一种电池充电方法

摘要

本发明公开一种电池充电方法，其包括：获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期欲充入的电量Jinitial及Jend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t；获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的信息从电池模型资料库中获取与其对应的蓄电池当前最大安全充电电流、可用容量值以及理论可用荷电状态变化率；或者获取蓄电池当前最大安全充电功率、可用能量值以及理论可用蓄能状态变化率；根据所述X、从资料库中获取的信息以及所述Jinitial及Jend计算其充电所需耗费的最少时间tmin；将所述t与计算所得的tmin相比较，并在t＞tmin时，执行下述步骤；根据所述t、从资料库中获取的信息以及所述Jinitial及Jend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该I或P为基准进行充电。

权利要求

1.一种电池充电方法，其特征在于，所述电池充电方法包括：

a1、获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t；

a2、获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的状态信息从电池模型资料库中获取与所述状态信息相对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC；或者是获取蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE；

a3、根据所述欲充入的电量、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend计算其充电所需耗费的最少时间tmin；

a4、将所述用户输入的充电欲耗费的时间t与所述计算所得的tmin相比较，并在t＞tmin时，执行下述步骤；

a5、根据用户输入的t、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电。

2.如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于，所述步骤a4还包括：在t＜tmin时，令t＝tmin，并以最大安全充电电流Ilimit或者最大安全充电功率Plimit为基准进行充电。

3.如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：所述蓄电池所需耗费的最少时间tmin可根据公式 计算所得。

4.如权利要求3所述的电池充电方法，其特征在于：所述φc_limit可根据公式计算所得。

5.如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：所述蓄电池所需耗费的最少时间tmin可根据公式 计算所得。

6.如权利要求5所述的电池充电方法，其特征在于：所述φE_limit可根据公式计算所得。

7.如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：所述对应的充电电流I可根据公式计算所得，所述对应的充电功率P可根据公式 计算所得。

8.如权利要求1所述的电池充电方法，其特征在于：检测蓄电池温度，并在所检测的温度大于预设值的情况下，获取当前还欲充入电量X'和还欲耗费时间t'，并重新执行步骤a1至a5。

9.一种电池充电方法，其特征在于，所述电池充电方法包括：

b1、获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t；

b2、获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的状态信息从电池模型资料库中获取与所述状态信息相对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC；或者是获取蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE；

b3、根据用户输入的充电欲耗费的时间t、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend计算其可充入的最大电量Xmax；

b4、将所述用户输入的欲充入的电量X与所述计算所得的Xmax相比较，在X＞Xmax时，令X＝Xmax，并以最大安全充电电流Ilimit或者最大安全充电功率Plimit为基准进行充电，而在X＜Xmax时，执行下述步骤；

b5、根据用户输入的X、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电。

10.如权利要求9所述的电池充电方法，其特征在于：所述对应的充电电流I可根据公式计算所得，所述充电功率P可根据公式 计算所得。

说明书

一种电池充电方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电池充电技术领域，更具体地涉及一种电池充电方法。

背景技术

[0002] 随着科技的迅猛发展，各种电子产品推陈出新，各厂家们为了更贴近人们的需求，不断地精进旗下产品的功能、便利携带性、安全可靠性等，其中电子产品的使用寿命与安全问题是使用者与制造商最关注的问题。然而现有的以锂/碳为基材的二次蓄电池的最大安全隐患来自于其充电方式，电池充电过程中瞬间过大的充电电流可能造成安全隐忧，即使安全无虞也可能造成电极材料的物理结构出现损坏，且剧烈地升温加速老化反应速率，使蓄电池的性能加剧衰减，因此充电的程序或方法显得格外重要，执行适当的充电方式，不但能维持安全性，还能推迟该蓄电池之老化衰退现象。

[0003] 而在不同环境工况条件以及不同的起始荷电状态下，会有不同的安全充电电流，一般情况下，一个安全性较高的充电方式，通常伴随着较长的充电时间，使得充电程序的设计围绕在耗时、安全以及延长电池使用寿命三者之间。然而科技始终来自人性，越来越多程序设计将控制权交还给用户做决定，而程序设计者只参与最根本的必要控制。

[0004] 鉴于此，本发明提供了一种可由用户设定电池充电时间及电量，且根据用户的设定控制电池充电过程的电池充电方法以解决上述缺陷。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种可由用户设定电池充电时间及电量，且根据用户的设定控制电池充电过程的电池充电方法。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种电池充电方法，其包括：

[0007] a1、获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t；

[0008] a2、获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的状态信息从电池模型资料库中获取与所述状态信息相对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC；或者是获取蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE；

[0009] a3、根据所述欲充入的电量、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend计算其充电所需耗费的最少时间tmin；

[0010] a4、将所述用户输入的充电欲耗费的时间t与所述计算所得的tmin相比较，并在t＞tmin时，执行下述步骤；

[0011] a5、根据用户输入的t、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电。

[0012] 其进一步技术方案为：所述步骤a4还包括：在t＜tmin时，令t＝tmin，并以最大安全充电电流Ilimit或者最大安全充电功率Plimit为基准进行充电。

[0013] 其进一步技术方案为：所述蓄电池所需耗费的最少时间tmin可根据公式计算所得。

[0014] 其进一步技术方案为：所述φc_limit可根据公式 计算所得。

[0015] 其进一步技术方案为：所述蓄电池所需耗费的最少时间tmin可根据公式计算所得。

[0016] 其进一步技术方案为：所述φE_limit可根据公式 计算所得。

[0017] 其 进 一 步 技 术 方 案 为 ：所 述 对 应 的 充 电 电 流 I 可 根 据 公 式计算所得，所述对应的充电功率P可根据公式 计算所得。

[0018] 其进一步技术方案为：检测蓄电池温度，并在所检测的温度大于预设值的情况下，获取当前还欲充入电量X'和还欲耗费时间t'，并重新执行步骤a1至a5。

[0019] 本发明还提供一种电池充电方法，其包括：

[0020] b1、获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t；

[0021] b2、获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的状态信息从电池模型资料库中获取与所述状态信息相对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC；或者是获取蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE；

[0022] b3、根据用户输入的充电欲耗费的时间t、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend计算其可充入的最大电量Xmax；

[0023] b4、将所述用户输入的欲充入的电量X与所述计算所得的Xmax相比较，在X＞Xmax时，令X＝Xmax，并以最大安全充电电流Ilimit或者最大安全充电功率Plimit为基准进行充电，而在X＜Xmax时，执行下述步骤；

[0024] b5、根据用户输入的X、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电。

[0025] 其 进 一 步 技 术 方 案 为 ：所 述 对 应 的 充 电 电 流 I 可 根 据 公 式计算所得，所述充电功率P可根据公式 计算所得。

[0026] 与现有技术相比，本发明的电池充电方法通过获取用户输入的欲充入的电量及充电欲耗费的时间，且以所述欲充入的电量为基准，计算充入该电量所需的最短充电时间，并将用户输入的充电欲耗费的时间与计算所得的最短充电时间进行比较，在用户输入的充电欲耗费的时间大于最短充电时间时，计算满足用户输入的充电欲耗费的时间等条件的充电电流或者充电功率，并以该充电电流或者充电功率为基准对蓄电池进行充电，即本发明可由用户自行设定电池的充电电量及其对应所需的充电时间，可根据用户的设定控制电池充电过程，且本发明的充电初期及末期缓冲区间的设定可防止瞬间过大的电流对电池造成损害，延长电池的使用寿命。

附图说明

[0027] 图1是本发明电池充电方法第一实施例的流程示意图。

[0028] 图2是本发明电池充电方法第二实施例的流程示意图。

具体实施方式

[0029] 为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

[0030] 由于现有技术中，蓄电池充电过程中瞬间过大的充电电流可能使得电极材料的物理结构出现损坏，且剧烈地升温加速老化反应速率，使蓄电池的性能加剧衰减、使用寿命衰退，因此本发明的电池充电方法在充电初期时以逐渐加强充电电流或充电功率的方式进行充电，优选地，本实施例中，充电初期充电电流或充电功率大致呈阶梯形增长，在充电电流或充电功率达到设定值即计算所得的充电电流或功率时以该充电电流或充电功率对电池进行充电，即充电中期时则保持恒定的电流或功率进行充电，而在蓄电池状态接近预设的充电终点时，即充电末期时再有序地减小充电电流或者充电功率直到充电量或充电时间达到用户设定的值，优选地，本实施例中，充电末期充电电流或充电功率大致呈阶梯形减小。

[0031] 本发明中，充电初期及充电末期均以变化步阶为单位，一个单位的变化步阶可以欲充入的电量或充电欲耗费的时间为基础，例如，欲充入的电量的5％可设置为一个单位变化步阶，或者可将5分钟设置为一个步阶。

[0032] 可理解地，充电初期电池电量增长较为平缓、缓慢，而随着时间的增长能量较为快速地增加，而当充电电量达到设定值时，电池电量增长又变得较为缓慢，直至充入的电量或者充电时间达到用户设定的值，则结束充电。

[0033] 参照图1，图1为本发明电池充电方法第一实施例的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

[0034] S101、获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t。

[0035] 该步骤中，充电初期缓冲区间欲充入的电量Jinitial＝α×X，充电末期缓冲区间欲充入的电量Jend＝β×X，其中α、β为比例系数，其可根据实际需要在电池管理系统中设置不同的值。

[0036] S102、获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的状态信息从电池模型资料库中获取与所述状态信息相对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC；或者是获取蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE。

[0037] 该步骤中，所述当前状态信息包括电压、温度、标称容量Ah0、标称能量Wh0以及老化程度等。而电池模型资料库是指由多次实验所测得的数据结合线性内插法所建立的资料库，所述由多次实验所测得的数据包括多组不同的电压、温度、标称容量、标称能量以及老化程度等对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC，或者是多组不同的电压、温度、标称容量、标称能量以及老化程度等对应的蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE，即所述电池模型资料库存储有不同的电压、温度、标称容量、标称能量及老化程度等所对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC，或者是蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE，根据所获取的状态信息可搜索并对比资料库而得出所述Ilimit、Ah以及φC，或者是得出所述Plimit、Wh以及φE。而所述线性内插法是根据一组已知的未知函数自变量的值和它相对应的函数值，利用等比关系去求未知函数其他值的近似计算方法，是一种求未知函数逼近数值的求解方法。

[0038] S103、根据所述欲充入的电量、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend计算其充电所需耗费的最少时间tmin。

[0039] 该步骤中，所述蓄电池充入用户输入的X电量时所需耗费的最少时间tmin可根据公式 或者可根据公式计算得出。其中，所述 为该蓄电
池第n个充电初期缓冲区间的理论可用荷电状态变化率，所述 为该蓄电池第n个充电末期缓冲区间的理论可用蓄能状态变化率。δinitial为蓄电池充电初期变化步阶的数量；δend为蓄电池充电末期变化步阶的数量，所述δinitial及δend的取值区间优选为[5，15]。所述θ为充电中期需要充进的电量，其根据公式θ＝X-Jinitial-Jend计算得出，而所述τerr为误差值。本实施例中，所述φc_limit可根据公式 计算得出，所述φE_limit可根据公式
计算得出。

[0040] 在本实施例中，所述 为蓄电池充电前期充电所需耗费的时间，所述充电前期充电所需耗费的时间＝∑单位步阶耗费的时间，而所述单位步阶耗费的时间＝步阶充电量/上升率，而所述
所述 所述 为蓄电池
充电中期充电所需耗费的时间，而所述 为蓄电池充电末期充电所需耗费的时间。

[0041] S104、将所述用户输入的充电欲耗费的时间t与所述计算所得的tmin相比较，在t＞tmin时，执行步骤S105；并在t＜tmin时，执行步骤S106。

[0042] S105、根据用户输入的t、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电。

[0043] 该步骤中，根据公式 可计算得出使得上述等式成立的充电电流I，而根据公式
可计算得出使得等式成立的充电功
率P。所述In为蓄电池第n个缓冲区间应输入的电流值， 为蓄电池第n个缓冲区间内，依照当时的温度以及电流值工作时所对应的电容量值，Pn为蓄电池第n个缓冲区间应输入的功率值， 为蓄电池第n个缓冲区间内，依照当时的温度以及功率值工作时所对应的电能量值，而所述以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电是指：蓄电池充电中期以恒定的充电电流I或者充电功率P进行充电，而该充电电流I或者充电功率P还与充电初期、末期充电电流或功率的设定有关，例如，以充电电流为例，当充电初期设置5个变化步阶，即δinitial＝5时，则充电初期第一步阶的充电电流增长至I/5，第二步阶的充电电流增长至I/4，第三步阶的充电电流增长至I/3，第四步阶的充电电流增长至I/2，第五步阶的充电电流增长至I，进入充电中期；同理，充电末期电流逐渐降低。

[0044] S106、令t＝tmin，并以最大安全充电电流Ilimit或者最大安全充电功率Plimit为基准进行充电。

[0045] 在某些其他实施例中，所述电池充电方法还包括下述步骤：检测蓄电池温度，并在所检测的温度大于预设值的情况下，获取当前还欲充入电量X'和还欲耗费时间t'，并重新执行步骤S101至S106。若充电过程中温度发生明显变化时，若仍沿用当前的充电电流或功率进行充电，则可能使得实际充电完成时间与估测的完成时间出现偏差，所以充电过程中温度发生明显变化时需要重新计算合适的充电电流或者功率。该步骤中，所述当前还欲充入电量X'根据用户输入的欲充入的电量X及当前已充入的电量获得，所述还欲耗费时间t'根据用户输入的充电欲耗费的时间t及当前充电已耗费时间获得。可理解地，步骤S101中，所述当前还欲充入电量X'和还欲耗费时间t'相当于用户输入的信息，即根据所述当前还欲充入电量X'和还欲耗费时间t'计算充电初期及末期缓冲区间欲充入的电量Jinitial及Jend。

[0046] 参照图2，图2为本发明电池充电方法第二实施例的流程示意图。可理解地，本发明的第一实施例中的充电方法是以欲充入的电量X为基准，计算充入电量X所需耗费的最少时间tmin，并以该时间tmin作为判断逻辑准则，建立充电流程。而本实施例则以充电欲耗费的时间t为基准，计算耗费t时间可充入的最大电量Xmax，并以该电量Xmax作为判断逻辑准则，建立充电流程。如图2所示，该方法包括：

[0047] S201、获取用户输入的信息，并根据用户输入的信息计算充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend，所述用户输入的信息包括欲充入的电量X以及充电欲耗费的时间t。

[0048] 该步骤中，充电初期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial＝k×t，充电末期缓冲区间欲耗费的时间Rend＝λ×t，其中k、λ为比例系数，其可根据实际需要在电池管理系统中设置不同的值。

[0049] S202、获取蓄电池当前状态信息，根据所获取的状态信息从电池模型资料库中获取与所述状态信息相对应的蓄电池当前最大安全充电电流Ilimit、可用容量值Ah以及理论可用荷电状态变化率φC；或者是获取蓄电池当前最大安全充电功率Plimit、可用能量值Wh以及理论可用蓄能状态变化率φE。

[0050] 该步骤与步骤S101类似，在此不再赘述。

[0051] S203、根据用户输入的充电欲耗费的时间t、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend计算其可充入的最大电量Xmax。

[0052] 该步骤中，所述蓄电池耗费用户输入的t时间时所充入的最大电量Xmax可根据公式或者可根据公式计算得出。在本实施例中，所述
为蓄电池充电前期所充入的电量，所述充电前期所充入的电量＝∑单位步
阶充入的电量，而所述单位步阶充入的电量＝单位步阶所耗费的时间*上升率，而所述所述
所述Z×φc_limit为蓄电池充电中期充电所
充入的电量，而所述 为蓄电池充电末期充电所充入的电量，所述Xerr为误差值。

[0053] S204、将所述用户输入的欲充入的电量X与所述计算所得的Xmax相比较，在X＞Xmax时，令X＝Xmax，并以最大安全充电电流Ilimit或者最大安全充电功率Plimit为基准进行充电，而在X＜Xmax时，执行步骤S205。

[0054] S205、根据用户输入的X、从电池模型资料库中获取的信息以及充电初期及末期缓冲区间充电欲耗费的时间Rinitial及Rend计算对应的充电电流I或者充电功率P，并以该充电电流I或者充电功率P为基准进行充电。

[0055] 该步骤中，根据公式可计算得出使得上述等式成立的充电电流I，而根据公式
可计算得出使得等式成立的
充电功率P。

[0056] 综上所述，本发明的电池充电方法通过获取用户输入的欲充入的电量及充电欲耗费的时间，且以所述欲充入的电量为基准，计算充入该电量所需的最短充电时间，并将用户输入的充电欲耗费的时间与计算所得的最短充电时间进行比较，在用户输入的充电欲耗费的时间大于最短充电时间时，计算满足用户输入的充电欲耗费的时间等条件的充电电流或者充电功率，并以该充电电流或者充电功率为基准对蓄电池进行充电，即本发明可由用户自行设定电池的充电电量及其对应所需的充电时间，可根据用户的设定控制电池充电过程，且本发明的充电初期及末期缓冲区间的设定可防止瞬间过大的电流对电池造成损害，延长电池的使用寿命。

[0057] 需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

[0058] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

[0059] 以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。