混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池變頻脈沖充電方法。通過(guò)交流阻抗法測(cè)得電池的頻譜得到電池充電的初始頻率，再通過(guò)確定最優(yōu)頻率的算法作進(jìn)一步的精確跟蹤，從而得出最優(yōu)頻率。本發(fā)明的充電方法解決了在充電一致性和脈沖周期難以確定的情況下不能對(duì)鋰離子電池組進(jìn)行快速充電的難題，不僅可以縮短充電時(shí)間，還可以達(dá)到去極化的目的，有效的延長(zhǎng)電池組的使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于節(jié)能與新能源汽車(chē)領(lǐng)域，涉及一種混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，能源和環(huán)境問(wèn)題日益突出。為了減少燃油汽車(chē)的能源消耗和污染的問(wèn)題，混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV)應(yīng)運(yùn)而生。混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)(State of Charge, S0C)是電池管理系統(tǒng)的重要數(shù)據(jù)，HEV動(dòng)力電池組的SOC要求實(shí)時(shí)、在線(xiàn)、準(zhǔn)確估算，它是HEV整車(chē)能量控制策略的前提，是不使電池組因過(guò)充、過(guò)放而提前損壞的保證。傳統(tǒng)的電池充電方法主要有:恒壓法、恒流法、分段恒流法、恒壓和恒流法相結(jié)合的方法等。目前，蓄電池組的充電方式主要采用三段式充電方式，然而這種充電方式充電時(shí)間較長(zhǎng)，不能滿(mǎn)足人們希望快速充電的需求。脈沖充電法是比較有效的快速充電方法，然而脈沖充電法的脈沖周期較難確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，采用變頻技術(shù)對(duì)脈沖充電法進(jìn)行改進(jìn)，提供一種快速有效的混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法。
[0004]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]一種混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法，包括如下步驟:
[0006]( 1)首先進(jìn)行程序的初始化:檢測(cè)時(shí)間t=0，開(kāi)始計(jì)時(shí)；
[0007](2)根據(jù)電池的二階RC模型，建立非線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)方程和系統(tǒng)方程x(k)=f(x (k-1), u(k))+w(k), y (k) = g (x (k), u (k)) +v (k) ；w(k)和 v(k)是高斯白噪聲，x(k)是待估計(jì)值，為電池荷電狀態(tài)，y(k)是觀測(cè)值，k是正整數(shù)，f(x(k),u(k))是非線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，g(x(k),u(k))是非線(xiàn)性系統(tǒng)的測(cè)量函數(shù)；然后將其線(xiàn)性化處理得到以下方程，X (k) ^ A (k) X (k-1) +f (X，，u (k)) -A (k) X，+w (k), y(k) ^ C (k) x (k) +g (x，，u (k)) -C (k)x’ +v(k)，A和C是線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)；采用擴(kuò)展卡爾曼濾波法進(jìn)行迭代，電池荷電狀態(tài)估算矯正，同時(shí)測(cè)量電池端電壓Vb;
[0008](3 )如果此時(shí)電池的S0C>95%或者VB>VSup，其中Vsup表示的是電池的充電閥值電壓，則結(jié)束充電；否則進(jìn)行步驟(4)；
[0009](4)根據(jù)不同頻率充電方式下的平均電流值計(jì)算出最優(yōu)充電頻率f；p ；
[0010](5)根據(jù)確定的最優(yōu)充電頻率f；p來(lái)控制可變頻率脈沖發(fā)生器進(jìn)行脈沖充電；
[0011](6)若檢測(cè)時(shí)間t≥Tsm，則結(jié)束充電；否則繼續(xù)進(jìn)行步驟(5)的充電；TSUM為預(yù)先設(shè)定的最長(zhǎng)充電時(shí)間。
[0012]步驟(4)包括如下步驟:
[0013](a)計(jì)算以fn為脈沖充電頻率充電時(shí)的平均充電電流:
[0014]設(shè)在脈沖充電頻率為fn下，第m個(gè)電流采樣值為Dib，n(m)，設(shè)采樣電流之和為Dacc (η)，設(shè)初始值 Da。。(n) =O,則:
[0015]Dacc (η) = Dacc (η)+Dib, η (m) ;m=m+l ；
[0016]計(jì)算M次采樣的平均值Davg (η):
【權(quán)利要求】
1.一種混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法，其特征在于，包括如下步驟: (I)首先進(jìn)行程序的初始化:檢測(cè)時(shí)間t=0，開(kāi)始計(jì)時(shí)； (2 )根據(jù)電池的二階RC模型，建立非線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)方程和系統(tǒng)方程X (k)=f(x (k-1), u(k))+w(k), y (k) = g (x (k), u (k)) +v (k) ；w(k)和 v(k)是高斯白噪聲，x(k)是待估計(jì)值，為電池荷電狀態(tài)，y(k)是觀測(cè)值，k是正整數(shù)，f(x(k),u(k))是非線(xiàn)性系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移函數(shù)，g(x(k),u(k))是非線(xiàn)性系統(tǒng)的測(cè)量函數(shù)；然后將其線(xiàn)性化處理得到以下方程，X (k) ^ A (k) X (k-1) +f (X，，u (k)) -A (k) X，+w (k), y(k) ^ C (k) x (k) +g (x，，u (k)) -C (k)x’ +v(k)，A和C是線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)；采用擴(kuò)展卡爾曼濾波法進(jìn)行迭代，電池荷電狀態(tài)估算矯正，同時(shí)測(cè)量電池端電壓Vb; (3)如果此時(shí)電池的S0C>95%或者VB>VSup，其中Vsup表示的是電池的充電閥值電壓，則結(jié)束充電；否則進(jìn)行步驟(4); (4)根據(jù)不同頻率充電方式下的平均電流值計(jì)算出最優(yōu)充電頻率f；p； (5)根據(jù)確定的最優(yōu)充電頻率f；p來(lái)控制可變頻率脈沖發(fā)生器進(jìn)行脈沖充電； (6)若檢測(cè)時(shí)間t ^ Tsum，則結(jié)束充電；否則繼續(xù)進(jìn)行步驟(5)的充電；Tsm為預(yù)先設(shè)定的最長(zhǎng)充電時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力汽車(chē)鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法，其特征在于，步驟(4)包括如下步驟: (a)計(jì)算以fn為脈沖充電頻率充電時(shí)的平均充電電流: 設(shè)在脈沖充電頻率為fn下，第m個(gè)電流采樣值為Dib，n(m)，設(shè)采樣電流之和為Da。。(η)，設(shè)初始值DacJn) =O，則:
Dacc (n) = Dacc (n) +Dib, n (m) ; m=m+l ； 計(jì)算M次采樣的平均值Davg (η):
D (η) - ；M.> (b)在不同脈沖充電頻率下采樣電流的平均值，即n=n+l:1 M D"'An) = Τ7Σ^,-(^)η = m’N (c)最優(yōu)充電頻率f；p確定如下:
f0p = {fn I MAX (Davg (n))，n = 1，2，...N}。
【文檔編號(hào)】H01M10/44GK103682499SQ201310716483
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】吳鐵洲, 柏祎山, 丁穩(wěn)房, 李子龍 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)