专利名称：基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电方法
技术领域：
基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电方法，属于铅酸蓄电池充电技 术领域。
背景技术：
铅酸蓄电池的寿命常常被认为是材料和设计参数的函数，例如板栅合金及厚度， 铅膏的组成，极板厚度，正负极活性物质比率，电解液浓度以及放电速率和放电深度等放 电条件.虽然公知认为充电方式对蓄电池的寿命有明显影响，但令人遗憾的是最近几十年 里，标准的充电方式几乎没有什么变化，即采用恒压恒流联合充电。这种充电方法第一阶段先使用相对较高的电流对电池充电；第二阶段，待蓄电池 端电压上升到充电器预设电压时(一般为电池每单格电压2. 45V)，维持此电压进行恒压充 电，此时电流值以指数下降；第三阶段当时间或电流值达到某点时，末期恒流步骤启动，通 常采用低电流，持续1 池，末期不限制电压。上述标准充电方法亦被称为三段式充电，此法的主要问题是随着电池老化和电解 液饱和度下降，存在严重充电不足的现象，且末期不限制电压容易导致热失控现象的发生， 从而导致电池过早失效，使用寿命受到明显影响。经检索和调查研究，目前针对此法充电的弊端，不同厂家和个人都给出了一些相 对理想的充电方法，其中采用的方法比较统一的就是基于马斯三定律的脉冲充电方法，此 法最大的优势就是抑制了充电过程中极化电压的影响，增大了蓄电池的可接受充电电流 值，提高了充电速度，基于此方法而设计的充电器，从实际应用效果来看，基本上弥补了因 为老化而引起的充电不足的现象，但是依然存在如下重要不足1过分的追求快速，导致初始电流过大，长期充电会导致板栅脱落，热失控比较容 易发生，损害电池；2充电过程依据经验公式采用一般的温度修正，忽略电池每单格温升的影响，导致 某一单格电池出现过早失效时，未及时处理，不均衡充电缩减蓄电池循环使用寿命；3采用模糊控制，神经网络等一系列对微控单元和存储单元要求很高的控制方法 进行充电器设计，增加了充电器的制造成本；4最重要的是，此充电方法和充电器都是等待到达蓄电池析气或预设电压后，各相 关充电部件才做出动作，忽略了蓄电池系统响应的滞后性。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的充电方法的缺陷，提供一种基于灰色系统预测理论 的铅酸蓄电池无损快速充电方法，利用传感器输出的数据进行定周期连续采样，根据连续 采样值建立灰色动态预测模型，通过模型预测值进行充电各参数的预先修正，保证蓄电池 充电的动态实时性，安全性和可靠性，提高了充电速度，同时抑制了热失控和充电不足现象 的发生。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电方法，其特征在于步骤如 下1.1定周期连续采样充电时铅酸蓄电池充电端电压U(°) (k)，铅酸蓄电池充电电流 I(0) (k)和铅酸蓄电池温度T(°)(k)；1. 2充电电流I(°) (k)作为灰关联分析的参考序列，对连续采样数据铅酸蓄电池充 电端电压U(°) (k)，铅酸蓄电池充电电流I (°) (k)，铅酸蓄电池温度T(°) (k)进行灰关联分析，保 证铅酸蓄电池充电端电压u(0) (k)，铅酸蓄电池温度T(°) (k)与铅酸蓄电池充电电流I (k) 的关联程度符合建模要求；1.3对连续采样数据铅酸蓄电池充电端电压U(°) (k)，铅酸蓄电池充电电流I (°) (k)， 铅酸蓄电池温度T(°)(k)分别进行灰色一次累加生成1-AG0，得到铅酸蓄电池充电端电压灰 色一次累加生成1-AG0序列Ua) (k)，铅酸蓄电池充电电流灰色一次累加生成1-AG0序列1(1) (k)，铅酸蓄电池温度灰色一次累加生成1-AG0序列Τω (k)；1. 4依次计算铅酸蓄电池充电端电压灰色一次累加生成1-AG0序列Ua) (k)的均值 生成序列u(1) (k)，铅酸蓄电池充电电流灰色一次累加生成1-AG0序列Ιω (k)的均值生成序 列v(1) (k)，铅酸蓄电池温度灰色一次累加生成1-AG0序列T(1) (k)的均值生成序列wa) (k)， 具体表达式为u(1) (k) = 0. 5U(1) (k) +0. 5U(1) (k_l)v(1) (k) = 0. 51(1) (k) +0. 51(1) (k_l)；w(1) (k) = 0. 5T(1) (k) +0. 5T(1) (k_l) 计算铅酸蓄电池充电电流I(CI)( 1. 5计算铅酸蓄电池充电电流I(°) (k)的灰作用量街，bI;具体表达式为
权利要求
1.基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电方法，其特征在于步骤如下 1. 1定周期连续采样充电时铅酸蓄电池充电端电压U(°) (k)，铅酸蓄电池充电电流I(0) (k)和铅酸蓄电池温度T(0) (k)；
2.根据权利要求1步骤1. 2所述的基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电 方法，其特征在于所述的对连续采样数据铅酸蓄电池充电端电压U(0) (k)，铅酸蓄电池充电 电流I(°) (k)，铅酸蓄电池温度T(°) (k)进行灰关联分析的步骤如下.2. 1对连续采样数据铅酸蓄电池充电端电压U(°) (k)，铅酸蓄电池充电电流I (°) (k)，铅酸 蓄电池温度T(°)(k)首先进行初始化操作，使得各序列首元素值为1，得到铅酸蓄电池充电 端电压U(°) (k)，铅酸蓄电池充电电流I (°) (k)，铅酸蓄电池温度T(°) (k)的初值化序列U ‘ (0) (k)，I' (0)(k)，T' (0) (k)；2. 2将铅酸蓄电池充电电流I(°) (k)的初值化序列I ’ (0) (k)作为灰关联分析的参考序 列，计算铅酸蓄电池充电端电压U(°)(k)的初值化序列U' (°)(k)，铅酸蓄电池温度T(°)(k)的 初值化序列T ‘ (0) (k)相对于铅酸蓄电池充电电流I (°) (k)的初值化序列I ‘ (°) (k)的绝对 差AuGO，Δτ(10，具体表达式为 Δ,⑷=|/'
3.根据权利要求1步骤1.10所述的基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速 充电方法，其特征在于所述的铅酸蓄电池充电电流进行调整，调整方式采用占空比调节方 式，占空比调整步长为0. 05 0. 25。
4.根据权利要求1步骤1.1所述的基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电 方法，其特征在于定周期连续采样充电时铅酸蓄电池温度T(°) (k)，采样方法是将铅酸蓄电 池的每个单格里都装有防腐高精度温度传感器，每单格采样温度以最高温度作为铅酸蓄电 池温度T(°) (k)。
全文摘要
基于灰色系统预测理论的铅酸蓄电池无损快速充电方法，属于铅酸蓄电池充电技术领域。定周期连续采样充电时铅酸蓄电池充电端电压U(0)(k)，铅酸蓄电池充电电流I(0)(k)和铅酸蓄电池温度T(0)(k)；充电电流I(0)(k)作为灰关联分析的参考序列，对连续采样数据铅酸蓄电池充电端电压U(0)(k)，铅酸蓄电池充电电流I(0)(k)，铅酸蓄电池温度T(0)(k)进行灰关联分析，保证铅酸蓄电池充电端电压U(0)(k)，铅酸蓄电池温度T(0)(k)与铅酸蓄电池充电电流I(0)(k)的关联程度符合建模要求。利用传感器输出的数据进行定周期连续采样，根据连续采样值建立灰色动态预测模型，通过模型预测值进行充电各参数的预先修正，保证蓄电池充电的动态实时性，安全性和可靠性，提高了充电速度，同时抑制了热失控和充电不足现象的发生。
文档编号H01M10/44GK102097665SQ20091025563
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者刘洪娥, 王任超, 高小群, 高述辕 申请人:山东申普汽车控制技术有限公司