电池寿命或电池内阻。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述指定参数确定目标充电截止电压的步骤包括：

将所述指定参数的值作为指定函数的参数值确定出所述目标充电截止电压，其中，所述指定函数表征不同指定参数与不同充电截止电压的函数关系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述指定函数利用将电池置于不同指定参数下充电时获得的充电截止电压的历史数据统计获得。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将电池置于不同指定参数下充电的过程包括：

在预设充电温度下采用第一充电电流进行充电，至所述电池的电压到达第一预设电压；

采用第二充电电流进行充电，至所述电池的电压到达预设满充电压结束充电，所述第二充电电流小于所述第一充电电流。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述充电温度的取值范围为零下40摄氏度至70摄氏度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一充电电流的取值范围为所述额定容量的0.2倍至50倍。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二充电电流的取值范围为所述额定容量的0.01倍至2倍。

10.一种电池防过充的充电装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取影响电池充电截止电压的指定参数；

11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至权利要求9任意一项所述的方法。

12.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于指令相关的硬件，来完成权利要求1至权利要求9任意一项所述的方法。