电池充电控制方法、系统、车辆、可读存储介质及设备与流程

本公开属于电池充电技术领域，具体涉及一种电池充电控制方法、系统、车辆、可读存储介质及设备。

背景技术：

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，电池并联充电系统在进行电流控制时，一般是进行母线总电流的控制，按照并联规则，分到各电池的电流是未知的，因此，存在一定的问题，尤其是对于多簇电池并联充电系统来说，问题更为突出。

一方面，可能存在某些簇电池先行充满，由于多簇并联的关系，当一簇电池充满之后，不再继续给电池充电，以防止出现过充，这样会导致其他电池长期处于严重未充满状态，导致充电效率过低，而且电池内阻会随着寿命的衰减而增大，长期出现这种情况，就会导致电池实际充入的电量越来越小，电池可用的电量越来越小，影响电池性能。

另一方面，有可能存在某些簇电池分配的充电电流，超出该簇电池当前的充电电流限制的情况，如果电池长期处于超限电流进行充电的状态，会对电池造成损坏，严重影响电池寿命和安全性能，进而会影响被充电对象的工作状态；如果对每簇电池都采用较小值来进行控制，能够保证在充电过程中不会有电池出现过充，避免引起安全事故但同样会引起部分簇电池依旧处于不满电的问题。

技术实现要素：

本公开为了解决上述问题，提出了一种电池充电控制方法、系统、车辆、可读存储介质及设备，本公开在充电过程中，通过对充电电压的进行不断的调节来达到控制充电电流的目的，保证各簇电池的充电电流不会超过充电电流限值，一方面提高了充电过程的控制精度，另一方面也提高了充电安全性。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

本公开的第一方面提供一种电池充电控制方法，面向单簇并联电池系统，包括以下步骤：

根据获取的电池当前状态，确定相适配的允许充电电流值；

根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值；

根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压，实现充电控制。

上述技术方案中，对于单簇电池，可以根据电池当前状态，对母线电压与电池电压之间的差值δu进行实时更新与调整，当单体电池电压达到降流阈值时，δu的值会短时的变为负值，从而拉低母线电压，实现降流的控制，电流不会出现明显的波动，电压与电流的跟随性较好。通过实时调整，也能够较大程度的保证电池之间充电一致性。减少电池充电量差异。

作为可选择的实施方式，所述电池当前状态，包括电池荷电状态、温度、电压以及内阻值。

作为可选择的实施方式，根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，利用pi环计算母线电压与电池电压之间的差值。

作为可选择的实施方式，根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压的具体过程包括：将当前母线电压与电池电压之间的差值，以及电池充电起始时刻的电压值之和，作为最终的当前充电电压值，控制母线电压达到该电压值，实现对充电电流的控制。

本公开的第二方面提供一种电池充电控制方法，面向多簇并联电池系统，包括以下步骤：

根据获取的各簇电池当前状态，计算每簇电池相适配的允许充电电流值，确定其中的最小值；

根据所述允许充电电流值的最小值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值；

根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压，实现充电控制。

上述技术方案，在多簇电池系统中，控制综合所有电池的信息，计算出多簇电池中最小的充电电流限值，以最小的充电电流限值进行充电电压的计算，然后对母线电压进行控制，能够保证所有簇电池的安全性，同时，根据实际状态不断调整控制，以控制母线电压，对电池状态的变化响应很快，提高了充电过程的控制精度。

作为可选择的实施方式，各簇电池之间并联。

作为可选择的实施方式，所述电池当前状态，包括所有电池的荷电状态、温度、电压以及内阻值。

作为可选择的实施方式，根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，利用pi环计算母线电压与电池电压之间的差值。

作为可选择的实施方式，将当前母线电压与电池电压之间的差值，以及电池充电起始时刻的电压值之和，作为最终的当前充电电压值，控制母线电压达到该电压值，实现对充电电流的控制。

本公开的第三方面提供一种电池充电控制系统，包括：

参数配置模块，被配置为根据获取的电池当前状态，确定相适配的允许充电电流值；

计算模块，被配置为根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值；

充电控制模块，被配置为根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压，实现充电控制。

本公开的第四方面提供一种电池充电控制系统，包括：

参数配置模块，被配置为根据获取的各簇电池当前状态，计算每簇电池相适配的允许充电电流值，确定其中的最小值；

计算模块，被配置为根据所述允许充电电流值的最小值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值；

充电控制模块，被配置为根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压，实现充电控制。

本公开的第五方面提供一种控制系统，包括：

电池管理系统，被配置为根据获取的电池当前状态，确定相适配的允许充电电流值；根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值，并根据该差值确定最终请求的充电电压值；

整车控制器，接收电池管理系统的最终请求的充电电压值，并以此值控制母线电压。

本公开的第六方面提供一种控制系统，包括：

电池管理系统，被配置为被配置为根据获取的各簇电池当前状态，计算每簇电池相适配的允许充电电流值，确定其中的最小值；根据所述允许充电电流值的最小值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值，并根据该差值确定最终请求的充电电压值；

整车控制器，接收电池管理系统的最终请求的充电电压值，并以此值控制母线电压。

本公开的第七方面提供一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种电池充电控制方法中的步骤。

本公开的第八方面提供一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种电池充电控制方法中的步骤。

本公开的第九方面提供一种车辆，包括上述控制系统、可读存储介质或终端设备。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过监控电池当前的状态对母线电压与电池电压之间的差值δu的值进行实时调整，当电池系统的单体电压达到降流阈值时，δu的值会短时的变为负值，从而拉低母线电压，实现降流的控制。通过仿真结果可以看出，本公开的控制方法能够保证电池soc一直平稳增长，电流不会出现明显的波动，电压与电流的跟随性较好。

本公开应用于多簇并联电池系统时，综合所有电池的信息，计算出多簇电池中最小的充电电流限值，以最小的充电电流限值进行充电电压的计算，然后对母线电压进行控制，最大程度上保证了各个电池的安全性能。

本公开通过对充电电压的进行不断的调节来达到控制充电电流的目的，对电池状态的变化响应很快，在电池管理系统存在检测误差时，也能通过pi环调节来消除检测误差的影响，进一步提高了充电过程的控制精度，而控制精度的提高也就意味着充电安全性的提高。

本公开由于充电过程中对充电电流的控制比较准确，所以充电结束时，整个电池系统实际充入的容量近似于满电状态，保证了各个电池状态近似于一致，进一步有助于保护电池，且充电时间不会增长，有效的提升了充电效率。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是本公开的实施例一的控制原理示意图；

图2是本公开的实施例一的充电过程示意图；

图3是本公开的实施例一的充电效果示意图；

图4是本公开的施例二的控制原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

为使本领域技术人员能够更加清楚本发明提供的技术方案的改进之处，以多簇电池并联充电策略为例进行详细介绍。

目前的多簇电池并联充电策略第一种为恒压充电方式，实现方法是通过控制母线电压处于一个固定值，来给电池进行充电。在恒压充电过程中，充电电流会随着电池电压接近母线电压而电流随之减小，直至电池电压等于母线电压。这种方法在实际的项目是比较难以达到理想效果的，由于两簇电池的内阻差异，以及线路阻抗的差异等先天因素，会导致多簇电流之间出现电流不均的现象，这就意味着会有电池先行充满，由于多簇并联的关系，当一簇电池充满之后，就不能再继续给电池充电，防止出现过充，这样会导致其他电池长期处于未充满状态，导致充电效率过低，而且电池内阻会随着寿命的衰减而增大，使用恒压充电策略的话，常年累月的累积就会导致实际充入的电量越来越小，电池可用的电量越来越小。

除了充电容量少之外，恒压充电还比较容易引发过充、过流问题，由于电池内阻较小，当电池电压较低时，如果母线电压设定过高，会造成充电瞬间有特别大的电流冲击，可能高达几百甚至上千a，大电流冲击对于电器件以及电池寿命是有损伤的，最主要的是会引起电池的过度极化，导致电池电压增加速率加快，电池为了安全使用将提前进行保护，长期使用可能会引发安全事故。

所以，目前应用较多的是第二种阶梯降流充电的控制策略。

阶梯降流充电，指的是通过控制母线电流阶梯下降来对电池进行充电。在对锂电池进行充电时，是通过电池的电压来判断电池是否充满电，而锂电池在电流大小不同时会表现出不同的极化特性，总体来说，电流越大，极化越大，即达到充电电压上限的时间就越短，总的来说就是可充入的电量越少。所以，利用电池极化随电流大小变化的特点，可以使用阶梯降流充电策略，即充电开始时以较大的电流值进行恒流充电，当电池电压达到接近满电时，将电流降低一半进行充电，此时由于电流降低，电池的极化消褪，电压会出现一定程度的下降，电池可以继续进行充电，如此往复，直至电流下降到设定值以下，充电至电压上限，即认为充电结束。这种充电方法优点是充电效率高，在充电时间不会增加的情况下能充入的电量更多，而且由于是根据充电电压来进行充电控制，所以会比上述的恒压充电策略更加的安全。

目前，多簇工作的电池系统中使用的都是恒流充电的策略，恒流充电策略在单簇电池系统进行应用时优点很多，但是在多簇电池系统中进行运用时，就会遇到和恒压充电一样的问题。

在多簇电池系统中进行恒流充电时，电池管理系统会根据电池实时的电压以及温度等参数向整车控制器申请电池的充电电流值，整车控制器会根据电池管理系统的请求值来调整母线电流值，进而达到控制充电的目的。然而在多簇并联的系统中，所有电池的状态不可能是完全一致的，除了上文中提到的不同电池充电速度的不一致、内阻的不一致、寿命衰减速度的不一致之外，还有结构设计等因素导致的散热问题而引起的电池温度不一致等问题，都会导致不同的电池管理系统请求的充电电流值出现不一致，而整车控制器只能控制母线电流，所以只能在多个请求的充电电流值中选取最小值来对母线电流进行控制，这样才能保证在充电过程中不会有电池出现过充，从而引起安全事故。而这样的控制方法也会出现恒压充电一样的问题，只有一簇电池能充满，而其他的还会处于不满电的状态。

除此之外，由于电池管理系统的检测精度影响，实际的控制效果会更差一点，还是会存在过充的风险，同时电量很难保证都充到很满的状态，为了满足使用的要求，通常就需要多配电量，这就增加了很多的成本。

综上，对于多簇并联的电池来说，其总电压是相同的，所以可以用来控制充电电流的比较好的方式是通过控制母线电压，通过母线电压的升高与降低来达到控制充电电流的目的。

对于每簇电池来说，允许的充电电流值依据当前电池的状态会有不同，依据此允许电流值计算得到的电压也会不同，采用几簇计算后的电压值中的最低电压作为充电电压可以满足每簇电池充电电流均不超出限制电流值的要求。

传统的充电策略中，恒压充电值或者恒流充电值在给定之后是不变的，在不满足下一阶段的控制条件之前，充电控制值是不会改变的，这样的话就会使充电控制变得不灵活，很难对电池状态做出及时的响应，在遇到电池出现问题或者一些突发的器件损坏时，不能及时对充电的控制做出响应。

本公开为了解决现有的充电策略的缺点，提供了一种充电方法，能够提升充电效率，同时保证充电过程的安全。通过允许充电电流值计算出母线电压需要与电池电压保持的差值，通过抬高电池电压的方式来实现电流控制。通过控制电压的方法来实现控制电流的方式，会比传统的充电方法更加的灵活，响应的速度会更加的迅速，能够将充电电流一直保持在充电电流限值之下，但同时又不会拉长充电的整个过程，提升了充电效率。

下面以不同实施例进行详细介绍：

实施例一：

对于单簇并联电池系统来说，控制原理如图1所示，在本实施例中，采用pi环控制的方式进行控压限流控制。

首先，根据电池当前的状态，如soc、温度、电压、内阻等，计算出当前状态下电池系统的允许充电电流值。当然，其他实施例中，可以还包含或参考其他状态参数，例如湿度、已使用时长等。

作为示例，充电的控制逻辑可以设定如下：恒流3c充电至最高单体电压到2.55v；降流2c充电至最高单体电压到2.6v，降流1c充电至最高单体电压到2.7v等，如图2所示。

允许电流值和实时采样得到的电流值作差，将差值作为pi环节的输入，输入到计算模型中；

然后，经过pi环计算，实际的原理是电压电流关系，得到一个δu值，这个值即为想要充电电流控制在第一步得出的允许充电电流值，需要母线电压与电池电压之间的差值，即δu值；

最后，电池充电起始时刻的电压值与上一步得到的δu值作和，作为最终请求的充电电压值，通过控制母线电压达到该电压值，从而实现对充电电流的实时调整控制。

上述方案通过监控电池当前的状态对δu的值进行实时调整，当系统的单体电压达到降流阈值时，δu的值会短时的变为负值，从而拉低母线电压，实现降流的控制。

使用上述的充电方法进行充电测试，充电过程的曲线如图3所示，充电曲线可以看出，电池soc一直在平稳的增长，电流不会出现明显的波动，电压与电流的跟随性较好。

实施例二：

对于多簇并联电池系统来说，充电电压的计算需要综合多簇的电池信息，为了使本领域技术人员容易理解技术方案，在本实施例中，以两簇电池并联系统为例进行说明，但这并不代表本技术方案仅能够适用于两簇电池并联系统，两簇以上并联电池系统均使用本技术方案。

多簇电池并联系统控制需要综合所有电池的信息，计算出多簇电池中最小的充电电流限值，以最小的充电电流限值进行充电电压的计算，然后对母线电压进行实时调整、控制。

具体进行描述，即包括：根据电池当前的状态，包括但不限于soc、温度、电压、内阻等，计算出当前状态下电池系统的允许充电电流值，确定其中最小值，为最小的充电电流限值；

将最小的充电电流限值和实时采样得到的电流值作差，将差值作为pi环节的输入，输入到计算模型中；

然后，经过pi环计算，实际的原理是电压电流关系，得到一个δu值，这个值即为想要充电电流控制在得出的最小的充电电流限值，需要母线电压与电池电压之间的差值，即δu值；

最后，电池充电起始时刻的电压值与上一步得到的δu值作和，作为最终请求的充电电压值，通过控制母线电压达到该电压值，从而实现对充电电流的控制。

当然，如图4所示，也可以分别以各个充电电流限值送入pi环，进行计算，得到不同的δu值，然后经过计算模块，确定最小的充电电流限值对应的δu值，计算出来的充电电压值为最终充电电压值。

这种充电方法是通过对充电电压的进行不断的调节来达到控制充电电流的目的，对电池状态的变化响应很快，在电池管理系统存在检测误差时，也能通过pi调节来消除检测误差的影响，进一步提高了充电过程的控制精度，而控制精度的提高也就意味着充电安全性的提高。由于充电过程中对充电电流的控制比较准确，所以充电结束时，整个电池系统实际充入的容量会比传统方法要多，但充电时间不会增长，所以充电效率是有提升。

实施例三：

单簇电池并联系统的充电控制系统，用于实现实施例一提供的控制方法。

在本实施例中，包括：

参数配置模块，被配置为根据获取的电池当前状态，确定相适配的允许充电电流值；

计算模块，被配置为根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值；

充电控制模块，被配置为根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压，实现充电控制。

实施例四：

多簇电池并联系统的充电控制系统，用于实现实施例二提供的控制方法。

在本实施例中，包括：

参数配置模块，被配置为根据获取的各簇电池当前状态，计算每簇电池相适配的允许充电电流值，确定其中的最小值；

计算模块，被配置为根据所述允许充电电流值的最小值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值；

充电控制模块，被配置为根据所述母线电压与电池电压之间的差值，控制母线电压，实现充电控制。

实施例五：

当单簇电池并联系统应用于车辆时，利用电池管理系统和整车控制器配合，实现如实施例一提供的控制方法。

在本实施例中，一种控制系统，包括：

电池管理系统，被配置为根据获取的电池当前状态，确定相适配的允许充电电流值；根据允许充电电流值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值，并根据该差值确定最终请求的充电电压值；

整车控制器，接收电池管理系统的最终请求的充电电压值，并以此值控制母线电压。

实施例六：

当多簇电池并联系统应用于车辆时，利用电池管理系统和整车控制器配合，实现如实施例二提供的控制方法。

在本实施例中，一种控制系统，包括：

电池管理系统，被配置为被配置为根据获取的各簇电池当前状态，计算每簇电池相适配的允许充电电流值，确定其中的最小值；根据所述允许充电电流值的最小值和实时采样得到的电流值的差值，计算母线电压与电池电压之间的差值，并根据该差值确定最终请求的充电电压值；

整车控制器，接收电池管理系统的最终请求的充电电压值，并以此值控制母线电压。

实施例七：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一或实施例二提供的一种电池充电控制方法中的步骤。

实施例八：

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行实施例一或实施例二提供的一种电池充电控制方法中的步骤。

实施例九：

一种车辆，包括实施例三-实施例六中任一项控制系统，或实施例七的可读存储介质或实施例八的终端设备。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。