CN117141262A - 一种电池充电方法、装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及新能源汽车技术领域，尤其是涉及一种电池充电方法、装置及车辆，所述方法包括：在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。采用本方法能够提高电池充电的速度。
Description
技术领域
本申请涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种电池充电方法、装置及车辆。
背景技术
随着新能源汽车技术的快速发展，电池充电速度慢仍是一个亟需解决的问题。电池充电速度慢会造成用户对于纯电动汽车的续航焦虑，进而影响从燃油车向新能源车的转型。
目前，解决充电慢的方法主要分为两种，一种是改变电池的材料和结构，但此方法难度较大，研究进展缓慢，且工业化要求较高；另一种是在充电方法上提高电池充电速度，改善发热量大导致电池老化等现象。
现有的充电方法多为多段恒流（Multistage Constant Current，MCC）或多段恒流恒压（Multistage Constant Current Constant Voltage，MCCCV），即在充电的初始阶段以一恒定大电流进行恒流充电，到达截止电压后再用一小电流将电池充满。这会造成前期充电速度快，但后期充电速度慢，最终总时间并没有减少甚至增加，即整个充电过程的平均充电速度没有提高甚至有所下降。
发明内容
基于此，提供一种电池充电方法、装置及车辆，以提高电池的充电速度。
第一方面，提供一种电池充电方法，所述方法包括：
在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；
根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。
结合第一方面，在第一方面的第一种可实施方式中，根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流的步骤，包括：
确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并将确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的充电电流作为初始充电电流；
其中，在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的一个充电电流。
结合第一方面，在第一方面的第二种可实施方式中，根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流的步骤，包括：
获取预设的或用户指示的充电模式；
其中，所述充电模式为快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式中的一种；在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的三个充电电流，且所述三个充电电流分别指向所述快速充电模式、所述平衡充电模式和所述慢速充电模式；
确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并在确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的三个充电电流中，将指向所述预设的或用户指示的充电模式的充电电流作为初始充电电流。
结合第一方面的第一种可实施方式，在第一方面的第三种可实施方式中，在获取预设的第一映射关系的步骤之前，所述方法还包括：
获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；
基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；
对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；
以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；
采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
结合第一方面的第二种可实施方式，在第一方面的第四种可实施方式中，在获取预设的第一映射关系的步骤之前，所述方法还包括：
获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；
基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；
对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；
以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；
采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系。
结合第一方面的第三种或第四种可实施方式，在第一方面的第五种可实施方式中，基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式的步骤，包括：
获取预设的第一参数信息，所述第一参数信息包括电池质量、电池比热容、采样周期、所述电池的电动势温升系数以及所述电池与外界的对流换热系数；
采集第二参数信息，所述第二参数信息包括电池温度、外界环境温度、所述电池的欧姆内阻、所述电池的极化内阻以及所述电池与所述外界的对流换热面积；
根据所述第一参数信息、所述第二参数信息以及每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述热平衡关系式，其中，所述热平衡关系式包括：
为所述电池质量，/>为所述电池比热容，/>为所述电池温度，/>为所述电池温度的微分，/>为第N个所述荷电状态区间对应的充电电流，/>为所述欧姆内阻，/>为所述极化内阻，/>为所述电动势温升系数，/>为所述对流换热系数，/>为所述对流换热面积，/>为所述外界环境温度。
结合第一方面的第五种可实施方式，在第一方面的第六种可实施方式中，所述温度关系式包括：
其中，为初始时刻，/>为采样周期，/>为在所述初始时刻经过所述采样周期的时刻所对应的电池温度，/>为欧拉数，/>为在所述初始时刻的电池温度。
结合第一方面的第六种可实施方式，在第一方面的第七种可实施方式中，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系的步骤，包括：
改变所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流，以所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流为优化变量，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标，以所述电池的温升情况为约束条件，对所述温度关系式进行优化处理，得到所述第二映射关系，其中，所述电池的温升情况为和/>之间的差值。
结合第一方面的第四种可实施方式，在第一方面的第八种可实施方式中，采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系的步骤，包括：
采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到第三映射关系，其中，所述第三映射关系表示：若干个所述荷电状态区间分别设置对应的一个充电电流；
分别在快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式下，为所述充电总时长和所述老化情况分配不同的权重，并采用优劣距离法对所述第三映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
第二方面，提供了一种电池充电装置，所述装置包括：
获取单元，用于在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；
执行单元，用于根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。
第三方面，提供了一种车辆，所述车辆包括如第二方面所述的电池充电装置，其中，所述电池充电装置用于执行如第一方面或结合第一方面的任一项可实施方式所述的电池充电方法的步骤。
上述电池充电方法、装置及车辆，在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，第一映射关系表示：将电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个荷电状态区间设置对应的充电电流；根据初始荷电状态和第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据初始充电电流对电池进行充电，并实时获取电池的实时荷电状态；在实时荷电状态每指向一个荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将电池充满。可见，本申请通过将电池的满荷电状态分为若干个区间，每个区间利用不同的电流值对电池进行充电；而现有技术中前期采用大电流快速充电，后期采用小电流慢速充电，最终整个充电过程的平均充电速度并没有提高甚至有所下降。因此，与现有技术相比，本申请的有益效果是提高了电池充电的速度。
附图说明
图1为一个实施例中电池充电方法的流程示意图；
图2为一个实施例中电池充电装置的结构框图；
图3为一个实施例中电池充电装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，遂图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“纵向”、“横向”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，亦仅为了便于简化叙述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在第一实施例中，如图1所示，提供了一种电池充电方法，包括以下步骤：
S101：在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；
S102：根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。
在一种具体的实施方式中，在获取预设的第一映射关系的步骤之前，所述方法还包括：获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
在上述步骤中，若预设的荷电状态区间的个数为N个，N个荷电状态区间所对应的充电电流分别为、/>、……、/>，其中，通过实车测试和标定，荷电状态区间的个数在(0，20]之内，且/>最大不会超过电池的最大允许充电电流。
进一步的，基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式的步骤，包括：获取预设的第一参数信息，所述第一参数信息包括电池质量、电池比热容、采样周期、所述电池的电动势温升系数以及所述电池与外界的对流换热系数；采集第二参数信息，所述第二参数信息包括电池温度、外界环境温度、所述电池的欧姆内阻、所述电池的极化内阻以及所述电池与所述外界的对流换热面积；根据所述第一参数信息、所述第二参数信息以及每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述热平衡关系式，其中，所述热平衡关系式包括：
为所述电池质量，/>为所述电池比热容，/>为所述电池温度，/>为所述电池温度的微分，/>为第N个所述荷电状态区间对应的充电电流，/>为所述欧姆内阻，/>为所述极化内阻，/>为所述电动势温升系数，/>为所述对流换热系数，/>为所述对流换热面积，/>为所述外界环境温度。
需要说明的是，上述电动势温升系数随电池的荷电状态的变化而变化，欧姆内阻和极化内阻均随电池温度、电池的荷电状态以及电池电流的变化而变化，这三个参数可以通过电池混合功率脉冲特性实验得到。
对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式包括：
其中，为初始时刻，/>为采样周期，/>为在所述初始时刻经过所述采样周期的时刻所对应的电池温度，/>为欧拉数，/>为在所述初始时刻的电池温度。
再进一步的，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系的步骤，包括：改变所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流，以所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流为优化变量，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标，以所述电池的温升情况为约束条件，对所述温度关系式进行优化处理，得到所述第二映射关系，其中，所述电池的温升情况为和/>之间的差值。
具体来说，第二映射关系是关于电池的充电总时长和电池的老化情况的帕累托曲线，其中，所述充电总时长和所述老化情况是根据所述荷电状态区间的总个数和各个所述荷电状态区间所对应的充电电流确定的。
总充电时长为N个荷电状态区间所对应的充电时长之和，可以表示为：
，其中，/>为充电总时长，为荷电状态区间的总个数，/>为荷电状态区间的索引，/>为电池在第n个荷电状态区间所对应的充电容量，/>为第/>个荷电状态区间所对应的充电时长。
所述老化情况的获得方式包括：获取预设的电池放电倍率和气体常数；采集电池温度和所述充电电流在对应时间内的充电容量；根据所述电池放电倍率、所述气体常数、所述电池温度以及所述当前荷电状态，获得所述老化情况，其中，获得所述老化情况的数学表达包括：
为所述老化情况，/>为所述电池放电倍率，/>为欧拉数，/>为所述气体常数，T为所述电池温度，/>为所述充电容量。
上述充电容量可以根据N个荷电状态区间所对应的充电电流和充电时长计算得到，可以表示为：，其中，/>为荷电状态区间的总个数，/>为荷电状态区间的索引，/>为第/>个荷电状态区间所对应的充电电流，/>为第/>个荷电状态区间所对应的充电时长。
由于电池的充电总时长和老化情况均是关于荷电状态区间的总个数N和每个荷电状态区间所对应的充电电流的函数，因此以荷电状态区间的总个数N和每个荷电状态区间所对应的充电电流/>为优化变量，继续以电池的充电总时长和老化情况为优化目标，通过优劣距离法对第二映射关系进行评估后，可以得到同时兼顾了充电总时长和老化情况的关于N个荷电状态区间和N个充电电流的帕累托曲线，即第一映射关系。
第一映射关系可以是如表1所示的荷电状态区间与充电电流的关系示意表，当电池的实时荷电状态处于时，充电电流为/>；当电池的实时荷电状态处于/>时，充电电流为/>；……；以此类推，每充电到电池的实时荷电状态满足一个荷电状态区间就改变充电电流，直至将电池达到满荷电状态。
表1 荷电状态区间与充电电流的关系示意表
通过上述步骤得到第一映射关系后，在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的一个充电电流。使用该第一映射关系时即可根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流，其具体包括：确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并将确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的充电电流作为初始充电电流。
在电池按照初始充电电流进行充电后实时获取电池的实时荷电状态，并在实时荷电状态每到达一个荷电状态区间时，改变充电电流，以实时荷电状态所到达的荷电状态区间所对应的充电电流对电池充电，并一直持续根据实时荷电状态改变充电电流的步骤，直到将电池充满电量。
在另一种具体的实施方式中，提供与上述实施方式不同的第一映射关系、生成第一映射关系的方式以及应用第一映射关系的方式。具体来看，在获取第一映射关系的步骤之前，所述方法还包括：获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系。
进一步的，采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系的步骤，包括：采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到第三映射关系，其中，所述第三映射关系表示：若干个所述荷电状态区间分别设置对应的一个充电电流；分别在快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式下，为所述充电总时长和所述老化情况分配不同的权重，并采用优劣距离法对所述第三映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
需要说明的是，本实施方式中的划分荷电状态区间、为荷电状态区间设置对应的充电电流、构建热平衡关系式、生成温度关系式、对温度关系式进行优化处理生成第二映射关系以及对第二映射关系进行评估等步骤，与上述实施方式中的相关步骤相同，在此不再进行赘述，相关描述请参阅前文。
本实施方式的第三映射关系与上述实施方式的第一映射关系的含义相同，是关于N个荷电状态区间和N个充电电流的帕累托曲线，本实施方式的第三映射关系可以是如上述实施方式中表1所示的荷电状态区间与充电电流的关系示意表。
得到第三映射关系后，根据电池的充电总时长和电池的老化情况的不同权重值，并利用优劣距离法进行评估，可以得到第一映射关系，在第一映射关系中，每个荷电状态区间对应有三个充电电流，每个充电电流分别与三种不同的充电模式相对应，即快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式。
在快速充电模式下为充电总时长分配的权重高于为老化情况分配的权重，即考虑充电总时长的程度高于考虑老化情况的程度，优选的，在考虑电池老化的前提下，最大化考虑充电总时长，即为充电总时长分配的权重和为老化情况分配的权重之比最高为0.9:0.1，最低为0.5:0.4；在平衡充电模式下为充电总时长分配的权重等于为老化情况分配的权重，即考虑充电总时长和老化情况的程度一样，为两者分配的权重之比为0.5:0.5；同理，在慢速充电模式下为充电总时长分配的权重小于为老化情况分配的权重，即考虑老化情况的程度高于考虑充电总时长的程度，优选的，在考虑充电总时长的前提下，最大化考虑老化情况，即为充电总时长分配的权重和为老化情况分配的权重之比最低为0.1:0.9，最高为0.4:0.5。
一般的，如表2所示的三种充电模式的权重之比的示意表，在同一种权重分配的方式中，快速充电模式下为充电总时长分配的权重和为老化情况分配的权重之比（下述表2中简称为权重之比），与慢速充电模式下为充电总时长分配的权重和为老化情况分配的权重之比应当互为倒数。
表2 三种充电模式的权重之比的示意表
通过上述步骤得到第一映射关系后，在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的三个充电电流，且所述三个充电电流分别指向所述快速充电模式、所述平衡充电模式和所述慢速充电模式。使用该第一映射关系时，根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流，其具体包括：获取预设的或用户指示的充电模式，其中，所述充电模式为快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式中的一种；确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并在确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的三个充电电流中，将指向所述预设的或用户指示的充电模式的充电电流作为初始充电电流。
在电池按照初始充电电流进行充电后实时获取电池的实时荷电状态，并在实时荷电状态每到达一个荷电状态区间，改变充电电流，以实时荷电状态所到达的荷电状态区间所对应的三个充电电流中，指向预设的或用户指示的充电模式的充电电流对电池充电，并一直持续根据实时荷电状态改变充电电流的步骤，直到将电池充满电量。可见，通过本实施方式获得的第一映射关系，在应用时不仅可以根据电池的实时荷电状态改变充电电流，还可以根据具体的场景需求选择具体的充电模式，提高了场景适应性。
其中，预设的充电模式可以是快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式中的任一种，一般的，为了同时兼顾充电总时长和老化情况，预设的充电模式可以为平衡充电模式。
由于电池老化后，电池内部的化学反应速度变慢，电池内部的电阻增大，导致充电电流减小，即电池老化会导致充电速度减慢；而电池的老化又与充电电流强相关；又由于充电过程中的电池温度会影响电池的寿命。因此，本申请在上述两种实施方式中生成第一映射关系的步骤中，均以电池的充电总时长和老化情况为优化目标，以电池的温升为限制条件，对荷电状态区间的总个数及每个区间所对应的充电电流进行优化，从而得到的第一映射关系既考虑了电池的老化情况这一因素，同时又限制了电池的温升情况，可以在尽可能多的方面保证电池充电的速度。
在具体应用本申请的电池充电方法时，由于充电桩和充电枪发出的电流通常是固定的，因此本申请在获得充电桩和充电枪发出的电流时，通过第一映射关系获得理想的充电电流，然后对充电桩和充电枪发出的电流进行处理，使得处理后的电流与上述通过第一映射关系所获得的充电电流一致，然后再根据处理完的充电电流对电池进行充电。
综上所述，本申请通过将电池的满荷电状态分为若干个区间，每个区间利用不同的电流值对电池进行充电；而现有技术中前期采用大电流快速充电，后期采用小电流慢速充电，最终整个充电过程的平均充电速度并没有提高甚至有所下降。因此，与现有技术相比，本申请的有益效果是提高了电池充电的速度。
应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在第二实施例中，如图2所示，提供了一种电池充电装置，包括：
获取单元，用于在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；
执行单元，用于根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。
在一种实施方式中，所述执行单元用于根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流的步骤，包括：确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并将确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的充电电流作为初始充电电流；其中，在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的一个充电电流。
在另一种实施方式中，所述执行单元用于根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流的步骤，包括：获取预设的或用户指示的充电模式；其中，所述充电模式为快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式中的一种；在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的三个充电电流，且所述三个充电电流分别指向所述快速充电模式、所述平衡充电模式和所述慢速充电模式；确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并在确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的三个充电电流中，将指向所述预设的或用户指示的充电模式的充电电流作为初始充电电流。
具体的，如图3所示，所述装置还包括预处理单元，在一种实施方式中，其用于在获取单元获取预设的第一映射关系之前，获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
具体的，在另一种实施方式中，预处理单元用于在获取单元获取预设的第一映射关系之前，获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系。
具体的，所述预处理单元用于基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式的步骤，包括：获取预设的第一参数信息，所述第一参数信息包括电池质量、电池比热容、采样周期、所述电池的电动势温升系数以及所述电池与外界的对流换热系数；采集第二参数信息，所述第二参数信息包括电池温度、外界环境温度、所述电池的欧姆内阻、所述电池的极化内阻以及所述电池与所述外界的对流换热面积；根据所述第一参数信息、所述第二参数信息以及每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述热平衡关系式，其中，所述热平衡关系式包括：
/>
为所述电池质量，/>为所述电池比热容，/>为所述电池温度，/>为所述电池温度的微分，/>为第N个所述荷电状态区间对应的充电电流，/>为所述欧姆内阻，/>为所述极化内阻，/>为所述电动势温升系数，/>为所述对流换热系数，/>为所述对流换热面积，/>为所述外界环境温度。
具体的，所述温度关系式包括：
其中，为初始时刻，/>为采样周期，/>为在所述初始时刻经过所述采样周期的时刻所对应的电池温度，/>为欧拉数，/>为在所述初始时刻的电池温度。
具体的，所述预处理单元用于以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系的步骤，包括：改变所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流，以所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流为优化变量，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标，以所述电池的温升情况为约束条件，对所述温度关系式进行优化处理，得到所述第二映射关系，其中，所述电池的温升情况为和/>之间的差值。
具体的，所述预处理单元用于采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系的步骤，包括：采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到第三映射关系，其中，所述第三映射关系表示：若干个所述荷电状态区间分别设置对应的一个充电电流；分别在快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式下，为所述充电总时长和所述老化情况分配不同的权重，并采用优劣距离法对所述第三映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
关于电池充电装置的具体限定可以参见上文中对于电池充电方法的限定，在此不再赘述。上述电池充电装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在第三实施例中，提供了一种车辆，所述车辆包括如上述第二实施例所述的电池充电装置，所述电池充电装置用于执行前述第一实施例所述的电池充电方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种电池充电方法，其特征在于，所述方法包括：
在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；
根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。
2.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流的步骤，包括：
确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并将确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的充电电流作为初始充电电流；
其中，在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的一个充电电流。
3.根据权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流的步骤，包括：
获取预设的或用户指示的充电模式；
其中，所述充电模式为快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式中的一种；在所述第一映射关系中，每个所述荷电状态区间关联有对应的三个充电电流，且所述三个充电电流分别指向所述快速充电模式、所述平衡充电模式和所述慢速充电模式；
确定所述初始荷电状态在所述第一映射关系中所指向的荷电状态区间，并在确定的所述初始荷电状态区间所指向的荷电状态区间所对应的三个充电电流中，将指向所述预设的或用户指示的充电模式的充电电流作为初始充电电流。
4.根据权利要求2所述的电池充电方法，其特征在于，在获取预设的第一映射关系的步骤之前，所述方法还包括：
获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；
基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；
对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；
以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；
采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
5.根据权利要求3所述的电池充电方法，其特征在于，在获取预设的第一映射关系的步骤之前，所述方法还包括：
获取预设的若干个荷电状态区间，且每个所述荷电状态区间分别关联有对应的充电电流，其中，所述若干个荷电状态区间是对所述电池的满荷电状态进行划分得到的；
基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式；
对所述热平衡关系式进行离散化、拉氏变换和反拉氏变换，生成所述电池的温度关系式，其中，所述温度关系式用于在充电过程中对所述电池的温度变化情况进行预测；
以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系；
采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系。
6.根据权利要求4或5所述的电池充电方法，其特征在于，基于每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述电池的热平衡关系式的步骤，包括：
获取预设的第一参数信息，所述第一参数信息包括电池质量、电池比热容、采样周期、所述电池的电动势温升系数以及所述电池与外界的对流换热系数；
采集第二参数信息，所述第二参数信息包括电池温度、外界环境温度、所述电池的欧姆内阻、所述电池的极化内阻以及所述电池与所述外界的对流换热面积；
根据所述第一参数信息、所述第二参数信息以及每个所述荷电状态区间对应的充电电流，构建所述热平衡关系式，其中，所述热平衡关系式包括：
，
为所述电池质量，/>为所述电池比热容，/>为所述电池温度，/>为所述电池温度的微分，/>为第N个所述荷电状态区间对应的充电电流，/>为所述欧姆内阻，/>为所述极化内阻，为所述电动势温升系数，/>为所述对流换热系数，/>为所述对流换热面积，/>为所述外界环境温度。
7.根据权利要求6所述的电池充电方法，其特征在于，所述温度关系式包括：
，
其中，为初始时刻，/>为采样周期，/>为在所述初始时刻经过所述采样周期的时刻所对应的电池温度，/>为欧拉数，/>为在所述初始时刻的电池温度。
8.根据权利要求7所述的电池充电方法，其特征在于，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标对所述温度关系式进行优化处理，得到关于所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况的第二映射关系的步骤，包括：
改变所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流，以所述荷电状态区间的个数和每个所述荷电状态区间对应的充电电流为优化变量，以所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况为优化目标，以所述电池的温升情况为约束条件，对所述温度关系式进行优化处理，得到所述第二映射关系，其中，所述电池的温升情况为和之间的差值。
9.根据权利要求5所述的电池充电方法，其特征在于，采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，并为所述电池的充电总时长和所述电池的老化情况分配不同的权重，得到所述第一映射关系的步骤，包括：
采用优劣距离法对所述第二映射关系进行评估，得到第三映射关系，其中，所述第三映射关系表示：若干个所述荷电状态区间分别设置对应的一个充电电流；
分别在快速充电模式、平衡充电模式和慢速充电模式下，为所述充电总时长和所述老化情况分配不同的权重，并采用优劣距离法对所述第三映射关系进行评估，得到所述第一映射关系。
10.一种电池充电装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于在车辆处于充电状态下，获取电池的初始荷电状态和预设的第一映射关系，其中，所述第一映射关系表示：将所述电池的满荷电状态分为若干个荷电状态区间，每个所述荷电状态区间关联有对应的充电电流；
执行单元，用于根据所述初始荷电状态和所述第一映射关系，获得对应的初始充电电流；根据所述初始充电电流对所述电池进行充电，并实时获取所述电池的实时荷电状态；在所述实时荷电状态每指向一个所述荷电状态区间时实时改变充电电流，以通过实时改变后的充电电流将所述电池充满。
11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求10所述的电池充电装置，其中，所述电池充电装置用于执行如权利要求1-9中任一项所述的电池充电方法的步骤。
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