CN118610619A - 一种电池充电控制方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池充电控制方法、设备及存储介质，将充电区间划分为多个充电子区间，以电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池在不同荷电状态及温度条件下表示电池的析锂安全边界的最大允许充电倍率或电池的最大允许温度为约束条件对目标函数的解进行优化，在最短化充电时长的基础上，降低了电池的温升，避免电池充电析锂，提高了充电安全性。

Description

一种电池充电控制方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电池充电技术，尤其涉及一种电池充电控制方法、设备及存储介质。

背景技术

目前，可充电电池的充电方式大多采用恒流恒压充电，即充电过程大致分为两个阶段，在第一阶段以恒定大电流充电，充电电压逐渐升高，当充电电压达到预定值时，进入第二阶段，进行恒压充电，充电电流逐渐减小，直至充电电流小于预设值，充电结束。

现有的充电方式的充电时间过长，无法满足用户的快充需求。而如果全程采用大电流快充，虽然可以缩短充电时间，但是，快速充电会带来电池温度的快速上升，造成电池不可逆的损伤，甚至导致电池自燃。

发明内容

本发明提供一种电池充电控制方法、设备及存储介质，以缩短充电时间，降低电池的温升，提高充电安全性。

第一方面，本发明提供了一种电池充电控制方法，包括：

获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由所述初始荷电状态和所述目标荷电状态构成的充电区间；

将所述充电区间划分为多个充电子区间；

针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数；

对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流；

按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电。

可选的，针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数，包括：

令每一所述充电子区间的充电电流为恒定值，构建反映所述充电子区间的充电时间与所述充电子区间的充电电流之间的关系的第一表达式；

基于所述电池发热时的热量平衡关系构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的充电电流、所述充电子区间的充电时间和所述充电子区间的温度之间的关系的第二表达式；

基于比热公式构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的温度之间的关系的第三表达式；

联立所述第一表达式、所述第二表达式和所述第三表达式，得到反映所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数的第四表达式；

联立所述第四表达式和所述第一表达式，得到所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数；

对所有所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数进行累加，得到所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数。

可选的，所述第一表达式为：

所述第二表达式为：

所述第三表达式为：

Q(i)＝(T(i)-T(i-1))C_pm

其中，t(i)为第i个充电子区间的充电时间，ΔSOC(i)为第i个充电子区间的荷电状态变化量，Cap为所述电池的总容量，I(i)为第i个充电子区间的充电电流，Q(i)为第i个充电子区间内所述电池的吸热量，R为所述电池的内阻，T(i)为第i个充电子区间结束位置的结束温度，T(i-1)为第i个充电子区间起始位置的起始温度，也是第i-1个充电子区间结束位置的结束温度，为第i个充电子区间内充电电压对温度的导数，P(i)为所述电池的散热功率，C_p为所述电池的比热容，m为所述电池的质量。

可选的，所述电池采用液冷的方式进行散热，所述电池的散热功率为：

P(i)＝R_T(T(i)-Tc)

其中，R_T为所述电池与冷却液之间的总体换热热阻，Tc为冷却液的温度。

可选的，所述第四表达式为：

可选的，所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数为：

所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数为：

t(tot)为所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间，n为所述充电子区间的总数量。

可选的，对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流，包括：

预先在不同温度下，对不同的荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许充电倍率；

以所述最大允许充电倍率为边界，确定所述目标函数的可行域；

在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的温度赋予初始值；

判断所述可行解是否为最优解；

若是，则将所述可行解中各所述充电子区间的温度的初始值作为各所述充电子区间的温度；

若否，则按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解；

基于所述充电子区间的温度的最优解，以及所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，计算所述充电子区间的充电电流；

或，

预先在不同充电倍率下，对不同荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许温度；

以所述最大允许温度为边界，确定所述目标函数的可行域；

在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的充电电流赋予初始值；

判断所述可行解是否为最优解；

若是，则将所述可行解中各所述充电子区间的充电电流的初始值作为各所述充电子区间的充电电流；

若否，则按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解。

可选的，在基于所述充电子区间的温度，计算所述充电子区间的充电电流之后，还包括：

对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线；

在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标关系曲线；

在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

基于所述实时荷电状态从所述目标关系曲线计算目标充电电流；

采用所述目标充电电流对所述电池进行充电；

或，

对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线；

计算所述关系直线的斜率作为充电倍率斜率；

基于所述关系直线上初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流计算平均充电倍率；

将所述充电倍率斜率和所述平均充电倍率写入所述电池的电池管理系统中；

在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率；

在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流；

采用所述目标充电电流对所述电池进行充电。

可选的，基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流，计算公式如下：

其中，I(t)为目标充电电流，k为目标充电倍率斜率，SOC为实时荷电状态，SOC(0)为初始荷电状态，SOC(1)为目标荷电状态，midSOC为初始荷电状态和目标荷电状态之间的中值，C(avg)为目标平均充电倍率。

可选的，按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电，包括：

检测所述电池当前的内阻值；

判断所述电池当前的内阻值是否大于预设内阻值；

在所述电池当前的内阻值大于预设内阻值时，将所述充电子区间的充电电流乘以修正系数а，得到修正电流，其中，0＜а＜1；

按照每一所述充电子区间的修正电流对所述电池进行充电。

第二方面，本发明还提供了一种电池充电控制装置，包括：

充电区间确定模块，用于获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由所述初始荷电状态和所述目标荷电状态构成的充电区间；

区间划分模块，用于将所述充电区间划分为多个充电子区间；

函数构建模块，用于针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数；

优化计算模块，用于对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流；

充电控制模块，用于按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电。

第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明第一方面提供的电池充电控制方法。

第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面提供的电池充电控制方法。

第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现如本发明第一方面提供的电池充电控制方法。

本发明提供的电池充电控制方法，获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由初始荷电状态和目标荷电状态构成的充电区间，将充电区间划分为多个充电子区间，针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数，并确定电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，对于目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许充电倍率或电池的最大允许温度为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流，按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电。本发明将充电区间划分为多个充电子区间，以电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池在不同荷电状态及温度条件下表示电池的析锂安全边界的最大允许充电倍率或电池的最大允许温度为约束条件对目标函数的解进行优化，在最短化充电时长的基础上，降低了电池的温升，避免电池充电析锂，提高了充电安全性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电池充电控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种充电区间的划分示意图；

图3为本发明实施例提供的在不同温度及荷电状态下测得的最大允许充电倍率表格；

图4为本发明实施例提供的另一种电池充电控制方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种充电电流与荷电状态的关系曲线图；

图6为本发明实施例提供的充电电流与充电时间的关系曲线与现有技术的充电电流与充电时间的关系曲线对比图；

图7为本发明实施例提供的荷电状态与充电时间的关系曲线与现有技术的荷电状态与充电时间的关系曲线对比图；

图8为本发明实施例提供的温度与充电时间的关系曲线与现有技术的温度与充电时间的关系曲线的对比图；

图9为本发明实施例提供的电池充电控制装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

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。

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。

图1为本发明实施例提供的一种电池充电控制方法的流程图，本实施例对充电电流进行优化，以实现缩短充电时间的目的，该方法可以由本发明实施例提供的电池充电控制装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现，通常配置于电子设备中，如图1所示，该电池充电控制方法包括如下步骤：

S101、获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由初始荷电状态和目标荷电状态构成的充电区间。

在本发明实施例中，电池可以是为车辆提供动力的动力电池，也可以是其他可充电电池，本发明实施例在此不做限定。在本发明实施例中，电池的电池管理系统可以检测电池是否接入充电接口，在检测到电池接入充电接口时，获取电池当前的初始荷电状态SOC(0)和用户设定的目标荷电状态SOC(1)，并确定由初始荷电状态SOC(0)和目标荷电状态SOC(1)构成的充电区间(即初始荷电状态SOC(0)和目标荷电状态SOC(1)之间的充电区间)。示例性的，目标荷电状态SOC(1)可以为用户每次充电时设定的荷电状态，也可以是电池出厂时预设的荷电状态，本发明实施例在此不做限定。

S102、将充电区间划分为多个充电子区间。

图2为本发明实施例提供的一种充电区间的划分示意图，如图2所示，图中曲线表示现有技术中，将电池从初始荷电状态SOC(0)充电至目标荷电状态SOC(1)过程中，充电电流随电池荷电状态变化的变化曲线。在本发明实施例中，将上述由初始荷电状态SOC(0)和目标荷电状态SOC(1)构成的充电区间划分为多个充电子区间。在本发明实施例中，各充电子区间的荷电状态的增加量ΔSOC(i)可以相同，即将充电区间等间距划分为多个充电子区间，每个充电子区间的荷电状态的增加量均为ΔSOC。需要说明的是，在本发明的其他一些实施例中，各充电子区间ΔSOC(i)的荷电状态的增加量也可以不相同，本发明实施例在此不做限定。

S103、针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数，并确定电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数。

在本发明实施例中，针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流I(i)与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间t(i)关于充电子区间的温度的关系函数，然后将各充电子区间的充电时间t(i)关于充电子区间的温度的关系函数累加，确定电池从初始荷电状态SOC(0)充电至目标荷电状态SOC(1)的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数。

在本发明的一些实施例中，充电子区间的荷电状态的增加量ΔSOC(i)非常小，即整个充电区间被划分为非常多个充电子区间，因此，可以认为每一充电子区间的充电电流I(i)是不变的，为恒定值。

上述步骤S103包括如下子步骤：

S1031、构建反映充电子区间的充电时间与充电子区间的充电电流之间的关系的第一表达式。

如上所述，每一充电子区间的充电电流I(i)为恒定值，则可以充电电流I(i)为变量，电池的总容量和充电子区间的荷电状态的增加量ΔSOC(i)为已知参数，构建反映充电子区间的充电时间t(i)与充电子区间的充电电流I(i)之间的关系的第一表达式。示例性的，第一表达式如下：

其中，Cap为电池的总容量。

S1032、基于电池发热时的热量平衡关系构建反映电池的吸热量与充电子区间的充电电流、充电子区间的充电时间和充电子区间的温度之间的关系的第二表达式。

电池在充电过程中会产生热量，产生的热量一部分被电池自身吸收，导致电池温度升高，另一部分逸散出去，构成热量平衡。因此，可以基于电池发热时的热量平衡关系构建反映电池的吸热量与充电子区间的充电电流、充电子区间的充电时间和充电子区间的温度之间的关系的第二表达式。

其中，电池的发热主要为电池的电流对电池内阻做工，因此，电池的发热功率按照Bernardi公式进行计算，因此，在第i个充电子区间内电池的发热量为：

其中，Q_g(i)为在第i个充电子区间内电池的发热量，T(i)为第i个充电子区间的结束位置的结束温度，为第i个充电子区间内充电电压对温度的导数。

在第i个充电子区间内电池的散热量的计算公式如下：

Q_o(i)＝P(i)·t(i)

其中，Q_o(i)为在第i个充电子区间内电池的散热量，P(i)为电池的散热功率。电池的散热功率取决于电池的散热冷却方式，在本发明实施例中，电池的散热冷却方式包括但不限于水冷、风冷、半导体制冷冷却等，本发明实施例在此不做限定。示例性的，可以基于电池的散热冷却方式，预先确定每个充电子区间对应的散热功率P(i)。

示例性的，在本发明一具体实施例中，以电池采用液冷的散热冷却方式为例，在第i个充电子区间内电池的散热功率为：

P(i)＝R_T(T(i)-Tc)

其中，R_T为电池与冷却液之间的总体换热热阻，Tc为冷却液的温度，示例性的，可以是冷却液的进口温度，也可以是冷却液进口和出口的平均温度，本发明实施例在此不做限定。

因此，基于电池发热时的热量平衡关系(即电池的吸热量等于电池的发热量减去电池的散热量)，可以得到反映电池的吸热量与充电子区间的充电电流、充电子区间的充电时间和充电子区间的温度之间的关系的第二表达式如下：

Q(i)为第i个充电子区间内电池的吸热量。

在本发明一具体实施例中，以电池采用液冷的散热冷却方式为例，将散热功率P(i)的表达式代入上述第二表达式，得到第二表达式为：

S1033、基于比热公式构建反映电池的吸热量与充电子区间的温度之间的关系的第三表达式。

电池的吸热量除了可以基于电池发热时的热量平衡关系计算外，还可以利用比热公式，基于电池的温度升高量进行计算。因此，在本发明实施例中，基于比热公式构建反映电池的吸热量与充电子区间的温度之间的关系的第三表达式。第三表达式如下：

Q(i)＝(T(i)-T(i-1))C_pm

其中，T(i-1)为第i个充电子区间起始位置的起始温度，也是第i-1个充电子区间结束位置的结束温度，C_p为电池的比热容，m为电池的质量。

S1034、联立第一表达式、第二表达式和第三表达式，得到反映充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数的第四表达式。

在本发明实施例中，联立第一表达式、第二表达式和第三表达式，得到反映充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数的第四表达式。具体的，联立第二表达式和第三表达式，得到第i个充电子区间的充电时间关于第i个充电子区间的温度之间的关系式，将该关系式代入第一表达式，即可得到反映充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数的第四表达式。第四表达式如下：

在本发明一具体实施例中，以电池采用液冷的散热冷却方式为例，第四表达式如下：

S1035、联立第四表达式和第一表达式，得到充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数。

示例性的，将上述第四表达式代入上述第一表达式，即可得到充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数如下：

在本发明一具体实施例中，以电池采用液冷的散热冷却方式为例，充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数如下：

S1036、对所有充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数进行累加，得到电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数。

在本发明实施例中，对所有充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数进行累加，得到电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数。具体的，目标函数如下：

其中，t(tot)为电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间，n为充电子区间的总数量。

在本发明一具体实施例中，以电池采用液冷的散热冷却方式为例，目标函数如下：

S104、对于目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许充电倍率为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流。

在本发明实施例中，对于上述目标函数，采用优化算法进行优化，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许充电倍率为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流。示例性的，在本发明实施例中，优化算法可以是非线性优化算法、遗传算法优化算法等，本发明实施例在此不做限定。

在本发明的一些实施例中，以非线性优化算法中的内点法为示例进行说明，上述步骤S104包括如下子步骤：

S1041、预先在不同温度下，对不同的荷电状态的电池进行充电，获得的最大允许充电倍率。

充电倍率是电池充电快慢的一种量度，指电池在规定的时间充电至其额定容量时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数，即充电电流/电池额定容量＝充电倍率。

示例性的，在本发明实施例中，可以预先建立电池的电化学模型，基于该电化学模型测定在不同温度及荷电状态下的最大允许充电倍率，也即电池析锂安全边界，形成荷电状态-温度-最大允许充电倍率表格。当在某荷电状和某温度条件下的充电倍率大于该条件下的最大允许充电倍率时，电池会发生析锂现象。析锂现象是指离子电池充电过程中，锂离子在负极侧没有嵌入负极材料中，而是以金属锂的形式在负极表面析出的异常现象，金属锂通常以锂枝晶的形态析出，过度生长的锂枝晶可能刺穿隔膜，导致正负极短路，甚至会引起锂离子电池的起火和爆炸。图3为本发明实施例提供的在不同温度及荷电状态下测得的最大允许充电倍率表格，示例性的，如图3所示，在荷电状态为50％，20℃条件下该电池的最大允许充电倍率为2.5C。

S1042、以最大允许充电倍率为边界，确定目标函数的可行域。

以上述不同温度及荷电状态下测得的最大允许充电倍率为边界条件，构建目标函数的解的可行域，即目标函数的解只能在可行域内进行取值。

S1043、在可行域范围内选择一个可行解，为各充电子区间的温度赋予初始值。

在本发明实施例中，在可行域范围内随机选择一个解作为可行解，可行解为各充电子区间的温度构成的数组，如此，为各充电子区间的温度赋予初始值。

S1044、判断可行解是否为最优解。

在本发明实施例中，采用梯度下降的迭代搜索方法从初始的可行解沿着搜索方向在可行域内向多个搜索方向搜索，当搜索方向与梯度下降最大的方向重合时按照梯度下降最大的方向迭代更新可行解，直至更新无最大梯度方向，即可判定当前可行解为最优解；此时t(tot)_T＜t(tot)_T+1，t(tot)_T+1表示搜索方向下的目标函数值，t(tot)_T表示当前可行解的目标函数值。其中，梯度下降最大的方向为目标函数下降速度最快的方向，搜索方向为从当前可行解在可行域内搜索的移动方向。

当然，也可迭代至，当前可行解的目标函数值与搜索方向下更新的目标函数的差值小于等于某一预设值ε时，迭代终止，此时当前可行解为最优解，即t(tot)_T-t(tot)_T+1≤ε。示例性的，-0.00001≤ε≤0。

S1045、若是，则将可行解中各充电子区间的温度的初始值作为各充电子区间的温度。

若当前可行解为最优解，则将可行解中各充电子区间的温度的初始值作为各充电子区间的温度。

S1046、若否，则按照梯度下降最大的方向更新可行解，并返回执行判断可行解是否为最优解的步骤，直至得到最优解。

若当前的可行解不是最优解，则按照梯度下降最大的方向更新可行解，并返回执行判断可行解(更新后的可行解)是否为最优解的步骤，直至得到最优解。

S1047、基于充电子区间的温度的最优解，以及充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数，计算充电子区间的充电电流。

在得到各充电子区间的温度的最优解之后，将各充电子区间的温度代入上述反映充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数的第四表达式，即可得到各充电子区间的充电电流。

S105、按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电。

在计算得到各充电子区间的充电电流之后，按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电。

本发明实施例提供的电池充电控制方法，获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由初始荷电状态和目标荷电状态构成的充电区间，将充电区间划分为多个充电子区间，针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数，并确定电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，对于目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许充电倍率为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流，按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电。本发明将充电区间划分为多个充电子区间，以电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池在不同荷电状态及温度条件下表示电池的析锂安全边界的最大允许充电倍率为约束条件对目标函数的解进行优化，在最短化充电时长的基础上，降低了电池的温升，避免电池充电析锂，提高了充电安全性。

上述实施例以电池的最大允许充电倍率为目标函数的约束条件，对目标函数进行优化为示例。图4为本发明实施例提供的另一种电池充电控制方法的流程图，在该实施例中，还可以电池的最大允许温度为约束条件，对目标函数进行优化，如图4所示，该实施例包括如下步骤：

S201、获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由初始荷电状态和目标荷电状态构成的充电区间。

在本发明实施例中，电池可以是为车辆提供动力的动力电池，也可以是其他可充电电池，本发明实施例在此不做限定。在本发明实施例中，电池的电池管理系统可以检测电池是否接入充电接口，在检测到电池接入充电接口时，获取电池当前的初始荷电状态SOC(0)和用户设定的目标荷电状态SOC(1)，并确定由初始荷电状态SOC(0)和目标荷电状态SOC(1)构成的充电区间(即初始荷电状态SOC(0)和目标荷电状态SOC(1)之间的充电区间)。示例性的，目标荷电状态SOC(1)可以为用户每次充电时设定的荷电状态，也可以是电池出厂时预设的荷电状态，本发明实施例在此不做限定。

S202、将充电区间划分为多个充电子区间。

示例性的，如图2所示，图中曲线表示现有技术中，将电池从初始荷电状态SOC(0)充电至目标荷电状态SOC(1)过程中，充电电流随电池荷电状态变化的变化曲线。在本发明实施例中，将上述由初始荷电状态SOC(0)和目标荷电状态SOC(1)构成的充电区间划分为多个充电子区间。在本发明实施例中，各充电子区间的荷电状态的增加量ΔSOC(i)可以相同，即将充电区间等间距划分为多个充电子区间。需要说明的是，在本发明的其他一些实施例中，各充电子区间ΔSOC(i)的荷电状态的增加量也可以不相同，本发明实施例在此不做限定。

S203、针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间关于充电子区间的温度的关系函数，并确定电池从初始荷电状态充电至目标荷电状态的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数。

在本发明实施例中，针对每一充电子区间，构建充电子区间的充电电流I(i)与充电子区间的温度的关系函数，以及充电子区间的充电时间t(i)关于充电子区间的温度的关系函数，然后将各充电子区间的充电时间t(i)关于充电子区间的温度的关系函数累加，确定电池从初始荷电状态SOC(0)充电至目标荷电状态SOC(1)的总充电时间关于各充电子区间的温度的目标函数。具体的，构建目标函数的过程在前述实施例中已有详细记载，本发明实施例在此不再赘述。

在本发明的一些实施例中，充电子区间的荷电状态的增加量ΔSOC(i)非常小，即整个充电区间被划分为非常多个充电子区间，因此，可以认为每一充电子区间的充电电流I(i)是不变的，为恒定值。

S204、对于目标函数，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许温度为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流。

在本发明实施例中，对于上述目标函数，采用优化算法进行优化，以总充电时间最短为目标，以电池的最大允许温度为约束条件，计算每一充电子区间的充电电流。示例性的，在本发明实施例中，优化算法可以是非线性优化算法、遗传算法优化算法等，本发明实施例在此不做限定。

在本发明的一些实施例中，以非线性优化算法中的内点法为示例进行说明，上述步骤S204包括如下子步骤：

S2041、预先在不同充电倍率下，对不同荷电状态的电池进行充电，获得的最大允许温度。

示例性的，在本发明实施例中，可以预先建立电池的电化学模型，基于该电化学模型测定在不同充电倍率及荷电状态下的最大允许温度，也即电池析锂安全边界，形成荷电状态-温度-最大允许充电倍率表格。

S2042、以最大允许温度为边界，确定目标函数的可行域。

以上述不同温度及荷电状态下测得的最大允许温度为边界条件，构建目标函数的解的可行域，即目标函数的解只能在可行域内进行取值。

S2043、在可行域范围内选择一个可行解，为各充电子区间的充电电流赋予初始值。

在本发明实施例中，在可行域范围内随机选择一个解作为可行解，可行解为各充电子区间的充电电流构成的数组，如此，为各充电子区间的充电电流赋予初始值。

S2044、判断可行解是否为最优解。

在本发明实施例中，采用梯度下降的迭代搜索方法从初始的可行解沿着搜索方向在可行域内向多个搜索方向搜索，当搜索方向与梯度下降最大的方向重合时按照梯度下降最大的方向迭代更新可行解，直至更新无最大梯度方向，即可判定当前可行解为最优解；此时t(tot)_I＜t(tot)_I+1，t(tot)_I+1表示搜索方向下的目标函数值，t(tot)_I表示当前可行解的目标函数值。其中，梯度下降最大的方向为目标函数下降速度最快的方向，搜索方向为从当前可行解在可行域内搜索的移动方向。

当然，也可迭代至，当前可行解的目标函数值与搜索方向下更新的目标函数的差值小于等于某一预设值ε时，迭代终止，此时当前可行解为最优解，即t(tot)_I-t(tot)_I+1≤ε。示例性的，-0.00001≤ε≤0。

S2045、若是，则将可行解中各充电子区间的充电电流的初始值作为各充电子区间的充电电流。

若当前可行解为最优解，则将可行解中各充电子区间的充电电流的初始值作为各充电子区间的充电电流。

S2046、若否，则按照梯度下降最大的方向更新可行解，并返回执行判断可行解是否为最优解的步骤，直至得到最优解。

若当前的可行解不是最优解，则按照梯度下降最大的方向更新可行解，并返回执行判断可行解(更新后的可行解)是否为最优解的步骤，直至得到最优解。

在得到各充电子区间的充电电流之后，可以从第一个充电子区间开始，将第一个充电子区间的充电电流代入上述实施例中的第四表达式，得到第一个充电子区间的结束位置的结束温度T(1)(第一个充电子区间的起始位置的起始温度T(0)是已知的)，然后将T(1)作为第二个充电子区间的起始位置的起始温度，将第二个充电子区间的充电电流代入上述实施例中的第四表达式，得到第二个充电子区间的结束位置的结束温度T(2)，如此重复上述过程，得到各充电子区间的结束位置的结束温度。

上述实施例中，函数的构建和优化过程均为在线执行，而车辆的车机系统的计算资源有限，在线执行过程中可能会出现因算力不足导致的延迟，影响充电过程中电流的精准控制，因此，上述在线执行过程难以在算力较低的车机中应用。

针对上述问题，本发明实施例提供了简化方法，降低对车机算力的要求。

示例性的，其中一种简化方法如下：

1、在基于充电子区间的温度，计算充电子区间的充电电流之后，对各充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线。

示例性的，通过前述实施例得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下各充电子区间的充电电流，然后对各充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线，示例性的，拟合方式可以采用三次样条插值拟合。对于同一电池，获取不同初始荷电状态、不同目标荷电状态和不同初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线，如此得到多条关系曲线。在本发明实施例中，可以将在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线写进电池管理系统的存储器中。

2、在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度。

在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度。

3、基于电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度确定目标关系曲线。

基于电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度从电池管理系统的存储器中调取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度对应的目标关系曲线。

4、在充电过程中，实时监测电池的实时荷电状态。

在充电过程中，实时监测电池的实时荷电状态。

5、基于实时荷电状态从目标关系曲线计算目标充电电流。

示例性的，将实时荷电状态代入目标关系曲线方程中进行计算，得到实时荷电状态对应的目标充电电流。

6、采用目标充电电流对电池进行充电。

采用目标充电电流对电池进行充电。

本发明实施例预先构建目标函数，并进行优化，得到各充电子区间的充电电流，然后对各充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线，并将关系曲线写入电池管理系统的存储器中。在实际应用时，只需基于电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度从电池管理系统的存储器中调取对应的目标关系曲线，然后根据电池的实时荷电状态从目标关系曲线中查找实时荷电状态对应的目标充电电流即可，目标函数和优化过程可以提前离线完成，如此，降低了车机的算力要求。

示例性的，其中另一种简化方法如下：

1、在基于充电子区间的温度，计算充电子区间的充电电流之后，对各充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线。

示例性的，通过前述实施例得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下各充电子区间的充电电流，然后对各充电子区间的充电电流和荷电状态进行线性拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线。对于同一电池，获取不同初始荷电状态、不同目标荷电状态和不同初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线，如此得到多条关系直线。

2、计算关系直线的斜率作为充电倍率斜率。

在本发明实施例中，计算关系直线的斜率作为充电倍率斜率，求直线斜率的方法在此不再赘述。

3、基于关系直线上初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流计算平均充电倍率。

在本发明实施例中，基于关系直线上初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流计算平均充电倍率。示例性的，计算初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流的平均值，作为平均充电电流，然后将该平均充电电流除以电池的额定容量，得到平均充电倍率。

4、将充电倍率斜率和平均充电倍率写入电池的电池管理系统中。

在本发明实施例中，将不同初始荷电状态、不同目标荷电状态和不同初始温度条件下对应的充电倍率斜率和平均充电倍率写入电池的电池管理系统的存储器中。

5、在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度。

在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度。

6、基于电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度确定目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率。

基于电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度从电池管理系统的存储器中调取对应的目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率。

示例性的，可以基于不同初始荷电状态、不同目标荷电状态和不同初始温度条件下对应的充电倍率斜率和平均充电倍率建立一个查找表格，并写入目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率。在充电开始时，基于电池当前的初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度可以从该查找表格中查找到对应的目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率。

7、在充电过程中，实时监测电池的实时荷电状态。

8、基于实时荷电状态、目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率计算目标充电电流。

在本发明实施例中，基于实时荷电状态、目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率计算目标充电电流。

示例性的，基于实时荷电状态、目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率计算目标充电电流，计算公式如下：

其中，I(t)为目标充电电流，k为目标充电倍率斜率，SOC为实时荷电状态，SOC(0)为初始荷电状态，SOC(1)为目标荷电状态，midSOC为初始荷电状态和目标荷电状态之间的中值，C(avg)为目标平均充电倍率。

9、采用目标充电电流对电池进行充电。

采用目标充电电流对电池进行充电。

本发明实施例预先构建目标函数，并进行优化，得到各充电子区间的充电电流，然后对各充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线，并确定该关系直线对应的充电倍率斜率和平均充电倍率，然后将初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下的充电倍率斜率和平均充电倍率写入电池管理系统的存储器中。在实际应用时，只需基于电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和电池的初始温度从电池管理系统的存储器中调取对应的目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率，并基于实时荷电状态、目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率计算目标充电电流即可，目标函数和优化过程可以提前离线完成，如此，降低了车机的算力要求。此外，本发明实施例由于只需将将初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下的充电倍率斜率和平均充电倍率这一数组写入电池管理系统的存储器中，相对于前一简化方法中将整个关系曲线写入电池管理系统的存储器中来说更加简单，存储需求更小，且后续无需对关系曲线进行求解，算力需求更小。

在本发明的一些实施例中，在按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电过程中，考虑到电池老化，温度升高导致电池内阻增加的情况，可以对每一充电子区间的充电电流进行修正，避免电流过大导致温升过高和析锂的问题，提高安全性。示例性的，在按照每一充电子区间的充电电流对电池进行充电时，检测电池当前的内阻值，判断电池当前的内阻值是否大于预设内阻值，示例性的，该预设内阻值可以是电池内阻的出厂值，也可以是用户设定的，本发明实施例在此不做限定。在电池当前的内阻值大于预设内阻值时，将充电子区间的充电电流乘以修正系数а，得到修正电流，其中，0＜а＜1，然后按照每一充电子区间的修正电流对电池进行充电。

需要说明的是，对于同一电池，可以将充电区间按照充电子区间的数量、充电子区间的荷电状态增加量进行多种不同的划分，得到多种不同的充电子区间划分方式，从而得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下多条充电电流关于荷电状态的关系曲线或关系直线。充电子区间的数量越多，荷电状态增加量越小，充电子区间的充电电流越接近恒定值，充电控制的精度越高，相应的，计算量越大。在本发明实施例中，可以在充电控制精度和计算量之间进行权衡，选择合适的关系曲线或关系直线，并进行充电控制。

图5为本发明实施例提供的一种充电电流与荷电状态的关系曲线图，如图5所示，电池的初始荷电状态为10％，目标荷电状态为80％，整个充电区间被划分为15个充电子区间，每个充电子区间内的充电电流恒定，且随着荷电状态的增加，充电电流减小。

图6为本发明实施例提供的充电电流与充电时间的关系曲线与现有技术的充电电流与充电时间的关系曲线对比图，图7为本发明实施例提供的荷电状态与充电时间的关系曲线与现有技术的荷电状态与充电时间的关系曲线对比图。现有技术采用阶梯电流充电，在荷电状态70％之前，采用恒定的大电流进行充电，在荷电状态达到70％之后，充电电流逐渐减小。如图6、7所示，从初始荷电状态10％充电至目标荷电状态80％，现有技术需要427秒，而本发明实施例的充电控制方法只需363秒，充电时间缩短了64秒。

图8为本发明实施例提供的温度与充电时间的关系曲线与现有技术的温度与充电时间的关系曲线的对比图，如图8所示，本发明实施例提供的充电控制方法对比现有技术有大致相同的温升表现，且在大部分时间里，温升相对于现有技术更低。

本发明实施例还提供了一种电池充电控制装置，图9为本发明实施例提供的电池充电控制装置的结构示意图，如图9所示，电池充电控制装置包括：

充电区间确定模块301，用于获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由所述初始荷电状态和所述目标荷电状态构成的充电区间；

区间划分模块302，用于将所述充电区间划分为多个充电子区间；

函数构建模块303，用于针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数；

优化计算模块304，用于对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流；

充电控制模块305，用于按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电。

在本发明的一些实施例中，函数构建模块303包括：

第一表达式构建子模块，用于令每一所述充电子区间的充电电流为恒定值，构建反映所述充电子区间的充电时间与所述充电子区间的充电电流之间的关系的第一表达式；

第二表达式构建子模块，用于基于所述电池发热时的热量平衡关系构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的充电电流、所述充电子区间的充电时间和所述充电子区间的温度之间的关系的第二表达式；

第三表达式构建子模块，用于基于比热公式构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的温度之间的关系的第三表达式；

第四表达式构建子模块，用于联立所述第一表达式、所述第二表达式和所述第三表达式，得到反映所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数的第四表达式；

关系函数确定子模块，用于联立所述第四表达式和所述第一表达式，得到所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数；

目标函数确定子模块，用于对所有所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数进行累加，得到所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数。

在本发明的一些实施例中，所述第一表达式为：

所述第二表达式为：

所述第三表达式为：

Q(i)＝(T(i)-T(i-1))C_pm

其中，t(i)为第i个充电子区间的充电时间，ΔSOC(i)为第i个充电子区间的荷电状态变化量，Cap为所述电池的总容量，I(i)为第i个充电子区间的充电电流，Q(i)为第i个充电子区间内所述电池的吸热量，R为所述电池的内阻，T(i)为第i个充电子区间结束位置的结束温度，T(i-1)为第i个充电子区间起始位置的起始温度，也是第i-1个充电子区间结束位置的结束温度，为第i个充电子区间内充电电压对温度的导数，P(i)为所述电池的散热功率，C_p为所述电池的比热容，m为所述电池的质量。

在本发明的一些实施例中，所述电池采用液冷的方式进行散热，所述电池的散热功率为：

P(i)＝R_T(T(i)-Tc)

其中，R_T为所述电池与冷却液之间的总体换热热阻，Tc为冷却液的温度。

在本发明的一些实施例中，所述第四表达式为：

在本发明的一些实施例中，所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数为：

所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数为：

t(tot)为所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间，n为所述充电子区间的总数量。

在本发明的一些实施例中，优化计算模块304包括：

最大允许充电倍率确定子模块，用于预先在不同温度下，对不同的荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许充电倍率；

第一可行域确定子模块，用于以所述最大允许充电倍率为边界，确定所述目标函数的可行域；

第一初始可行解确定子模块，用于在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的温度赋予初始值；

第一判断子模块，用于判断所述可行解是否为最优解；

子区间温度确定子模块，用于在可行解为最优解时，将所述可行解中各所述充电子区间的温度的初始值作为各所述充电子区间的温度；

第一返回执行子模块，用于在可行解不是最优解时，按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解；

充电电流计算子模块，用于基于所述充电子区间的温度的最优解，以及所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，计算所述充电子区间的充电电流；

或，

最大允许温度确定子模块，用于预先在不同充电倍率下，对不同荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许温度；

第二可行域确定子模块，用于以所述最大允许温度为边界，确定所述目标函数的可行域；

第二初始可行解确定子模块，用于在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的充电电流赋予初始值；

第二判断子模块，用于判断所述可行解是否为最优解；

子区间电流确定子模块，用于在可行解为最优解时，则将所述可行解中各所述充电子区间的充电电流的初始值作为各所述充电子区间的充电电流；

第一返回执行子模块，用于在可行解不是最优解时，按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解。

在本发明的一些实施例中，电池充电控制装置还包括：

关系曲线拟合模块，用于在基于所述充电子区间的温度，计算所述充电子区间的充电电流之后，对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线；

第一初始状态获取模块，用于在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

目标曲线确定模块，用于基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标关系曲线；

第一荷电状态监测模块，用于在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

充电电流确定模块，用于基于所述实时荷电状态从所述目标关系曲线计算目标充电电流；

第一充电执行模块，用于采用所述目标充电电流对所述电池进行充电；

或，

关系直线拟合模块，用于对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线；

斜率计算模块，用于计算所述关系直线的斜率作为充电倍率斜率；

平均倍率计算模块，用于基于所述关系直线上初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流计算平均充电倍率；

写入模块，用于将所述充电倍率斜率和所述平均充电倍率写入所述电池的电池管理系统中；

第二初始状态获取模块，用于在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

查找模块，用于基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率；

第二荷电状态监测模块，用于在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

电流计算模块，用于基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流；

第二充电执行模块，用于采用所述目标充电电流对所述电池进行充电。

在本发明的一些实施例中，基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流，计算公式如下：

其中，I(t)为目标充电电流，k为目标充电倍率斜率，SOC为实时荷电状态，SOC(0)为初始荷电状态，SOC(1)为目标荷电状态，midSOC为初始荷电状态和目标荷电状态之间的中值，C(avg)为目标平均充电倍率。

在本发明的一些实施例中，充电控制模块305包括：

内阻检测子模块，用于检测所述电池当前的内阻值；

第三判断子模块，用于判断所述电池当前的内阻值是否大于预设内阻值；

电路修正子模块，用于在所述电池当前的内阻值大于预设内阻值时，将所述充电子区间的充电电流乘以修正系数а，得到修正电流，其中，0＜а＜1；

充电控制子模块，用于按照每一所述充电子区间的修正电流对所述电池进行充电。

上述电池充电控制装置可执行本发明前述实施例所提供的电池充电控制方法，具备执行电池充电控制方法相应的功能模块和有益效果。

图10为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。

如图10所示，电子设备包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如电池充电控制方法。

在一些实施例中，电池充电控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备上。当计算机程序加载到RAM13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的电池充电控制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行电池充电控制方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现如本申请任意实施例所提供的电池充电控制方法。

计算机程序产品在实现的过程中，可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (12)

1.一种电池充电控制方法，其特征在于，包括：

获取电池当前的初始荷电状态和用户设定的目标荷电状态，确定由所述初始荷电状态和所述目标荷电状态构成的充电区间；

将所述充电区间划分为多个充电子区间；

针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数；

对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流；

按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的电池充电控制方法，其特征在于，针对每一所述充电子区间，构建所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，以及所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数，并确定所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数，包括：

令每一所述充电子区间的充电电流为恒定值，构建反映所述充电子区间的充电时间与所述充电子区间的充电电流之间的关系的第一表达式；

基于所述电池发热时的热量平衡关系构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的充电电流、所述充电子区间的充电时间和所述充电子区间的温度之间的关系的第二表达式；

基于比热公式构建反映所述电池的吸热量与所述充电子区间的温度之间的关系的第三表达式；

联立所述第一表达式、所述第二表达式和所述第三表达式，得到反映所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数的第四表达式；

联立所述第四表达式和所述第一表达式，得到所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数；

对所有所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数进行累加，得到所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数。

3.根据权利要求2所述的电池充电控制方法，其特征在于，所述第一表达式为：

所述第二表达式为：

所述第三表达式为：

Q(i)＝(T(i)-T(i-1))C_pm

其中，t(i)为第i个充电子区间的充电时间，ΔSOC(i)为第i个充电子区间的荷电状态变化量，Cap为所述电池的总容量，I(i)为第i个充电子区间的充电电流，Q(i)为第i个充电子区间内所述电池的吸热量，R为所述电池的内阻，T(i)为第i个充电子区间结束位置的结束温度，T(i-1)为第i个充电子区间起始位置的起始温度，也是第i-1个充电子区间结束位置的结束温度，为第i个充电子区间内充电电压对温度的导数，P(i)为所述电池的散热功率，C_p为所述电池的比热容，m为所述电池的质量。

4.根据权利要求3所述的电池充电控制方法，其特征在于，所述电池采用液冷的方式进行散热，所述电池的散热功率为：

P(i)＝R_T(T(i)-Tc)

其中，R_T为所述电池与冷却液之间的总体换热热阻，Tc为冷却液的温度。

5.根据权利要求3所述的电池充电控制方法，其特征在于，所述第四表达式为：

6.根据权利要求3所述的电池充电控制方法，其特征在于，所述充电子区间的充电时间关于所述充电子区间的温度的关系函数为：

所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间关于各所述充电子区间的温度的目标函数为：

t(tot)为所述电池从所述初始荷电状态充电至所述目标荷电状态的总充电时间，n为所述充电子区间的总数量。

7.根据权利要求1-6任一所述的电池充电控制方法，其特征在于，对于所述目标函数，以总充电时间最短为目标，以所述电池的最大允许充电倍率或所述电池的最大允许温度为约束条件，计算每一所述充电子区间的充电电流，包括：

预先在不同温度下，对不同的荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许充电倍率；

以所述最大允许充电倍率为边界，确定所述目标函数的可行域；

在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的温度赋予初始值；

判断所述可行解是否为最优解；

若是，则将所述可行解中各所述充电子区间的温度的初始值作为各所述充电子区间的温度；

若否，则按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解；

基于所述充电子区间的温度的最优解，以及所述充电子区间的充电电流与所述充电子区间的温度的关系函数，计算所述充电子区间的充电电流；

或，

预先在不同充电倍率下，对不同荷电状态的所述电池进行充电，获得的最大允许温度；

以所述最大允许温度为边界，确定所述目标函数的可行域；

在所述可行域范围内选择一个可行解，为各所述充电子区间的充电电流赋予初始值；

判断所述可行解是否为最优解；

若是，则将所述可行解中各所述充电子区间的充电电流的初始值作为各所述充电子区间的充电电流；

若否，则按照梯度下降最大的方向更新所述可行解，并返回执行判断所述可行解是否为最优解的步骤，直至所述得到最优解。

8.根据权利要求1-6任一所述的电池充电控制方法，其特征在于，在基于所述充电子区间的温度，计算所述充电子区间的充电电流之后，还包括：

对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系曲线；

在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标关系曲线；

在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

基于所述实时荷电状态从所述目标关系曲线计算目标充电电流；

采用所述目标充电电流对所述电池进行充电；

或，

对各所述充电子区间的充电电流和荷电状态进行拟合，得到在初始荷电状态、目标荷电状态和初始温度条件下充电电流关于荷电状态的关系直线；

计算所述关系直线的斜率作为充电倍率斜率；

基于所述关系直线上初始荷电状态对应的充电电流和目标荷电状态对应的充电电流计算平均充电倍率；

将所述充电倍率斜率和所述平均充电倍率写入所述电池的电池管理系统中；

在充电开始时，获取电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度；

基于所述电池当前的初始荷电状态、用户设定的目标荷电状态和所述电池的初始温度确定目标充电倍率斜率和目标平均充电倍率；

在充电过程中，实时监测所述电池的实时荷电状态；

基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流；

采用所述目标充电电流对所述电池进行充电。

9.根据权利要求8所述的电池充电控制方法，其特征在于，基于所述实时荷电状态、所述目标充电倍率斜率和所述目标平均充电倍率计算目标充电电流，计算公式如下：

其中，I(t)为目标充电电流，k为目标充电倍率斜率，SOC为实时荷电状态，SOC(0)为初始荷电状态，SOC(1)为目标荷电状态，midSOC为初始荷电状态和目标荷电状态之间的中值，C(avg)为目标平均充电倍率。

10.根据权利要求1-6、9任一所述的电池充电控制方法，其特征在于，按照每一所述充电子区间的充电电流对所述电池进行充电，包括：

检测所述电池当前的内阻值；

判断所述电池当前的内阻值是否大于预设内阻值；

在所述电池当前的内阻值大于预设内阻值时，将所述充电子区间的充电电流乘以修正系数a，得到修正电流，其中，0<a＜1；

按照每一所述充电子区间的修正电流对所述电池进行充电。

11.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-10任一所述的电池充电控制方法。

12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-10任一所述的电池充电控制方法。