蓄电池充电方法及装置与流程

技术特征：

1.一种蓄电池充电方法，其特征在于，包括：

在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电；

实时对所述蓄电池的充电电流进行采样；

判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；

如果所述当前时刻充电电流小于所述最小充电电流，将所述最小充电电流赋值给所述当前时刻充电电流，并继续进行充电电流采样；

如果所述当前时刻充电电流大于或等于所述最小充电电流，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，所述下一时刻充电电流小于所述当前时刻充电电流；

判断所述下一时刻充电电流与所述最大充电电流的大小；

如果所述下一时刻充电电流大于所述最大充电电流，将所述最大充电电流赋值给所述下一时刻充电电流，并继续进行充电电流采样；

如果所述下一时刻充电电流小于或等于所述最大充电电流，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，并继续进行充电电流采样。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电之前，所述方法还包括：

建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，所述蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，所述内阻与所述极化电容并联后与所述储能电容串联；

基于所述蓄电池等效电路模型，给定所述最大充电电流、所述最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，包括：

采用以下公式计算所述储能电容：

$C_b\left(t_{k+1}\right)=\frac{1.67C_{10}}{1+0.67{\left(\frac{i_{bat\_ref}\left(t_k\right)}{I_{10}}\right)}^{0.9}}\frac{1}{n\×0.16},$

其中，C_b(t_k+1)为下一时刻的储能电容，t_k+1为下一时刻，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，t_k为当前时刻，C₁₀为充电10小时后的名义容量，I₁₀为与C₁₀相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；

采用以下公式计算所述电动势：

$V_{cb}\left(t_{k+1}\right)=V_{cb}\left(t_k\right)+\frac{i_{bat\_ref}\left(t_k\right)}{C_b\left(t_k\right)}\mathrm{\Δ}t,$

其中，V_cb(t_k+1)为下一时刻的电动势，V_cb(t_k)为当前时刻的电动势，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，C_b(t_k)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；

采用以下公式计算所述内阻：

$R\left(t_{k+1}\right)=\frac{1}{C_{10}}(\frac{6}{1+i_{bat\_ref}^{0.6}\left(t_k\right)}+\frac{0.48}{{(1-\frac{V_{cb}\left(t_k\right)-2}{0.16})}^{1.2}});$

其中，R(t_k+1)为下一时刻的内阻，t_k+1为下一时刻，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，t_k为当前时刻，C₁₀为充电10小时后的名义容量，V_cb(t_k)为当前时刻的电动势。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算下一时刻充电电流：

$i_{bat\_ref}\left(t_{k+1}\right)=\[i_{bat\_ref}\left(t_k\right)-\frac{u_{bat}\left(t_k\right)-{\mathrm{nV}}_g}{nR\left(t_k\right)}\];$

其中，i_{bat_ref}(t_k+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，t_k+1为下一时刻，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，t_k为当前时刻，n为蓄电池单体数，u_bat(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电压，V_g为析气电压，R(t_k)为当前时刻的内阻。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内阻动态表达式为：

$R\left(t_0\right)=\frac{V_g-2.16}{i_{bat\_ref}\left(t_0\right)};$

其中，R(t₀)为采样起始时刻的内阻，t₀为采样起始时刻，V_g为析气电压，i_{bat_ref}(t₀)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述蓄电池等效电路模型，如果u_bat＜nV_g，则采用以下公式计算所述蓄电池的参数：

u_bat(t)＝n(V_cb(t)+V_cp(t))，

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{dV}}_{cb}}{dt}=\frac{i_{bat}\left(t\right)}{C_b\left(t\right)}\\ \frac{{\mathrm{dV}}_{cp}}{dt}=-\frac{1}{R\left(t\right)C_p}{V}_{cp}+\frac{i_{bat}\left(t\right)}{C_p}\end{array}\right.,$

$SOC\left(t\right)=\frac{V_{cb}-2}{0.16};$

如果u_bat≥nV_g，则采用以下公式计算所述蓄电池的参数：

u_bat(t)＝n(V_cb(t)+R(t)i_bat(t))，

SOC(t)＝1，

V_cb(t)＝2.16V；

其中，u_bat为蓄电池电压，u_bat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，V_g为析气电压，V_g＝2.35V，V_cb为电动势，V_cb(t)为t时刻的电动势，V_cp为极化电压，V_cp(t)为t时刻的极化电压，i_bat(t)为t时刻的蓄电池电流，C_b(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，C_p为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。

7.一种蓄电池充电装置，其特征在于，包括：

充电单元，用于在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电；

采样单元，用于实时对所述蓄电池的充电电流进行采样；

第一判断单元，用于判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；

第一处理单元，用于在所述当前时刻充电电流小于所述最小充电电流的情况下，将所述最小充电电流赋值给所述当前时刻充电电流，所述采样单元继续进行充电电流采样；

第二处理单元，用于在所述当前时刻充电电流大于或等于所述最小充电电流的情况下，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，所述下一时刻充电电流小于所述当前时刻充电电流；

第二判断单元，用于判断所述下一时刻充电电流与所述最大充电电流的大小；

第三处理单元，用于在所述下一时刻充电电流大于所述最大充电电流的情况下，将所述最大充电电流赋值给所述下一时刻充电电流，所述采样单元继续进行充电电流采样；

第四处理单元，用于在所述下一时刻充电电流小于或等于所述最大充电电流的情况下，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，所述采样单元继续进行充电电流采样。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

模型建立单元，用于建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，所述蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，所述内阻与所述极化电容并联后与所述储能电容串联；

参数给定单元，用于基于所述蓄电池等效电路模型，给定所述最大充电电流、所述最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元具体用于：

采用以下公式计算所述储能电容：

$C_b\left(t_{k+1}\right)=\frac{1.67C_{10}}{1+0.67{\left(\frac{i_{bat\_ref}\left(t_k\right)}{I_{10}}\right)}^{0.9}}\frac{1}{n\×0.16},$

其中，C_b(t_k+1)为下一时刻的储能电容，t_k+1为下一时刻，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，t_k为当前时刻，C₁₀为充电10小时后的名义容量，I₁₀为与C₁₀相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；

采用以下公式计算所述电动势：

$V_{cb}\left(t_{k+1}\right)=V_{cb}\left(t_k\right)+\frac{i_{bat\_ref}\left(t_k\right)}{C_b\left(t_k\right)}\mathrm{\Δ}t,$

其中，V_cb(t_k+1)为下一时刻的电动势，V_cb(t_k)为当前时刻的电动势，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，C_b(t_k)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；

采用以下公式计算所述内阻：

$R\left(t_{k+1}\right)=\frac{1}{C_{10}}(\frac{6}{1+i_{bat\_ref}^{0.6}\left(t_k\right)}+\frac{0.48}{{(1-\frac{V_{cb}\left(t_k\right)-2}{0.16})}^{1.2}});$

其中，R(t_k+1)为下一时刻的内阻，t_k+1为下一时刻，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，t_k为当前时刻，C₁₀为充电10小时后的名义容量，V_cb(t_k)为当前时刻的电动势。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元具体用于采用以下公式计算下一时刻充电电流：

$i_{bat\_ref}\left(t_{k+1}\right)=\[i_{bat\_ref}\left(t_k\right)-\frac{u_{bat}\left(t_k\right)-{\mathrm{nV}}_g}{nR\left(t_k\right)}\];$

其中，i_{bat_ref}(t_k+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，t_k+1为下一时刻，i_{bat_ref}(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电流，t_k为当前时刻，n为蓄电池单体数，u_bat(t_k)为当前时刻的蓄电池充电电压，V_g为析气电压，R(t_k)为当前时刻的内阻。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述内阻动态表达式为：

$R\left(t_0\right)=\frac{V_g-2.16}{i_{bat\_ref}\left(t_0\right)};$

其中，R(t₀)为采样起始时刻的内阻，t₀为采样起始时刻，V_g为析气电压，i_{bat_ref}(t₀)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：计算单元，用于基于所述蓄电池等效电路模型，在u_bat＜nV_g的情况下，采用以下公式计算所述蓄电池的参数：

u_bat(t)＝n(V_cb(t)+V_cp(t))，

$\left\{\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{dV}}_{cb}}{dt}=\frac{i_{bat}\left(t\right)}{C_b\left(t\right)}\\ \frac{{\mathrm{dV}}_{cp}}{dt}=-\frac{1}{R\left(t\right)C_p}{V}_{cp}+\frac{i_{bat}\left(t\right)}{C_p}\end{array}\right.,$

$SOC\left(t\right)=\frac{V_{cb}-2}{0.16};$

以及在u_bat≥nV_g的情况下，采用以下公式计算所述蓄电池的参数：

u_bat(t)＝n(V_cb(t)+R(t)i_bat(t))，

SOC(t)＝1，

V_cb(t)＝2.16V；

其中，u_bat为蓄电池电压，u_bat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，V_g为析气电压，V_g＝2.35V，V_cb为电动势，V_cb(t)为t时刻的电动势，V_cp为极化电压，V_cp(t)为t时刻的极化电压，i_bat(t)为t时刻的蓄电池电流，C_b(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，C_p为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。