CN119400986A - 一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，该方法包括如下步骤：S1：初始化硬件和参数，并获取当前环境温度、电池温度和电池状态；S2：设置充电参数，所述充电参数包括初始充电电流、温度墙温度和电流减速比例参数；S3：实时获取电池温度和电池状态，采用比例减速策略，多次降低充电电流，直到触发充电截止判断条件；S4：结束充电。本发明在充电中，各阶段充电电流依据设定的比例逐渐降低，直到电池充电结束，以此保证电池所接受的能量达到饱和，同时，防止温度过高对电池寿命的影响。

Description

一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，尤其涉及一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法。

背景技术

对于镍氢电池的快速充电管理，目前常用恒流充电的方式进行充电，由于镍氢电池电压不随电量线性变化，且受温度、充电电路影响波动较大没有特定的满电电压，所以常用单位时间内温升（dT/dt)和充满时电压略微下降（-dV）作为充满判定的方式。

上述对于镍氢电池充电判定的方法的前提都需要良好的散热环境，或电池附近没有较为明显的发热源；镍氢电池在充电临近结束时能量无法全部充入，多余的能量会以发热的形式耗散导致温升。在散热不佳的设备中，电池的温度会受前述影响快速上升，从而导致电池的充电效率下降，无法正常充满电池甚至损坏电池，降低电池的寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，以解决如何提高电池寿命的问题。

本发明是采用以下技术方案实现的：一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，包括如下步骤：

S1：初始化硬件和参数，并获取当前环境温度、电池温度和电池状态；

S2：设置充电参数，所述充电参数包括初始充电电流、温度墙温度和电流减速比例参数；

S3：实时获取电池温度和电池状态，采用比例减速策略，多次降低充电电流，直到触发充电截止判断条件；

S4：结束充电。

进一步的，步骤S1具体为：通过温度采集装置，获取环境温度和电池温度；通过功率变换装置获取电池状态，包括电池电压。

进一步的，所述初始充电电流是根据环境温度进行设定的，当环境温度低于预设值时，采用大电流参数充电；当环境温度高于预设值时，采用小电流参数充电。

进一步的，所述温度墙温度是充电过程中的控制触发条件，具体是通过环境温度或固定温度的方式进行设定的，其中，通过环境温度进行设定具体为：根据当前环境温度进行设定，以当前环境温度为基准，以预设固定温升温度为温升条件作为温度墙温度；通过固定温度进行设定具体为：基于电池参数采用固定温度值作为温度墙温度。

进一步的，所述电流减速比例参数的范围为0.5~0.9。

进一步的，所述比例减速策略为：第一充电阶段，使用初始电流对电池快速充电，当电池温度达到温度墙温度时，根据电流减速比例参数降低充电电流，依次进入第二充电阶段、第三充电阶段、……、第n充电阶段。

进一步的，第一充电阶段、第二充电阶段、第三充电阶段、……、第n充电阶段中，每个充电阶段的充电电流均为恒流，且下一阶段的充电电流为前一阶段充电电流乘以电流减速比例参数。

进一步的，每个充电阶段的电流减速比例参数是相同的或是不同。

进一步的，所述充电截止判断条件包括充电速度低于预设值，或充入电池的能量达到设定的最大充电电量。

本发明的有益效果在于：本发明在充电中，各阶段充电电流依据设定的比例逐渐降低，直到电池充电结束，以此保证电池所接受的能量达到饱和，同时，防止温度过高对电池寿命的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明流程图；

图2为充电电流随充电时间的变化图；

图3为电池温度随充电时间的变化图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图1，一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，包括如下步骤：

初始化阶段，启动温度采集装置，获取环境温度和电池温度；启动功率变换装置获取电池电压。

充电前准备，根据初始化阶段获取的环境温度和电池温度、电池电压、充电设备的状态，设置初始充电电流，根据环境温度进行设定，当环境温度低于某设定值时（如5℃），采用较大电流参数，当环境温度高于某设定值时（如30℃），采用较小电流参数。

设置温度墙温度（提出了一个“温度墙”的概念，此处的温度墙不同于其他充电方法中的安全保障手段，而是充电过程中的控制触发条件），所述温度墙温度设置有两种方式，第一种，根据当前环境温度进行设定，以当前环境温度为基准，以某一固定温升温度（如25℃）为温升条件作为温度墙温度；第二种，基于电池参数采用固定温度值作为温度墙温度。

设置电流降速比例参数(典型范围：0.5~0.9）。

充电过程，实时对电池的温度、电压和电流进行监测；在第一充电阶段，使用初始电流对电池快速充电，当电池温度触碰到温度墙温度时，根据电流降速比例参数降低充电电流，依次进入第二充电阶段、第三充电阶段、……、第n充电阶段；重复上述过程，直到触发截止判断条件。充电电流随充电时间变化趋势如图2所示；电池温度随充电时间的变化趋势如图3所示。

充电结束阶段，当充电速度低于某个设定值、电池电压出现下降到达阈值或到达设定的最大充电电量，即为充电截止判断条件；在判断条件触发后，充电停止，进入待机状态，充电结束。

本发明还提供了一种充电系统，该充电系统的的硬件架构至少应由电池组、温度采集装置、功率变换装置、主控制器构成。所述电池组为由单节镍氢电池或多节镍氢电池通过串联、并联等连接方式构成的电池组合。所述温度采集装置包含对温度敏感型的温变器件，自身特性随温度变化而变化，温度敏感型器件具有比较宽范围的温度感知能力，且在感知范围内需要具有良好的线性变化关系，装置依据温度敏感型器件对温度变化的输出进行电压变化采集得到，同时，装置会对采集的数据进行初步处理的。所述功率变换装置为功率变换器，同时拓扑具有双向功率变换的能力，包括升压变换和降压变换，功率变换器能够实现电流可实时调整的恒流输出；为尽可能降低电池在充电过程中的发热现象，此功率变换器输出具有较低的纹波。所述主控制器为由单片机、嵌入式系统或其他可编程系统构建的控制系统，该系统可以读取温度采集装置采集到的温度数据，并根据采集到的温度数据实时控制功率变换装置的输出功率。

充电系统的充电方法为：根据电池的初始状态、环境温度和充电设备的状态设定电池在第一充电阶段的充电电流，使用基于预设的降速比例电流分阶段对电池进行恒流充电；其中，电池的充电过程依次包括第一充电阶段、第二充电阶段、第三充电阶段、第四充电阶...第n阶段，且所述第一充电阶段的充电电流﹥所述第二充电阶段的充电电流﹥所述第三充电阶段的充电电流﹥所述第四充电阶段的充电电流﹥...﹥所述第n充电阶段的充电电流。其中，第n充电阶段的充电电流=第n-1充电阶段的充电电流*电流降速比例参数。电流降速比例参数为在充电过程中电池温度达到温度墙温度后对充电电流降速调节的参数(典型范围：0.5-0.9），比如在每个阶段，将电流降速比例参数均设置为0.8；或者在第一充电阶段将电流降速比例参数设置为0.9，在第二充电阶段将电流降速比例参数设置为0.8等，本领域技术人员可以根据实际情况对各充电阶段的电流降速比例参数进行设定，本申请可不对各充电阶段的电流降速比例参数的具体设置进行限定。

本发明在电池的充电过程中采用电池温度作为控制的主要参数依据所充电的电池的温度，对电池充电阶段进行切换；所述充电阶段，至少存在3个阶段以上，具体阶段数量根据电池的状态和降速比例参数进行调节和控制。

本发明的充电电流，为对电池充电的电流，由功率变换装置提供的能量；在充电阶段，电池的充电电流为恒流，采用闭环控制调节；电流在每阶段根据降速比例参数进行调节，即下一阶段的电流为前一阶段电流*降速比例参数；在各阶段是依据设定的参数比例逐渐减小，在各阶段内充电电流恒定。本发明各阶段充电电流依据设定的比例逐渐降低，直到电池充电结束，以此保证电池所接受的能量达到饱和，同时，防止温度过高对电池寿命的影响。

对于前述的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请所必须的。

上述实施例中，描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：初始化硬件和参数，并获取当前环境温度、电池温度和电池状态；

S2：设置充电参数，所述充电参数包括初始充电电流、温度墙温度和电流减速比例参数；

S3：实时获取电池温度和电池状态，采用比例减速策略，多次降低充电电流，直到触发充电截止判断条件；

S4：结束充电。

2.如权利要求1所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，步骤S1具体为：通过温度采集装置，获取环境温度和电池温度；通过功率变换装置获取电池状态，包括电池电压。

3.如权利要求2所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，所述初始充电电流是根据环境温度进行设定的，当环境温度低于预设值时，采用大电流参数充电；当环境温度高于预设值时，采用小电流参数充电。

4.如权利要求3所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，所述温度墙温度是充电过程中的控制触发条件，具体是通过环境温度或固定温度的方式进行设定的，其中，通过环境温度进行设定具体为：根据当前环境温度进行设定，以当前环境温度为基准，以预设固定温升温度为温升条件作为温度墙温度；通过固定温度进行设定具体为：基于电池参数采用固定温度值作为温度墙温度。

5.如权利要求4所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，所述电流减速比例参数的范围为0.5~0.9。

6.如权利要求5所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，所述比例减速策略为：第一充电阶段，使用初始电流对电池快速充电，当电池温度达到温度墙温度时，根据电流减速比例参数降低充电电流，依次进入第二充电阶段、第三充电阶段、……、第n充电阶段。

7.如权利要求6所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，第一充电阶段、第二充电阶段、第三充电阶段、……、第n充电阶段中，每个充电阶段的充电电流均为恒流，且下一阶段的充电电流为前一阶段充电电流乘以电流减速比例参数。

8.如权利要求7所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，每个充电阶段的电流减速比例参数是相同的或是不同。

9.如权利要求8所述的一种基于温度比例降速的镍氢电池充电方法，其特征在于，所述充电截止判断条件包括充电速度低于预设值，或充入电池的能量达到设定的最大充电电量。