混合動力汽車鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法
【專利摘要】本發明公開了一種混合動力汽車鋰離子電池變頻脈沖充電方法。通過交流阻抗法測得電池的頻譜得到電池充電的初始頻率，再通過確定最優頻率的算法作進一步的精確跟蹤，從而得出最優頻率。本發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鋰離子電池組進行快速充電的難題，不僅可以縮短充電時間，還可以達到去極化的目的，有效的延長電池組的使用壽命。
【專利說明】混合動力汽車鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于節能與新能源汽車領域，涉及一種混合動力汽車鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法。
【背景技術】
[0002]隨著汽車工業的迅猛發展，能源和環境問題日益突出。為了減少燃油汽車的能源消耗和污染的問題，混合動力汽車(HEV)應運而生。混合動力汽車動力電池的荷電狀態(State of Charge, S0C)是電池管理系統的重要數據，HEV動力電池組的SOC要求實時、在線、準確估算，它是HEV整車能量控制策略的前提，是不使電池組因過充、過放而提前損壞的保證。傳統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間較長，不能滿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。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，采用變頻技術對脈沖充電法進行改進，提供一種快速有效的混合動力汽車鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法。
[0004]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0005]一種混合動力汽車鋰離子電池可變頻率脈沖充電方法，包括如下步驟:
[0006]( 1)首先進行程序的初始化:檢測時間t=0，開始計時；
[0007](2)根據電池的二階RC模型，建立非線性系統的狀態方程和系統方程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)是待估計值，為電池荷電狀態，y(k)是觀測值，k是正整數，f(x(k),u(k))是非線性系統的狀態轉移函數，g(x(k),u(k))是非線性系統的測量函數；然后將其線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是線性相關系數；采用擴展卡爾曼濾波法進行迭代，電池荷電狀態估算矯正，同時測量電池端電壓Vb;
[0008](3 )如果此時電池的S0C>95%或者VB>VSup，其中Vsup表示的是電池的充電閥值電壓，則結束充電；否則進行步驟(4)；
[0009](4)根據不同頻率充電方式下的平均電流值計算出最優充電頻率f；p ；
[0010](5)根據確定的最優充電頻率f；p來控制可變頻率脈沖發生器進行脈沖充電；
[0011](6)若檢測時間t≥Tsm，則結束充電；否則繼續進行步驟(5)的充電；TSUM為預先設定的最長充電時間。
[0012]步驟(4)包括如下步驟:
[0013](a)計算以fn為脈沖充電頻率充電時的平均充電電流:
[0014]設在脈沖充電頻率為fn下，第m個電流采樣值為Dib，n(m)，設采樣電流之和為Dacc (η)，設初始值 Da。。(n) =O,則:
[0015]Dacc (η) = Dacc (η)+Dib, η (m) ;m=m+l ；
[0016]計算M次采樣的平均值Davg (η):
【權利要求】
1.一種混合動力汽車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)首先進行程序的初始化:檢測時間t=0，開始計時； (2 )根據電池的二階RC模型，建立非線性系統的狀態方程和系統方程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)是待估計值，為電池荷電狀態，y(k)是觀測值，k是正整數，f(x(k),u(k))是非線性系統的狀態轉移函數，g(x(k),u(k))是非線性系統的測量函數；然后將其線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是線性相關系數；采用擴展卡爾曼濾波法進行迭代，電池荷電狀態估算矯正，同時測量電池端電壓Vb; (3)如果此時電池的S0C>95%或者VB>VSup，其中Vsup表示的是電池的充電閥值電壓，則結束充電；否則進行步驟(4); (4)根據不同頻率充電方式下的平均電流值計算出最優充電頻率f；p； (5)根據確定的最優充電頻率f；p來控制可變頻率脈沖發生器進行脈沖充電； (6)若檢測時間t ^ Tsum，則結束充電；否則繼續進行步驟(5)的充電；Tsm為預先設定的最長充電時間。
2.根據權利要求1所述的混合動力汽車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)計算以fn為脈沖充電頻率充電時的平均充電電流: 設在脈沖充電頻率為fn下，第m個電流采樣值為Dib，n(m)，設采樣電流之和為Da。。(η)，設初始值DacJn) =O，則:
Dacc (n) = Dacc (n) +Dib, n (m) ; m=m+l ； 計算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)最優充電頻率f；p確定如下:
f0p = {fn I MAX (Davg (n))，n = 1，2，...N}。
【文檔編號】H01M10/44GK103682499SQ201310716483
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】吳鐵洲, 柏祎山, 丁穩房, 李子龍 申請人:湖北工業大學