锂电池充电控制方法、装置和系统及电池管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种锂电池充电控制方法、装置和系统及电池管理系统，其中，锂电池充电控制方法包括：检测锂电池的参数；根据参数计算锂电池的充电电流；控制充电机按照充电电流对锂电池充电。通过本发明，解决了现有技术中锂电池容易因过充而导致缩短锂电池使用寿命的问题，达到了提高锂电池使用寿命的效果。
【专利说明】锂电池充电控制方法、装置和系统及电池管理系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂电池领域，具体而言，涉及一种锂电池充电控制方法、装置和系统及 电池管理系统。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池具有单体工作电压高、体积小、质量轻、能量密度高、循环使用寿命长、 自放电电流小、无记忆效应、无污染和性价比高等优点，近年来，锂离子电池的产量快速发 展，应用领域不断扩大，已成为21世纪具有重要意义的高新技术产品。锂离子电池的放电 曲线很平坦，可以在电池的整个放电期间内产生稳定的功率，因此，锂离子电池成为车用动 力电池的首选。但同时锂离子电池的缺点也非常明显，那就是比较"娇气"，对温度、电流和 电压都有严格要求，稍不小心，就可能导致电池受损、报废，甚至燃烧、爆炸，造成生命财产 的严重损失。
[0003] 电动汽车对锂电池的要求更高，原因是：（1)需要容量大；（2)大量串并联使用；
[3] 电池的工作电流大且变化迅速；（4)工作环境恶劣，包括道路颠簸和散热条件有限等。 由于在生产和使用电池过程中。单体电池之间会因为初始容量、发热以及自放电等不完全 相同而导致实际容量的差异，且容量越低的电池在使用过程中越容易出现过充电和过放 电，容量衰减越严重，表现出正反馈，使得电池的一致性越来越差；为了达到均衡的效果，均 衡器的容量、体积和质量都大，这与车辆空间以及高的运行效率之间形成矛盾。
[0004] 对于锂离子电池而言，过充电会使得电池的电解液分解，产生的气体压力增加、电 池的温度迅速上升。继续充电会导致电池的隔膜热闭合、隔膜溶解、电池的正负极断路大量 发热，使得电池着火甚至爆炸，损毁电池。
[0005] 针对相关技术中锂电池容易因过充而导致缩短锂电池使用寿命的问题，目前尚未 提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0006] 本发明的主要目的在于提供一种锂电池充电控制方法、装置和系统及电池管理系 统，以解决现有技术中锂电池容易因过充而导致缩短锂电池使用寿命的问题。
[0007] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了 一种锂电池充电控制方法。
[0008] 根据本发明的锂电池充电控制方法包括：检测锂电池的参数；根据所述参数计算 所述锂电池的充电电流；以及控制充电机按照所述充电电流对所述锂电池充电。
[0009] 进一步地，所述锂电池包括η个锂电池单体，其中：检测锂电池的参数包括：检测 所述锂电池单体Li的参数Ci，i依次取1至η ;根据所述参数计算所述锂电池的充电电流 包括：根据所述参数Ci计算所述锂电池单体Li的充电电流Ii ;控制充电机按照所述充电 电流对所述锂电池充电包括：控制所述充电机按照充电电流Imin对每个所述锂电池单体 进行充电，其中，所述充电电流Imin为充电电流Il至充电电流In中最小的充电电流。
[0010] 进一步地，所述参数包括电流、电压、温度、荷电状态和电池容量，根据所述参数计 算所述锂电池的充电电流包括：根据所述温度计算温度补偿系数kt;根据所述荷电状态计 算荷电状态补偿系数kS()。；根据修正系数ksrai和电流补偿系数ksra2计算电池健康系数k sra， 其中，所述修正系数ks;>Mi =QQ1J，Q为所述锂电池的电池容量，Qr为所述锂电池的额定容 量，所述电流补偿系数ksra2 = k IT°_5, k为所述锂电池的特性系数，R为所述锂电池的电阻； 以及根据所述温度补偿系数kt、所述荷电状态补偿系数kS(K、所述电池健康系数ksra、所述锂 电池的额定容量A和倍率系数k。确定所述锂电池的所述充电电流。
[0011] 进一步地，根据所述温度补偿系数kt、所述荷电状态补偿系数kS()。、所述电池健康 系数kSffl、所述锂电池的额定容量A和倍率系数k。确定所述锂电池的充电电流包括：按照 公式I = kAktksa;kS()H计算所述充电电流。
[0012] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了 一种锂电池充电控制装置。
[0013] 根据本发明的锂电池充电控制装置包括：测量单元，用于检测锂电池的参数；计 算单元，用于根据所述参数计算所述锂电池的充电电流；以及控制单元，用于控制充电机按 照所述充电电流对所述锂电池充电。
[0014] 进一步地，所述锂电池包括η个锂电池单体，其中：所述测量单元包括测量模块， 用于检测所述锂电池单体Li的参数Ci，i依次取1至η ;所述计算单元包括第一计算模块， 用于根据所述参数Ci计算所述锂电池单体Li的充电电流Ii ;所述控制单元包括控制模 块，用于控制所述充电机按照充电电流Imin对每个所述锂电池单体进行充电，其中，所述 充电电流Imin为充电电流Il至充电电流In中最小的充电电流。
[0015] 进一步地,所述参数包括电流、电压、温度、荷电状态和电池容量,所述计算单元包 括：第二计算模块，用于根据所述温度计算温度补偿系数k t ;第三计算模块，根据所述荷电 状态计算荷电状态补偿系数kS(K ;第四计算模块，用于根据修正系数ksm和电流补偿系数 kSQH2计算电池健康系数kSffl，其中，所述修正系数kSOT1 = QQf1，Q为所述锂电池的电池容量， Qr为所述锂电池的额定容量，所述电流补偿系数ksra2 = k IT°_5，k为所述锂电池的特性系数， R为所述锂电池的电阻；第五计算模块，用于根据所述温度补偿系数kt、所述荷电状态补偿 系数kS()C、所述电池健康系数k Sffl、所述锂电池的额定容量A和倍率系数k。确定所述锂电池 的所述充电电流。
[0016] 进一步地，所述第五计算模块按照公式I = k^ktk^k^计算所述充电电流。
[0017] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了 一种锂电池充电控制系统。
[0018] 根据本发明的锂电池充电控制系统包括：锂电池；以及锂电池充电控制装置，所 述锂电池充电控制装置为上述内容所提供的任一项所述的锂电池充电控制装置。
[0019] 为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电池管理系统。
[0020] 根据本发明的锂电池充电控制系统包括：锂电池，具有多个锂电池单体；锂电池 充电控制装置，所述锂电池充电控制装置为上述内容所提供的任一项所述的锂电池充电控 制装置；以及均衡装置，用于在所述锂电池充电控制装置的控制下均衡所述多个锂电池单 体之间的电压。
[0021] 在本发明中，采用检测锂电池的参数；根据参数计算锂电池的充电电流；以及控 制充电机按照充电电流对锂电池充电。通过首先根据检测到的锂电池的参数计算出适合对 锂电池充电的电流，进而控制充电机按照上述电流进行充电，也就是可以根据锂电池的状 态参数，及时调整适合对其进行充电的电流，避免了不顾锂电池本身的性能情况，一直按照 固定的预设电流对锂电池进行充电导致的过充电的问题，解决了现有技术中锂电池容易因 过充而导致缩短锂电池使用寿命的问题，达到了提高锂电池使用寿命的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023] 图1是根据本发明实施例的锂电池充电控制方法的流程图；
[0024] 图2是根据本发明优选实施例的锂电池充电控制方法的流程图；
[0025] 图3是根据本发明实施例的锂电池充电控制装置的示意图；
[0026] 图4是根据本发明实施例的电池管理系统的示意图；以及
[0027] 图5是根据本发明优选实施例的电池管理系统的示意图。
【具体实施方式】
[0028] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的 附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是 本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范 围。
[0029] 需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、"第 二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用 的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或 描述的那些以外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意图在于 覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限 于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产 品或设备固有的其它步骤或单元。
[0030] 实施例1
[0031] 根据本发明实施例，提供了一种可以用于实施本申请装置实施例的方法实施例， 需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系 统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处 的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0032] 根据本发明实施例，提供了一种锂电池充电控制方法，图1是根据本发明实施例 的锂电池充电控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括步骤S102至步骤S106 :
[0033] S102 :检测锂电池的参数，该参数可以包括电流、电压、温度和荷电状态等。
[0034] S104:根据参数计算锂电池的充电电流，根据检测到的参数计算出，在对锂电池进 行充电时，适合其的电流。
[0035] S106 :控制充电机按照充电电流对锂电池充电。
[0036] 在本发明实施例中，首先根据检测到的锂电池的参数计算出适合对锂电池充电的 电流，进而控制充电机按照上述电流进行充电，也就是可以根据锂电池的状态参数，及时调 整适合对其进行充电的电流，避免了不顾锂电池本身的性能情况，一直按照固定的预设电 流对锂电池进行充电导致的过充电的问题，解决了现有技术中锂电池容易因过充而导致缩 短锂电池使用寿命的问题，达到了提高锂电池使用寿命的效果。
[0037] 优选地，锂电池包括η个锂电池单体，检测锂电池的参数包括：检测锂电池单体Li 的参数Ci，i依次取1至n，S卩，检测每个锂电池单体的参数；根据参数计算锂电池的充电电 流包括：根据参数Ci计算锂电池单体Li的充电电流Ii，S卩，分别计算出每个锂电池单体的 充电电流；控制充电机按照充电电流对锂电池充电包括：控制充电机按照充电电流Imin对 每个锂电池单体进行充电,其中，充电电流Imin为充电电流Il至充电电流In中最小的充 电电流，即，在计算出每个锂电池单体的充电电流后，按照得出的充电电流中的最小值对η 个锂电池单体进行充电。
[0038] 在本发明实施例中，根据每个锂电池单体的参数，分别计算出其相对应的充电电 流，进而按照计算出的充电电流中的最小值对每个锂电池单体进行充电，考虑到了每个锂 电池单体的情况，避免了充电电流高于充电电流中的最小值而超出锂电池单体的承受能 力，导致锂电池整体损坏的问题。
[0039] 具体地，检测到的锂电池的参数包括电流、电压、温度、荷电状态和电池容量，根据 参数计算锂电池的充电电流包括步骤1-1至步骤1-4 :
[0040] 步骤1-1:根据温度计算温度补偿系数kt，具体的可以按照如下公式计算温度补偿 系数k t :
[0041]
【权利要求】
1. 一种锂电池充电控制方法，其特征在于，包括： 检测锂电池的参数； 根据所述参数计算所述锂电池的充电电流；以及 控制充电机按照所述充电电流对所述锂电池充电。
2. 根据权利要求1所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，所述锂电池包括n个锂电 池单体，其中： 检测锂电池的参数包括：检测所述锂电池单体Li的参数Ci，i依次取1至n ; 根据所述参数计算所述锂电池的充电电流包括：根据所述参数Ci计算所述锂电池单 体Li的充电电流Ii ; 控制充电机按照所述充电电流对所述锂电池充电包括：控制所述充电机按照充电电流 Imin对每个所述锂电池单体进行充电，其中，所述充电电流Imin为充电电流11至充电电流 In中最小的充电电流。
3. 根据权利要求1所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，所述参数包括电流、电 压、温度、荷电状态和电池容量，根据所述参数计算所述锂电池的充电电流包括： 根据所述温度计算温度补偿系数kt ; 根据所述荷电状态计算荷电状态补偿系数kS()。； 根据修正系数ksm和电流补偿系数ksra2计算电池健康系数kSffl，其中，所述修正系数 kSQH1 =QQ^，Q为所述锂电池的电池容量，Qr为所述锂电池的额定容量，所述电流补偿系数 ksra2 = k IT°_5, k为所述锂电池的特性系数，R为所述锂电池的电阻；以及 根据所述温度补偿系数kt、所述荷电状态补偿系数kS(K、所述电池健康系数ksra、所述锂 电池的额定容量A和倍率系数k。确定所述锂电池的所述充电电流。
4. 根据权利要求3所述的锂电池充电控制方法，其特征在于，根据所述温度补偿系数 kt、所述荷电状态补偿系数kS()。、所述电池健康系数kSffl、所述锂电池的额定容量A和倍率系 数k。确定所述锂电池的充电电流包括：按照公式I = kAktksa；ksra计算所述充电电流。
5. -种锂电池充电控制装置，其特征在于，包括： 测量单元，用于检测锂电池的参数； 计算单元，用于根据所述参数计算所述锂电池的充电电流；以及 控制单元，用于控制充电机按照所述充电电流对所述锂电池充电。
6. 根据权利要求5所述的锂电池充电控制装置，其特征在于，所述锂电池包括n个锂电 池单体，其中： 所述测量单元包括测量模块，用于检测所述锂电池单体Li的参数Ci，i依次取1至n ; 所述计算单元包括第一计算模块，用于根据所述参数Ci计算所述锂电池单体Li的充 电电流Ii ; 所述控制单元包括控制模块，用于控制所述充电机按照充电电流Imin对每个所述锂 电池单体进行充电，其中，所述充电电流Imin为充电电流Il至充电电流In中最小的充电 电流。
7. 根据权利要求5所述的锂电池充电控制装置，其特征在于，所述参数包括电流、电 压、温度、荷电状态和电池容量，所述计算单元包括： 第二计算模块，用于根据所述温度计算温度补偿系数kt; 第三计算模块，根据所述荷电状态计算荷电状态补偿系数ks(K; 第四计算模块，用于根据修正系数ksral和电流补偿系数ksra2计算电池健康系数k sra，其 中，所述修正系数1%)111 =QQf1，Q为所述锂电池的电池容量，Qr为所述锂电池的额定容量， 所述电流补偿系数ksra2 = k IT°_5, k为所述锂电池的特性系数，R为所述锂电池的电阻； 第五计算模块，用于根据所述温度补偿系数kt、所述荷电状态补偿系数kS()。、所述电池 健康系数kSffl、所述锂电池的额定容量A和倍率系数k。确定所述锂电池的所述充电电流。
8. 根据权利要求7所述的锂电池充电控制装置，其特征在于， 所述第五计算模块按照公式I = 计算所述充电电流。
9. 一种锂电池充电控制系统，其特征在于，包括： 锂电池；以及 锂电池充电控制装置，所述锂电池充电控制装置为权利要求5至8中任一项所述的锂 电池充电控制装置。
10. -种电池管理系统，其特征在于，包括： 锂电池，具有多个锂电池单体； 锂电池充电控制装置，所述锂电池充电控制装置为权利要求5至8中任一项所述的锂 电池充电控制装置；以及 均衡装置，用于在所述锂电池充电控制装置的控制下均衡所述多个锂电池单体之间的 电压。
【文档编号】H02J7/00GK104333068SQ201410610513
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】马龙飞, 陈艳霞, 迟忠君, 宫成, 时锐, 李香龙, 张宝群, 焦然, 孟颖 申请人:国家电网公司, 国网北京市电力公司