本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種電池充電方法及裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有鋰電池采用恒流恒壓充電方式。在對(duì)電池進(jìn)行充電的過程中，先要對(duì)電池進(jìn)行恒流充電，當(dāng)充電電壓達(dá)到最高電壓時(shí)，結(jié)束恒流充電并轉(zhuǎn)而進(jìn)行恒壓充電。

但是，由于現(xiàn)有的恒流充電均采用的是大約0.2倍每小時(shí)電池額定容量(Capacity，C)左右的小電流，所以恒流階段和恒壓階段都是小電流充電，導(dǎo)致充電的時(shí)間過長，參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)里的恒流恒壓充電方式。然而，基于鋰電池的特性，長時(shí)間處于充電狀態(tài)勢必降低電池的使用壽命并影響電池安全性，所以，如何既保證電池安全性又加快充電速度，成為目前研究的課題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電池充電方法及裝置，實(shí)現(xiàn)了快速將電池充滿，并保證電池安全性。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電池充電方法，包括：

采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電，至滿足電池活性條件；

采用第二恒流的充電方式為電池充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到小于充電限制電壓的臨界電壓時(shí)結(jié)束恒流充電，所述第一恒流小于所述第二恒流；

逐步減少所述電池的當(dāng)前充電電流并繼續(xù)充電，至電池端電壓達(dá)到充電限制電壓的最高電壓；

采用電壓為充電限制電壓的最高電壓的恒壓充電方式為所述電池繼續(xù)充電；

當(dāng)所述電池的當(dāng)前充電電流減小到充電截止電流設(shè)定值時(shí)結(jié)束恒壓充電。

可選地，在采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電之前，還包括：

若電池端電壓低于激活電壓，對(duì)電池進(jìn)行激活處理。

可選地，所述第一恒流為0.1倍～0.2倍每小時(shí)電池額定容量；

所述預(yù)充電的時(shí)間為0.5分鐘～10分鐘之內(nèi)。

可選地，所述第二恒流為0.4倍～1.5倍每小時(shí)電池額定容量。

可選地，在充電之前，還包括：

獲得電池的額定電壓和最高電壓，并根據(jù)額定電壓和最高電壓計(jì)算出所述臨界電壓。

可選地，所述電池為單體電池，或包括至少兩個(gè)串聯(lián)的單體電池的蓄電池組。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種電池充電裝置，包括：

恒流預(yù)充電模塊，用于采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電，至滿足電池活性條件；

恒流充電模塊，用于采用第二恒流的充電方式為電池充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到小于充電限制電壓的臨界電壓時(shí)結(jié)束恒流充電，所述第一恒流小于所述第二恒流；

減流充電模塊，用于逐步減少所述電池的當(dāng)前充電電流并繼續(xù)充電，至電池端電壓達(dá)到充電限制電壓的最高電壓；

恒壓充電模塊，用于采用電壓為充電限制電壓的最高電壓的恒壓充電方式為所述電池繼續(xù)充電；

充電結(jié)束模塊，用于當(dāng)所述電池的當(dāng)前充電電流減小到充電截止電流設(shè)定值時(shí)結(jié)束恒壓充電。

可選地，所述充電裝置還包括：

激活電池模塊，用于在采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電之前，若電池端電壓低于激活電壓，對(duì)電池進(jìn)行激活處理。

可選地，所述第一恒流為0.1倍～0.2倍每小時(shí)電池額定容量；

所述預(yù)充電的時(shí)間為0.5分鐘～10分鐘之內(nèi)。

可選地，所述第二恒流為0.4倍～1.5倍每小時(shí)電池額定容量。

可選地，所述充電裝置還包括：

臨界電壓確定模塊，用于在充電之前，獲得電池的額定電壓和最高電壓，并根據(jù)額定電壓和最高電壓計(jì)算出所述臨界電壓。

可選地，所述電池為單體電池，或包括至少兩個(gè)串聯(lián)的單體電池的蓄電池組。

本發(fā)明實(shí)施例提供的電池充電方法和裝置先對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電，讓電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活，避免直接采用大的恒流進(jìn)行充電時(shí)，有可能損壞電池的風(fēng)險(xiǎn)，之后采用大電流恒流恒壓對(duì)電池充電，使得電池在短時(shí)間內(nèi)被充滿，這能明顯減輕電池中電極材料的變質(zhì)；進(jìn)而使電池的使用壽命延長，電池安全性能得到有效提高。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖說明所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的恒流恒壓充電方法的過程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種電池充電方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種電池充電過程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種電池充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明可以應(yīng)用于鋰電池，也可以應(yīng)用于其它類型的電池。再有，在實(shí)際應(yīng)用中，電池蓄電池組通常由一個(gè)或一個(gè)以上的單體電池組合而成，可以將電池蓄電池組和單體電池統(tǒng)稱為電池。

實(shí)施例一

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種電池充電方法的流程示意圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種電池充電過程示意圖。參見圖2，所述方法包括如下步驟：

步驟110、采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電，至滿足電池活性條件。

參見圖3，采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電，至滿足電池活性條件，對(duì)應(yīng)圖3的OA階段。拿到一塊電池，不論該電池的電量還剩多少，例如還剩10％的電池額定電量、20％的電池額定容量，都可以為電池預(yù)充電。預(yù)充電的第一恒流的數(shù)值選擇范圍一般是不會(huì)導(dǎo)致電池活性物質(zhì)變質(zhì)的安全電流，例如可以是圖3中的0.2C，預(yù)充電的時(shí)間不需要太長，例如1～5分鐘的時(shí)間內(nèi)即可。采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電的目的在于讓電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活，讓活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。具體的預(yù)充電時(shí)間，或者是所達(dá)到的電壓值將根據(jù)不同活性物質(zhì)反應(yīng)的速度來確定。例如磷酸鐵鋰LiFePO₄電池的充電過程反應(yīng)參見反應(yīng)式(1)：

LiFePO₄-xLi⁺→(1-x)LiFePO₄+xFePO₄(1)

充電過程是Li⁺逐漸從LiFePO₄相脫出形成新的FePO₄，從而使正極處于貧鋰狀態(tài)，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)。

可選地，在采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電之前，若電池端電壓低于激活電壓，對(duì)電池進(jìn)行激活處理。

在為電池進(jìn)行預(yù)充電之前，需要先確定電池是否之前是非正常使用，而使電池處于自保護(hù)狀態(tài)。非正常使用包含但不限于：過充、過放、充電參數(shù)不匹配、使用環(huán)境溫度偏高或偏低等情況下電池停止輸出。部分鋰電池充電和放電內(nèi)部為兩個(gè)處理單元。當(dāng)對(duì)處于自我保護(hù)狀態(tài)的電池進(jìn)行激活處理時(shí)，需要采用小電流給電池充電激活。將活性物質(zhì)激活，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

步驟120、采用第二恒流的充電方式為電池充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到小于充電限制電壓的臨界電壓時(shí)結(jié)束恒流充電，所述第一恒流小于所述第二恒流。

參見圖3的AB階段，采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電之后，電池內(nèi)的活性物質(zhì)被激活，可以發(fā)生充電反應(yīng)，為了快速的將電池充滿，即為了加快充電反應(yīng)的發(fā)生速度，可以采用第二恒流的方式為電池充電。第二恒流的選擇范圍例如是0.4C～1.5C?，F(xiàn)有技術(shù)中的恒流范圍是0.2C左右，因?yàn)椴捎么箅娏鞒潆娙菀滓鸢踩[患。但是由于之前對(duì)電池采用第一恒流預(yù)充，即經(jīng)過了OA預(yù)充電階段，激活了電池中活性物質(zhì)的充電反應(yīng)。在以第二恒流例如是0.4C～1.5C的電流范圍為電池充電，充電速度快，電池內(nèi)的活性物質(zhì)反應(yīng)快，可以在較短的時(shí)間內(nèi)，使得電池的端電壓達(dá)到充電限制電壓的臨界電壓V1。

可選地，在充電之前，可以獲得電池的額定電壓和最高電壓，并根據(jù)額定電壓和最高電壓計(jì)算出所述臨界電壓。

臨界電壓V1選擇在額定電壓和最高電壓V2之間，例如可以是1.12倍的額定電壓。臨界電壓V1大于額定電壓是為了有更長時(shí)間的第二恒流充電的過程，以便快速將電池充滿。臨界電壓V1小于最高電壓V2的目的是因?yàn)?，?dāng)電池的端電壓較大時(shí)，電池容易產(chǎn)生浮壓上升較快的情況。

步驟130、逐步減少所述電池的當(dāng)前充電電流并繼續(xù)充電，至電池端電壓達(dá)到充電限制電壓的最高電壓。

參見圖3的BC階段，在以第二恒流方式為電池充電，充到臨界電壓V1之后，需要逐步減少電池的當(dāng)前充電電流，例如可以是線性減小充電電流。由于大電流充電時(shí)電池浮壓上升較快，為避免電池在達(dá)到最高電壓V2時(shí)，電池里面的活性物質(zhì)繼續(xù)劇烈反應(yīng)，同時(shí)，隨著電壓的逐步升高，電池接收電流的能力逐步下降。因此，在此以較小的電流給電池，充到最高電壓V2，這樣電池內(nèi)的活性物質(zhì)的反應(yīng)速度下降，所以活性物質(zhì)可以更充分的反應(yīng)，電池中的活性物質(zhì)可以被充分利用，更好的完成充電過程。

步驟140、采用電壓為充電限制電壓的最高電壓的恒壓充電方式為所述電池繼續(xù)充電。

參見圖3的CD階段，為了將電池的端電壓切實(shí)的充到最高電壓V2，當(dāng)電池的端電壓為最高電壓V2時(shí)，并沒有立即停止充電。還是以逐漸減小的電流為電池充電，給電池中活性物質(zhì)以更慢的反應(yīng)速度，逐步為電池充電。

步驟150、當(dāng)所述電池的當(dāng)前充電電流減小到充電截止電流設(shè)定值時(shí)結(jié)束恒壓充電。

采用電壓為充電限制電壓的最高電壓的恒壓方式為電池充電，若逐步減小的電流減小到充電截止電流的設(shè)定值時(shí)，便可以結(jié)束充電過程。因?yàn)?，?jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)過程證明，不同類型的電池在各自對(duì)應(yīng)的充電截至電流時(shí)，可以確定將電池充滿。該充電截至電流值隨電池容量增大而設(shè)定偏大。例如，12Ah電池一般充電電流減小到500mA左右認(rèn)為充滿。

在實(shí)際應(yīng)用中，可選地，所述電池為單體電池，或包括至少兩個(gè)串聯(lián)的單體電池的蓄電池組。電池蓄電池組通常由一個(gè)或一個(gè)以上的單體電池組合而成，可以將電池蓄電池組和單體電池統(tǒng)稱為電池。電池端電壓是單體電池的端電壓，或者是串聯(lián)有單體電池的整個(gè)電池蓄電池組的端電壓；電池蓄電池組的端電壓為：單體電池的電壓乘以整個(gè)電池蓄電池組中所串聯(lián)的單體電池?cái)?shù)量得到的結(jié)果；當(dāng)電池端電壓是單體電池的端電壓時(shí)，當(dāng)電池端電壓達(dá)到臨界電壓結(jié)束所述第二恒流充電方式為：當(dāng)單體電池的端電壓達(dá)到該單體電池的臨界電壓時(shí)結(jié)束針對(duì)單體電池的所述第二恒流充電方式；當(dāng)電池端電壓是電池蓄電池組的端電壓時(shí)，電池端電壓達(dá)到臨界電壓時(shí)結(jié)束第二恒流充電方式為：當(dāng)整個(gè)電池蓄電池組的端電壓達(dá)到該電池蓄電池組的臨界電壓時(shí)結(jié)束針對(duì)該電池蓄電池組的所述第二恒流充電方式。

最高電壓是單體電池的最高電壓，或者是串聯(lián)有單體電池的整個(gè)電池蓄電池組的最高電壓；當(dāng)最高電壓是單體電池的最高電壓時(shí)，采用電壓為充電最高電壓的恒壓充電方式為電池充電的方法為：應(yīng)用單體電池的最高電壓對(duì)該單體電池進(jìn)行恒壓充電；當(dāng)最高充電電壓是電池蓄電池組的最高電壓時(shí)，采用電壓為最高電壓的恒壓充電方式為電池充電的方法為：應(yīng)用電池蓄電池組的最高電壓對(duì)該單體電池進(jìn)行恒壓充電。

在整個(gè)電池的充電過程中，通常要獲得包含電池當(dāng)前電流、電壓在內(nèi)的電池工作參數(shù)，因?yàn)樵诓煌沫h(huán)境條件下，電池內(nèi)的活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的速率是不同的。以溫度為例，電池的當(dāng)前參數(shù)與電池適合的使用溫度范圍有關(guān)。不同電池使用的溫度范圍不同。如果在電池使用的溫度范圍內(nèi)，電池內(nèi)的活性物質(zhì)反應(yīng)速度相差不大。

經(jīng)常監(jiān)測的電池工作參數(shù)包括：電池內(nèi)阻、電池工作的外界溫度、管理電池充電的各器件溫度、電池溫度等。

本發(fā)明實(shí)施例一提供的電池充電方法先對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電，讓電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活，避免直接采用大的恒流進(jìn)行充電時(shí)，有可能損壞電池的風(fēng)險(xiǎn)，之后采用大電流恒流恒壓對(duì)電池充電，使得電池在短時(shí)間內(nèi)被充滿，這能明顯減輕電池中電極材料的變質(zhì)；進(jìn)而使電池的使用壽命延長，電池安全性能得到有效提高。

實(shí)施例二

圖4為本發(fā)明實(shí)施例二提供一種電池充電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖4，本發(fā)明實(shí)施例二提供一種電池充電裝置包括：

恒流預(yù)充電模塊210，用于采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電，至滿足電池活性條件；

恒流充電模塊220，用于采用第二恒流的充電方式為電池充電，當(dāng)電池端電壓達(dá)到小于充電限制電壓的臨界電壓時(shí)結(jié)束恒流充電，所述第一恒流小于所述第二恒流；

減流充電模塊230，用于逐步減少所述電池的當(dāng)前充電電流并繼續(xù)充電，至電池端電壓達(dá)到充電限制電壓的最高電壓；

恒壓充電模塊240，用于采用電壓為充電限制電壓的最高電壓的恒壓充電方式為所述電池繼續(xù)充電；

充電結(jié)束模塊250，用于當(dāng)所述電池的當(dāng)前充電電流減小到充電截止電流設(shè)定值時(shí)結(jié)束恒壓充電。

可選地，所述充電裝置還包括：

激活電池模塊260，用于在采用第一恒流的充電方式為電池預(yù)充電之前，若電池端電壓低于激活電壓，對(duì)電池進(jìn)行激活處理。

可選地，所述第一恒流為0.1倍～0.2倍每小時(shí)電池額定容量；

所述預(yù)充電的時(shí)間為0.5分鐘～10分鐘之內(nèi)。

可選地，所述第二恒流為0.4倍～1.5倍每小時(shí)電池額定容量。

可選地，所述充電裝置還包括：

臨界電壓確定模塊270，用于在充電之前，獲得電池的額定電壓和最高電壓，并根據(jù)額定電壓和最高電壓計(jì)算出所述臨界電壓。

可選地，所述電池為單體電池，或包括至少兩個(gè)串聯(lián)的單體電池的蓄電池組。

本發(fā)明實(shí)施例二提供的電池充電裝置先對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電，讓電池內(nèi)的活性物質(zhì)激活，避免直接采用大的恒流進(jìn)行充電時(shí)，有可能損壞電池的風(fēng)險(xiǎn)，之后采用大電流恒流恒壓對(duì)電池充電，使得電池在短時(shí)間內(nèi)被充滿，這能明顯減輕電池中電極材料的變質(zhì)；進(jìn)而使電池的使用壽命延長，電池安全性能得到有效提高。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。