专利名称：镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法
技术领域：
本发明涉及一种镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法，是动力蓄 电池充电控制方法，属于动力蓄电池技术领域
背景技术：
镍氢动力蓄电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐 用性等许多优异特性，与铅酸电池相比，具有比能量高、重量轻、体 积小、循环寿命长、绿色环保的特点，具有十分广阔的市场需求。
在影响镍氢动力电池的诸多因素中，充电控制方法是对其寿命和 使用性能影响最大的因素，其中对充电过程中的充放电电流、内压和 温度的控制尤其重要。目前对镍氢动力电池的基本充电方法主要有恒 流充电方法和恒压限流充电方法，以及在此基础上的分级恒流充电方 法、脉冲充电方法。其不足之处是(1)恒流充电方法在充电期间电 流保持不变，而电池在其电量较低时充电效率较高、允许高倍率充电， 在电池电量较高时充电效率较低、要求小倍率补电，因此恒流充电方 法不能适应电池对充电电流的动态要求，容易造成充电时间长，充电 效率低，过充发热、内压升高而损坏电池，而且由于充电后期电压升 高需要按高功率设计，造成制造成本高；(2)恒压限流充电方法在充 电期间电压保持不变，在电池电量低时限制充电电流，在电池电量高 时限制充电电压，因此造成电池在其使用前期充电不足、后期容量明 显下降。(3)分级恒流充电方法，随着充电进程电流分多级恒流控制， 但也仅部分克服了恒流充电方法的不足。(4)脉冲充电方法，首先是 用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环，该方法利用充电脉冲间的间隙消除或减轻了电池内部的极化与内压，该方 法一般用于快充，易导致电池发热，对电池寿命有影响。另外，目前 镍氢动力电池充电控制方法都存在以下普遍的不足缺乏对待充电电 池电量的自适应高精度在线估计，尤其是初始电量的估计，而实际上 充电过程的起始充电电流及其控制历程都与此紧密相关；充电过程控 制参数缺乏与被充电电池状态的实时最优配合，因而不能真正实现最 优的充电过程控制。
发明内容
本发明的目的是克服目前镍氢动力蓄电池充电控制方法存在的上 述不足，提供一种综合电池组特性与电池模块或单体电池特性和状态 的镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法，具有充电效率高、充电时间 短、能自动避免损坏电池、自动避免过充过热的特点，能有效地改善 镍氢动力电池的使用性能并延长其使用寿命。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的， 一种镍氢动力蓄电池 组智能充电控制方法，采用对电池内阻、电压、温度的在线测量方法 判断电池状态，包括电池是否为新电池或已长期搁置不用、电池的初 始荷电量S0C、电池组的安全状态、对电池组进行在线诊断，确定是 否可以启动充电进程，避免在电池组不安全状态下启动充电进程可能 导致的充电系统、电池组损坏；确定初始充电电流，避免在此阶段充 电电流过大，影响电池寿命；由于电池组由多个单体电池串联而成， 充电过程中，任何单体电池的损坏都将导致电池组的损坏，单体电池 的性能劣化也意味着电池组的性能劣化，监测电池模块电压、多点温 度等，对电池模块的状态进行自诊断并在线计算电池模块的荷电量 S0C;充电过程中，通过对电压、温度、电流的在线测量和对电池组的 在线诊断，利用电流积分、开路电压计算、kalman滤波迭代的自适应 方法动态计算电池组荷电量S0C，监测电池组安全状态；以电流、电压、电压上升速率、温度、温度上升速率、电池组荷电量soc、对电
池组的在线诊断结果为模糊控制器的输入，结合在线计算的电池模块
荷电量soc、对电池模块的自诊断结果，采用模糊逻辑控制方法实现
对电池组的快速充电、补足充电、涓流充电电流的大小，判断充电结 束条件并自动停止充电，使充电效率最高、充电时间最短，同时有利 于延长电池寿命，避免在充电过程中过热、内压过高而损坏电池，实 现无人看守的自动智能化最优安全充电控制。
本发明与现有镍氢动力蓄电池组充电控制方法相比，具有以下显
著效果采用电池内阻、电压、电流、温度的在线测量，进行电池组
在线诊断、荷电量soc在线计算、电池安全状态监测，并在此基础上
采用智能控制方法进行镍氢动力蓄电池充电过程控制，充电过程按预
充电、加入负脉冲的脉冲快速充电、补足充电、涓流充电等4个进程 依次进行，各进程的充电控制参数、进入使能条件、退出条件等，主 要基于高精度的自适应SOC算法、电压及其上升率、温度及其上升率， 采用模糊智能方法实时确定，使充电过程实时地与电池状态达到了最 佳的配合。因此，本发明提供的方法相对于目前现有方法，大幅度提 高了充电效率，縮短了充电时间，同时避免了在充电过程中过热过压 而影响电池性能和寿命，实现了无人看守的自动智能化安全充电控制， 从而降低了电池使用成本、降低了电池充电的人工成本。
图l是本发明步骤流程图。
具体实施例方式
结合附图和实施例进一步说明本发明，如图1所示，本发明的镍 氢动力蓄电池组智能充电控制方法具体按如下方式和步骤实施-
(1) 接通电源，充电器启动准备。
(2) 对待充电池组施加充放电电流脉冲，同步按事件触发方式采样电流、模块电压、电池组电压，自动计算电池组、电池模块内阻，
结合电压、温度，自动计算电池荷电量soc初始值、自动诊断电池初
始状态，确定预充电电流。
(3) 如预充电使能条件成立，则以预充电电流对电池组充电，自 动采集电池组电压、电池模块电压、温度，采用所述方法，计算电池 组和电池模块荷电量S0C，自动监测电池组安全状态，直到快速充电 使能条件(温度大于设定值、时间超过设定值)满足后，进入以下充 电进程。如充电停止条件成立，则禁止进入以下充电进程。
(4) 采用脉冲方式对电池组充电，周期性地进行脉冲充电一静止 一脉冲放电一静止一脉冲充电。
(5) 在充电过程中，按事件触发方式，对电池组电压、电池模块 电压、温度、电流、电压上升率、温度上升率进行采样和计算，采用 所述方法，计算电池组荷电量S0C，判断电池组安全安全状态，累计 充电时间，实时地自动调整确定快速脉冲充电电流脉冲和脉冲放电电 流脉冲、各脉冲间地静止时间间隔等脉冲充电参数。
(6) 当时间超过设定值、电池组或电池模块荷电量SOC超过设定 值、电池组电压或电池模块电压上升速率明显大于充电平台期间的上 升速率并大于设定值、电池组温度上升量或温度上升率大于设定值时， 停止快速充电进程，短暂静止后，快充结束条件满足，进入以下的补 足充电进程。
(7) 利用所述方法，确定补足充电的小电流，对电池组恒流充电， 当电池组电压或电池模块电压呈零上升率、或温度上升率大于设定值 或温度上升量大于设定值、或电池组荷电量S0C或电池模块荷电量S0C 接近100%时，停止补足充电进程，短暂静止后，补足充电结束条件 满足，进入涓流充电进程。
(8) 采用所述方法，确定涓流充电的极小电流，对电池组恒流充电，当温度大于允许的上限、或电池组荷电量soc或电池模块荷电量
soc大于设定值时，涓流充电结束条件满足，自动停止充电。
(9)在充电过程的任何时刻中，诊断结果表明不适合继续充电过 程，如诊断出短路、充电环路故障等现象时，自动禁止进入后续充电进程。
权利要求
1、一种镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法，其特征是所述的充电控制方法采用对电池相关参数的在线测量，在线诊断，荷电量SOC在线计算，电池安全状态监测，依次进行预充电、加入负脉冲的脉冲快速充电、补足充电、涓流充电，判断充电结束条件并自动停止充电。
2、 根据权利要求1所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法， 其特征是所述的预充电前对待充电池组施加充放电电流脉冲，同歩按 事件触发方式采样电流、模块电压、电池组电压，自动计算电池组、 电池模块内阻，结合电压、温度，自动计算电池荷电量SOC初始值、 自动诊断电池初始状态，确定预充电电流。
3、 根据权利要求1或2所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制 方法，其特征是经判断预充电使能条件成立，则以预充电电流对电池 组充电，直到快速充电使能条件满足后，进入脉冲快速充电。
4、 根据权利要求1所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法， 其特征是脉冲方式对电池组充电是指周期性地进行脉冲充电一静止 一脉冲放电一静止一脉冲充电。
5、 根据权利要求1或4所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制 方法，其特征是所述的线测量是指充电过程中，按事件触发方式，对 电池电压、温度、电流、电压上升率、温度上升率进行采样和计算， 计算荷电量S0C，判断电池安全状态，累计充电时间，实时地自动调 整确定快速脉冲充电电流脉冲和脉冲放电电流脉冲、各脉冲间地静止 时间间隔等脉冲充电参数。
6、 根据权利要求1所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法， 其特征是所述的补足充电是指快充结束条件满足后确定补足充电的小电流，对电池进行恒流充电。
7、 根据权利要求1所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法，其特征是所述的涓流充电是指补足充电结束条件满足后确定涓流充 电的极小电流，对电池进行恒流充电。
8、 根据权利要求1所述的镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法， 在充电过程的任何时刻中，在线诊断结果表明不适合继续充电过程 时，自动禁止进入后续充电进程。
全文摘要
本发明涉及一种镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法，是动力蓄电池充电控制方法，属于动力蓄电池技术领域，本发明主要特点是采用电池内阻、电压、电流、温度的在线测量，进行电池组在线诊断、荷电量SOC在线计算、电池安全状态监测，并在此基础上按预充电、加入负脉冲的脉冲快速充电、补足充电、涓流充电等4个进程依次进行，使充电效率最高、充电时间最短，同时有利于延长电池寿命，避免在充电过程中过热、内压过高而损坏电池，实现无人看守的自动智能化最优安全充电控制。
文档编号H02J7/04GK101316048SQ20071002299
公开日2008年12月3日 申请日期2007年5月29日 优先权日2007年5月29日
发明者林 杨, 石印洲 申请人:扬州福德电池有限公司;上海交通大学