[发明专利]一种高精度电池组充电剩余时间估算方法及系统

说明书

本发明涉及一种高精度电池组充电剩余时间估算方法及系统，通过对电池组充电过程进行分阶段处理并设定温度阈值，结合电池组热模型对电池充电过程中的温度预测，针对不同恒流恒压充电阶段准确估计出剩余充电时间，提高了电池组充电时间预测的准确性。

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种高精度电池组充电剩余时间估算方法及系统。

背景技术

随着电池技术的不断发展，可充电电池正得到越来越广泛的应用，无论是手机、可穿戴设备还是汽车等领域都在广泛而大量的使用可充电电池。可充电电池在为生活带来极大便利的同时也必然带来对电池充电这一必须操作。在充电过程中，最主要影响使用体验的就是充电时间，用户自然希望能够准确得知设备剩余充电时间从而能够从容安排。然而目前对于待充电设备充电时的剩余充电时间还没有具体而可靠的方法来进行估算，只能依靠剩余充电电量除以充电电流来粗略估计。使用这种粗略估计的方法在理想状况下能够得到较接近充电时间，但在实际充电过程中，随着电池自身的升温，充电电流将会随之减小，从而导致多次计算的剩余充电时间并不会如预想的一样随充电时间增加线性减少，极端情况甚至会出现越充电剩余时间越多的反馈。

由于在制作过程中的工艺等原因，即使是同批次、同型号的电池，也存在容量、内阻等方面的差异，并且在长期的使用过程中，连续的充放电循环也会导致电池间的差异越来越大，进而导致电池组充电时的不一致。另一方面，随着生活水平的提高，各领域都需要更加精确的时间控制，所以对于电池充电剩余时间的精确估算有着重要的意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种高精度电池组充电剩余时间估算方法及系统，通过建立电池生热模型预测电池充电过程温度升高以及对应的充电电流减小值，针对不同恒流恒压充电阶段准确估计出剩余充电时间。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案包括：

一种高精度电池组充电剩余时间估算方法，包括以下步骤：

A、基于充电过程中的充电参数建立电池组充电热仿真模型库文件进而得到电池组充电生热模型，并基于牛顿冷却定律得边界条件得到电池组充电散热模型，结合电池组充电生热模型和电池组充电散热模型建立电池组热模型；

B、通过电池组使用的历史情况估算电池组开始充电时的荷电状态，所述历史情况包括电池组放电时间、当前电压、开路电压、放电电流；

C、根据电池组开始充电时的荷电状态以及电池组总安时数计算电池组待充电安时数；

D、根据电池组电池单体电压变化将充电过程分为恒流阶段与恒压阶段；所属恒流阶段为电池电压未达到电池单体电压充满时最大电压的充电阶段；所述恒压阶段为电池电压达到电池单体电压充满时最大电压后的充电阶段；

E、结合步骤A所得电池组热模型预测电池组恒流阶段充电时温度上升值进而计算恒流阶段充电时间；

F、利用恒压阶段电流下降曲线计算恒压阶段充电时间；

G、根据获得的恒流阶段充电时间和恒压阶段充电时间采用分段积分法累加计算电池组剩余充电时间。

进一步地，所述步骤A包括以下分步骤：

A1、根据实际充电试验中的充电电压、充电电流、充电时间、电池组内各点温度建立电池组充电热仿真模型库文件；

A2、通过电池组充电热仿真模型库文件结合由正负极耳单位体积的生热速率所构建的电池单体生热速率模型建立电池组充电生热模型，所述电池组充电生热模型通过电池组的充电电压、充电电流和充电时间计算电池组温度；

A3、通过牛顿冷却定律得边界条件得到电池组充电散热模型；

A4、结合联立电池组充电生热模型以及电池组充电散热模型得到电池组热模型。