一种自适应充电方法、充电器及存储介质与流程

1.本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及电池技术领域，具体涉及一种自适应充电方法、充电器及存储介质。


背景技术：

2.随着新能源的应用范围越来越广，最近几年电池的起火或爆炸事故频发，广泛引起的对锂电池的安全质疑，特别是越来越多的小区执行“禁止电单车充电”的这种现象，给消费者蒙上了层层阴影。研究表明，与锂电池相关的绝大多数安全问题最终源于充电状态下的正极与负极材料与电解质在较高温度下的化学反应，即充电与温度的关系。随着新能源的应用越来越深入，既安全又快速的充电方法才能满足消费者的需求。
3.移动机器人作为前沿科技的重要成员，它的动力来源一般是多个串联的电池组或者是多个并联的电池组，其电芯也有多种，比如三元锂、磷酸铁锂、钴酸锂、固态锂等。由于电芯不同和组合的串并联方式不同，其充电的电压和电流也就不同，所以在开发某一款电池组后，需要相对应的充电器进行充电，也就是说一款电池组需要特定的充电器，而别的充电器则无法适应性的对其进行安全充电，因此现有的充电方法适配性差。


技术实现要素：

4.本发明主要解决的技术问题是现有的电池充电方法适配性差。
5.一种自适应充电方法,其特征在于，包括：
6.实时获取所述电池的状态参数；
7.根据所述状态参数确定所述电池满足的充电条件；
8.根据电池满足的充电条件实时选择不同的充电方式对所述电池进行充电；
9.其中，所述充电方式至少包括第一充电方式和第二充电方式，所述第一充电方式和第二充电方式分别对应不同的充电电流。
10.在一种实施例中，所述电池的状态参数包括电池当前的输出电压值和温度值；
11.所述充电条件包括第一充电条件和第二充电条件；
12.所述根据电池满足的充电条件实时选择不同的充电方式对电池进行充电包括：
13.若电池的状态参数满足所述第一充电条件，则选择对应的第一充电方式对所述电池进行充电，否则选择所述第二充电方式对所述电池进行充电；若电池的状态参数满足所述第二充电条件，则选择对应的第二充电方式对电池进行充电，否则选择所述第一充电方式对电池进行充电。
14.在一种实施例中，在采用所述第一充电方式对电池进行充电时采用的充电电流为第一充电电流；在采用所述第二充电方式对电池进行充电时采用的充电电流为第二充电电流；
15.所述第一充电电流小于所述第二充电电流。
16.在一种实施例中，在采用所述第一充电方式对电池进行充电时，还实时判断电池
当前的状态参数是否满足预设的充电结束条件，若满足则结束充电，否则，继续采用所述第一充电方式对电池进行充电。
17.在一种实施例中，判断电池是否满足所述第一充电条件包括：判断当前电池是否满足以下三个条件中任意一个，若是则确定电池满足第一充电条件，若否则不满足；
18.条件一，当前电池的输出电压大于第一电压值；
19.条件二，当前电池的温度高于第一温度；
20.条件三，当前电池的温度小于第二温度。
21.在一种实施例中，判断电池是否满足所述第二充电条件包括：判断电池当前的温度是否位于预设的第一温度区域，若是则确定电池满足第二充电条件，若否则不满足。
22.在一种实施例中，所述判断电池当前的状态参数是否满足预设的充电结束条件包括：判断当前电池的输出电压是否大于第二电压值且当前的充电电流是否小于第三充电电流，若是则确定电池当前的状态参数满足预设的充电结束条件；所述第三充电电流小于所述第一充电电流。
23.在一种实施例中，在对所述电池进行充电之前，通过充电器获取当前接入的所述电池的基本参数信息，并根据所述基本参数信息确定所述电池的最大充电电压值和最大充电电流值；
24.其中，所述基本参数信息包括：电池的型号、电池的类型、电池串联和/或并联的电芯个数、电池的额定充电电流、电池的额定充电电压。
25.在一种实施例中，所述选择对应的第一充电方式对电池进行充电包括：根据电池当前的输出电压值和温度值、最大充电电压值和最大充电电流值确定所述第一充电电流；
26.所述选择对应的第二充电方式对电池进行充电包括：根据电池当前的输出电压值和温度值、最大充电电压值和最大充电电流值确定所述第二充电电流；
27.还包括：根据电池当前的输出电压值和温度值、最大充电电压值和最大充电电流值确定所述第三充电电流。
28.一种自适应充电的充电器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令时实现如下步骤：
29.电池充电时，实时获取所述电池的状态参数；
30.根据所述状态参数确定电池满足的充电条件；
31.根据电池满足的充电条件实时选择不同的充电方式对电池进行充电；
32.其中，所述充电方式至少包括第一充电方式和第二充电方式，所述第一充电方式和第二充电方式分别对应不同的充电电流。
33.在一种实施例中，所述电池的状态参数包括电池当前的输出电压值和温度值；
34.所述充电条件至少包括第一充电条件和第二充电条件；
35.所述根据电池满足的充电条件实时选择不同的充电方式对电池进行充电包括：
36.若电池的状态参数满足所述第一充电条件，则选择对应的第一充电方式对电池进行充电，否则选择所述第二充电方式对电池进行充电；若电池的状态参数满足所述第二充电条件，则选择对应的第二充电方式对电池进行充电，否则选择所述第一充电方式对电池进行充电。
37.在一种实施例中，在采用所述第一充电方式对电池进行充电时采用的充电电流为第一充电电流；在采用所述第二充电方式对电池进行充电时采用的充电电流为第二充电电流；所述第一充电电流小于所述第二充电电流。
38.在一种实施例中，在采用所述第一充电方式对电池进行充电时，还实时判断电池当前的状态参数是否满足预设的充电结束条件，若满足则结束充电，否则，继续采用所述第一充电方式对电池进行充电。
39.一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法。
40.依据上述实施例的自适应充电方法,实时获取电池的状态参数，根据状态参数确定电池满足的充电条件，然后根据电池满足的充电条件实时选择预设的不同的充电方式对电池进行充电。这样即可根据电池的不同的状态参数选择最佳适配的充电方式对电池进行充电，提高了电池充电时的适配性。
附图说明
41.图1为本技术实施例的自适应充电方法示意图；
42.图2为本技术实施例的自适应充电方法工作流程图；
43.图3为本技术实施例的充电器结构框图。
具体实施方式
44.下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
45.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
46.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。
47.本实施例提供一种自适应充电方法，可以根据电池当前的温度值和输出电压值来确定适配的充电策略对电池进行充电，提高了充电器的适配性，减小了开发成本，并且提高了充电效率、节约了充电时间；并且在电池快充满电时候采用小电流充电，解决了电池浮充的技术问题。
48.以下就本技术的发明构思进行详细的说明。
49.不同串联级数的电池的满电电压、最大充电电压、最大充电电流不同，并且电池当前的电量以及温度不同，其适配的充电电压和充电电流也不相同。
50.例如，常见的几种不同电芯的满电电压与串联级数的关系如下表：
[0051][0052]
从上表中可以看出，如果同时采用两种不同材料的电芯，则其满电电压将会不同。如果充电器的电压过高，则会导致bms(电池管理系统)过充保护；如果电压过低，则会导致电池充不满电。
[0053]
不同电芯容量的最大充电电流与并联级数的关系，见下表：
[0054][0055]
从上表中可以看出，如果同一款电芯的容量与组成电池组的串联数量不同，其充电电流不同。如果充电器的限制电流过小，则充电时间会比较长；如果电流过大，则bms(电池管理系统)容易充电过流保护或电芯的温度过高而产生过温保护。
[0056]
另外，锂电池在低温时的充电电流往往要低于常温时的充电电流，通常的做法是在电池端的bms处设计比较复杂的电路使低温时处于小电流充电状态，或者给电池进行脉冲充电，使充电的平均电流降低到较低水平。
[0057]
为了适配不同的串联和并联级数的电池，本技术提出一种自适应充电方法，其目的在于充电器可以识别出不同类型的电池以及电池的不同状态，以适配输出多组不同的充电电流，这样就减少了充电器的重复性开发，节省了研发和生产成本。另外，为了提高充电效率和保护电池充电不受损，本技术考虑到在电池充电时需要根据电池当前的电量以及温度，充电器可以根据电量以及温度输出适配的充电电流，以保证在合适的温度时采用合适的电流充电，例如当充电器获得电池的电压和温度信息，则可以解决低温限流充电、常温快速充电、高温限流充电和即将满电时的长时间浮充等问题，如果电池组的bms有类似的功能，则充电器是从源头上解决问题，比bms板的被动解决要优秀，而且可以与bms一起达到双重保护。其中低温限流、高温限流和浮充是解决充电安全问题，常温快速充电是缩短充电时间从而提高用户体验的问题。
[0058]
而为了获取电池的基本参数信息以及当前的输出电压和温度值，则需要和电池组实现通信，可以采用以下两种方式实现。常规的充电器一般仅有输出正极和输出负极两个端子，如果要在充电器上加入与电池组的通讯，一种是在输出正负极上加上通讯信号，这种方式的优点是减少端子数量，缺点是设计比较复杂成本较高；还有一种成本较低而且成熟
的方案是增加一个通讯端口，比如485通讯口，仅比常规方案多2根通讯线。通过这个通讯端口，则可以及时获取电池组的基本信息，比如电池型号、温度和当前电池组的电压等信息。
[0059]
实施例一
[0060]
本实施例提供一种自适应充电方法,请参考图1，其包括：
[0061]
步骤101：实时获取电池的状态参数。
[0062]
步骤102：根据状态参数确定电池满足的充电条件。
[0063]
步骤103：根据电池满足的充电条件实时选择不同的充电方式对电池进行充电。其中，本实施例的充电方式至少包括第一充电方式和第二充电方式，第一充电方式和第二充电方式分别对应不同的充电电流。
[0064]
采用本实施例的自适应充电方法可以选择对合适的充电方式(包括充电电流)对电池进行充电，提高电池的充电效率。本实施例预设两种充电方式，即第一充电方式和第二充电方式，两种充电方式可以理解为两种充电策略，两种充电方式对应的充电电流不同，即在不同的环境状态下选用适配的充电方式对电池进行充电。例如，在电池高温或者低温时候则不适合对电池进行大电流充电，因此采用第一充电方式对电池进行充电。如果电池当前不满足第一充电方式对应的充电条件，则表明电池温度可以处于合适的充电温度范围内，且电池当前的电量较少，则可以采用第二充电方式对电池进行充电，使得电池快速充满，提高充电效率。
[0065]
其中，在步骤101中，实时获取电池的状态参数，是在整个充电过程都需要实时执行的，例如在充电之前(即连接上充电器的时候)首先就需要执行该步骤，后续在充电过程中为了实时调整充电策略也可以执行该步骤。
[0066]
其中，通过多次测试，技术人员确认对电池充电影响最大的因素为电池的电量以及当前环境的温度值，但是由于某些电池的电量不太容易获取，因此本实施例中获取的电池的状态参数包括电池当前的输出电压值和温度值，输出电压值可以表示电池的电量。
[0067]
其中，本实施例中预设的充电条件包括第一充电条件和第二充电条件，第一充电条件和第二充电条件分别对应的第一充电方式和第二充电方式。电池充电时，实时的判断电池当前的状态参数满足的充电条件，根据电池满足的充电条件实时选择不同的充电方式对电池进行充电，具体的请参考图2,若电池的状态参数满足第一充电条件，则选择对应的第一充电方式对电池进行充电，否则选择第二充电方式对电池进行充电；若电池的状态参数满足第二充电条件，则选择对应的第二充电方式对电池进行充电，否则选择所述第一充电方式对电池进行充电。换言之，对电池进行充电时，选用的充电方式根据电池当前的状态参数的不同而在第一充电方式和第二充电方式之间切换。
[0068]
其中，本实施例中在采用第一充电方式对电池进行充电时采用的充电电流为第一充电电流；在采用第二充电方式对电池进行充电时采用的充电电流为第二充电电流，且第一充电电流小于第二充电电流。本实施例的两种充电方式可以理解为两种充电策略。
[0069]
其中，在采用第一充电方式对电池进行充电时，还实时获取电池当前的温度值和输出电压值，判断电池是否满足预设的第二充电条件，若是则切换到采用第二充电方式对电池进行充电。如果刚开始采用第一充电方式对电池进行充电时，在充电过程中，电池温度逐渐升高，当电池温度升高的合适的温度时候，判断电池满足预设的第二充电条件时，则切换到采用预设的第二充电方式对电池进行充电，这样也可以使得电池快速充满，提高充电
效率。
[0070]
其中，在一种实施例中，在采用第二充电方式对电池进行充电时，还实时获取电池当前的温度值和输出电压值，判断电池是否满足预设的第一充电条件，若是则切换到采用预设的第一充电方式对电池进行充电。例如，刚开始充电时，判定电池当前的温度合适且电池输出电压小(即剩余电量较少)，则采用第二充电方式对电池进行充电，使得电池快速充满；当电池电量充到快饱和时，电池的温度升或者电压也升高，则此时电池可能不适合大电流充电，则判断电池满足预设的第一充电条件，然后采用第一充电电流将电池充满。
[0071]
其中，在采用第一充电方式对电池进行充电时，还实时获取电池当前输出电压值以及当前的充电电流值，并根据该当前输出电压值以及当前的充电电流值判断是否满足预设的充电结束条件，若是则结束充电，否则，继续采用预设的第一充电方式对电池进行充电。
[0072]
由于本实施例的两种充电方式可以理解为两种充电策略，且第一充电电流小于第二充电电流。为了方便本领域技术人员的理解，将第一充电方式理解为小电流充电策略，将第二充电方式理解为大电流充电策略大电流充电策略，且采用大电流充电策略对电池进行充电时的充电电流大于用小电流充电策略对电池进行充电的电流。以下从小电流充电策略和大电流充电策略的角度对充电过程进行说明，以方便本领域技术人员的理解。
[0073]
在采用小电流充电策略对电池进行充电时，还实时获取电池当前的温度值和输出电压值，判断电池是否满足预设的大电流充电条件，若是则切换到采用预设的大电流充电策略对电池进行充电。如果刚开始采用小电流充电策略对电池进行充电时，在充电过程中，电池温度逐渐升高，当电池温度升高的合适的温度时候，判断电池满足预设的大电流充电条件时，则切换到采用预设的大电流充电策略对电池进行充电，这样也可以使得电池快速充满，提高充电效率。
[0074]
其中，在一种实施例中，在采用大电流充电策略对电池进行充电时，还实时获取电池当前的温度值和输出电压值，判断电池是否满足预设的小电流充电条件，若是则切换到采用预设的小电流充电策略对电池进行充电。例如，刚开始充电时，判定电池当前的温度合适且电池输出电压小(即剩余电量较少)，则采用大电流充电策略对电池进行充电，使得电池快速充满；当电池电量充到快饱和时，电池的温度升或者电压也升高，则此时电池可能不适合大电流充电，则判断电池满足预设的小电流充电条件，然后采用小电流将电池充满。
[0075]
其中，在采用小电流充电策略对电池进行充电时，还实时获取电池当前输出电压值以及当前的充电电流值，并根据该当前输出电压值以及当前的充电电流值判断是否满足预设的充电结束条件，若是则结束充电，否则，继续采用预设的小电流充电策略对电池进行充电。
[0076]
在一种实施例中，在对电池进行充电之前，充电器获取当前接入的电池的基本参数信息，并根据基本参数信息确定电池充电的最大充电电压值和最大充电电流值。
[0077]
其中，基本参数信息至少包括：电池的型号、电池的类型、电池串联和/或并联的电芯个数、电池的额定充电电流、电池的额定充电电压。充电器中的mcu(微处理单元)通过与电池通信后，获取电池的基本参数信息后，即可确定本次充电的最大充电电压值和最大充电电流值。
[0078]
其中，本实施例的判断电池是否满足第一充电条件的方法具体为：判断电池是否
满足以下三个条件中任意一个，则是则确定电池满足第一充电条件，若否则不满足。
[0079]
条件一，当前电池的输出电压大于第一电压；其中，第一电压可以是用户预先设定，也可以是系统根据预先设定的确定方法确定，例如设定第一电压为最大充电电压值的0.8倍。
[0080]
条件二，当前电池的温度高于第一温度，例如第一温度设定为20℃。
[0081]
条件三，当前电池的温度小于第二温度，例如第二温度设定为10℃。
[0082]
在电池高温或者低温时候不适合高温充电，因此采用第一充电方式对电池进行充电。如果电池当前不满足第一充电条件，则表明电池温度可以处于合适的充电温度范围内，且电池当前的电量较少，则可以采用第二充电方式对电池进行充电，使得电池快速充满，提高充电效率。
[0083]
其中，本实施例判断电池是否满足第二充电条件的具体方法为：判断电池当前的温度是否位于预设的第一温度区域，若是则满足，例如第一温度区域设置为20℃-30℃。
[0084]
其中本实施例的判断电池当前的状态参数是否满足预设的充电结束条件为：判断当前电池的输出电压是否大于第二电压值且当前的充电电流是否小于第三充电电流，若是则确定电池当前的状态参数满足预设的充电结束条件；第三充电电流小于第一充电电流。其中，第二电压值接近或者等于电池的额定输出电压，第三充电电流一般为小于1a，例如第三充电电流值设置为500ma。
[0085]
其中，本实施例中提到的大电流和小电流是一个相对的概念，大电流是指相对于小电流来说，充电时候电流较大，同样，小电流是指相对于小电流来说充电电流较小。
[0086]
需要说明的是，本实施例的第一充电电流、第二充电电流以及第三充电电流可以设置为一个固定值，也可以为一个浮动值，在某些使用场景下，如果环境温度变化范围不是很大且需要适配的电池种类较少，可以将第一充电电流、第二充电电流以及第三充电电流都设置为一个合适的定值，但是为了适配性更好，充电效率更高，本实施例中第一充电电流、第二充电电流以及第三充电电流都是一个浮动值，具体的采用预设的算法根据获取的电池的状态参数确定第一充电电流、第二充电电流以及第三充电电流。
[0087]
本实施例中采用预设的第一充电方式对电池进行充电包括：根据电池当前的输出电压值和温度值、最大充电电压值和最大充电电流值确定第一充电电流，并采用该第一充电电流对电池进行充电。例如，确定第一充电电流＝(0.3～0.5)*最大充电电流值。具体的，第一充电电流值的设定用户可以根据电池类型的不同具体设定。
[0088]
其中，本实施例中采用预设的大电流充电策略对电池进行充电包括：根据电池当前的输出电压值和温度值、最大充电电压值和最大充电电流值确定第二充电电流值，并采用该第二充电电流值对电池进行充电。例如，第一充电电流值＝(0.7～0.8)*最大充电电流值。
[0089]
实施例二
[0090]
本实施例以10串5并电池组为例，电芯基本资料为：18650电芯，三元锂，容量2600mah，满电4.2v，充电温度范围为-5℃到45℃；-5℃到10℃时最大充电电流为520ma，10℃以上为1.3a。
[0091]
10串5并电池组的基本资料：容量13ah，充电电压42v，最大充电电流为6.5a，当充电至41v以上且充电电流小于500ma后，bms判断电池已充满并且关闭充电。
[0092]
采用本技术的自适应充电方法对本实施例的电池组进行充电时，具体的流程包括：
[0093]
a.电池组插上充电器并且电池组与充电器通讯成功后，充电器获得电池组的基本参数信息，充电器中的mcu根据电池组的基本参数信息确定本次充电的最大充电电压值为42和最大充电电流值6.5a。因此，在充电过程中需要将输出电压调至42v，充电电流限制在6.5a。
[0094]
b.获取电池当前的输出电压值和温度值，比如获得的当前电池电压为25v/5℃，由于此时温度较低，mcu根据获取到的电池输出电压值和温度值判定电池满足预设的第一充电条件，此时mcu将充电电流值修正为2.6a，然后打开输出通道给电池进行充电。
[0095]
c.充电15分钟后，电池电压约为25.2v，电池温度上升至10℃，此时电池温度上升，mcu判断电池满足预设的第二充电条件，此时充电器的mcu调整输出电流至6.5a，电池为大电流快速充电阶段。
[0096]
d.充电1.5h后，电池电压为41.8v，电池输出电压较大，表示即将充满，mcu判断电池满足预设的第一充电条件，将充电电流逐步降至500ma。
[0097]
e.此时电池bms板已达到充满的状态(soc100％),判断电池满足预设的充电结束条件，充电器的mcu关断输出，充电结束。
[0098]
实施例三：
[0099]
本实施例提供一种具有自适应充电功能的充电器，如图3，其包括：存储器401和处理器402。
[0100]
其中，存储器401用于存储程序，处理器402用于通过执行存储器存储的程序以实现如实施例一提供自适应充电方法。具体的，在充电器接入电池时，充电器通过数据读取电池的基本参数信息以及状态参数，根据基本参数信息和状态参数判断该电池的方式，以输出适配的充电电流对电池进行充电。
[0101]
实施例四：
[0102]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，其包括程序，程序能够被处理器执行以实现如实施例一提供自适应充电方法。
[0103]
本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。
[0104]
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。