一种电池充电控制方法、设备及存储介质与流程

本发明涉及电池充电技术，尤其涉及一种电池充电控制方法、设备及存储介质。

背景技术：

1、目前，可充电电池的充电方式大多采用恒流恒压充电，即充电过程大致分为两个阶段，在第一阶段以恒定大电流充电，充电电压逐渐升高，当充电电压达到预定值时，进入第二阶段，进行恒压充电，充电电流逐渐减小，直至充电电流小于预设值，充电结束。

2、现有的充电方式的充电时间过长，无法满足用户的快充需求。而如果全程采用大电流快充，虽然可以缩短充电时间，但是，快速充电会带来电池温度的快速上升，造成电池不可逆的损伤，甚至导致电池自燃。

技术实现思路

1、本发明提供一种电池充电控制方法、设备及存储介质，以缩短充电时间，降低电池的温升，提高充电安全性。

2、第一方面，本发明提供了一种电池充电控制方法，包括：

3、获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由所述初始荷电状态和所述目标荷电状态构成的充电区间；

4、将所述充电区间划分为多个充电子区间；

5、针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数；

6、对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流；

7、按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电。

8、可选的，针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数，包括：

9、令每一所述充电子区间的充电电流为恒定值，构建反映所述充电子区间的充电时间与所述充电子区间的充电电流之间的关系的第一表达式；

10、基于所述电池发热时的热量平衡关系构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的充电电流、所述充电子区间的充电时间和所述充电子区间的温度之间的关系的第二表达式；

11、基于比热公式构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的温度之间的关系的第三表达式；

12、联立所述第一表达式、所述第二表达式和所述第三表达式，得到反映所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数的第四表达式；

13、联立所述第四表达式和所述第一表达式，得到所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数；

14、对所有所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数进行累加，得到所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数。

15、可选的，所述第一表达式为：

16、

17、所述第二表达式为：

18、

19、所述第三表达式为：

20、q(i)＝(t(i)-t(i-1))cpm

21、其中，t(i)为第i个充电子区间的充电时间，δsoc(i)为第i个充电子区间的荷电状态变化量，cap为所述电池的总容量，i(i)为第i个充电子区间的充电电流，q(i)为第i个充电子区间内所述电池的吸热量，r为所述电池的内阻，t(i)为第i个充电子区间结束位置的结束温度，t(i-1)为第i个充电子区间起始位置的起始温度，也是第i-1个充电子区间结束位置的结束温度，为第i个充电子区间内充电电压对温度的导数，p(i)为所述电池的散热功率，cp为所述电池的比热容，m为所述电池的质量。

22、可选的，所述电池采用液冷的方式进行散热，所述电池的散热功率为：

23、p(i)＝rt(t(i)-tc)

24、其中，rt为所述电池与冷却液之间的总体换热热阻，tc为冷却液的温度。

25、可选的，所述第四表达式为：

26、

27、可选的，所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数为：

28、

29、所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数为：

30、

31、t(tot)为所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间，n为所述充电子区间的总数量。

32、可选的，对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流，包括：

33、预先在不同温度下，对不同的荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许充电倍率；

34、以所述最大允许充电倍率为边界，确定所述目标函数的可行域；

35、在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的温度赋予初始值；

36、判断所述可行解是否为最优解；

37、若是，则将所述可行解中各所述充电子区间的温度的初始值作为各所述充电子区间的温度；

38、若否，则按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解；

39、基于所述充电子区间的温度的最优解，以及所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，计算所述充电子区间的充电电流；

40、或，

41、预先在不同充电倍率下，对不同荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许温度；

42、以所述最大允许温度为边界，确定所述目标函数的可行域；

43、在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的充电电流赋予初始值；

44、判断所述可行解是否为最优解；

45、若是，则将所述可行解中各所述充电子区间的充电电流的初始值作为各所述充电子区间的充电电流；

46、若否，则按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解。

47、可选的，在基于所述充电子区间的温度，计算所述充电子区间的充电电流之后，还包括：

48、对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线；

49、在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

50、基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标关系曲线；

51、在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

52、基于所述实时荷电状态从所述目标关系曲线计算目标充电电流；

53、采用所述目标充电电流对所述电池进行充电；

54、或，

55、对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线；

56、计算所述关系直线的斜率作为充电倍率斜率；

57、基于所述关系直线上初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流计算平均充电倍率；

58、将所述充电倍率斜率和所述平均充电倍率写入所述电池的电池管理系统中；

59、在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

60、基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率；

61、在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

62、基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流；

63、采用所述目标充电电流对所述电池进行充电。

64、可选的，基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流，计算公式如下：

65、

66、其中，i(t)为目标充电电流，k为目标充电倍率斜率，soc为实时荷电状态，soc(0)为初始荷电状态，soc(1)为目标荷电状态，midsoc为初始荷电状态和目标荷电状态之间的中值，c(avg)为目标平均充电倍率。

67、可选的，按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电，包括：

68、检测所述电池当前的内阻值；

69、判断所述电池当前的内阻值是否大于预设内阻值；

70、在所述电池当前的内阻值大于预设内阻值时，将所述充电子区间的充电电流乘以修正系数а，得到修正电流，其中，0＜а＜1；

71、按照每一所述充电子区间的修正电流对所述电池进行充电。

72、第二方面，本发明还提供了一种电池充电控制装置，包括：

73、充电区间确定模块，用于获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由所述初始荷电状态和所述目标荷电状态构成的充电区间；

74、区间划分模块，用于将所述充电区间划分为多个充电子区间；

75、函数构建模块，用于针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数；

76、优化计算模块，用于对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流；

77、充电控制模块，用于按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电。

78、第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：

79、一个或多个处理器；

80、存储装置，用于存储一个或多个程序；

81、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明第一方面提供的电池充电控制方法。

82、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面提供的电池充电控制方法。

83、第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如本发明第一方面提供的电池充电控制方法。

84、本发明提供的电池充电控制方法，获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由初始荷电状态和目标荷电状态构成的充电区间，将充电区间划分为多个充电子区间，针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数，并确定电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，对于目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许充电倍率或电池的最大允许温度为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流，按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电。本发明将充电区间划分为多个充电子区间，以电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池在不同荷电状态及温度条件下表示电池的析锂安全边界的最大允许充电倍率或电池的最大允许温度为约束条件对目标函数的解进行优化，在最短化充电时长的基础上，降低了电池的温升，避免电池充电析锂，提高了充电安全性。

85、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。