混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法
【专利摘要】本发明公开了一种混合动力汽车锂离子电池变频脉冲充电方法。通过交流阻抗法测得电池的频谱得到电池充电的初始频率，再通过确定最优频率的算法作进一步的精确跟踪，从而得出最优频率。本发明的充电方法解决了在充电一致性和脉冲周期难以确定的情况下不能对锂离子电池组进行快速充电的难题，不仅可以缩短充电时间，还可以达到去极化的目的，有效的延长电池组的使用寿命。
【专利说明】混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法
【技术领域】
[0001]本发明属于节能与新能源汽车领域，涉及一种混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车工业的迅猛发展，能源和环境问题日益突出。为了减少燃油汽车的能源消耗和污染的问题，混合动力汽车(HEV)应运而生。混合动力汽车动力电池的荷电状态(State of Charge, S0C)是电池管理系统的重要数据，HEV动力电池组的SOC要求实时、在线、准确估算，它是HEV整车能量控制策略的前提，是不使电池组因过充、过放而提前损坏的保证。传统的电池充电方法主要有:恒压法、恒流法、分段恒流法、恒压和恒流法相结合的方法等。目前，蓄电池组的充电方式主要采用三段式充电方式，然而这种充电方式充电时间较长，不能满足人们希望快速充电的需求。脉冲充电法是比较有效的快速充电方法，然而脉冲充电法的脉冲周期较难确定。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，采用变频技术对脉冲充电法进行改进，提供一种快速有效的混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法。
[0004]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0005]一种混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法，包括如下步骤:
[0006]( 1)首先进行程序的初始化:检测时间t=0，开始计时；
[0007](2)根据电池的二阶RC模型，建立非线性系统的状态方程和系统方程x(k)=f(x (k-1), u(k))+w(k), y (k) = g (x (k), u (k)) +v (k) ；w(k)和 v(k)是高斯白噪声，x(k)是待估计值，为电池荷电状态，y(k)是观测值，k是正整数，f(x(k),u(k))是非线性系统的状态转移函数，g(x(k),u(k))是非线性系统的测量函数；然后将其线性化处理得到以下方程，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是线性相关系数；采用扩展卡尔曼滤波法进行迭代，电池荷电状态估算矫正，同时测量电池端电压Vb;
[0008](3 )如果此时电池的S0C>95%或者VB>VSup，其中Vsup表示的是电池的充电阀值电压，则结束充电；否则进行步骤(4)；
[0009](4)根据不同频率充电方式下的平均电流值计算出最优充电频率f；p ；
[0010](5)根据确定的最优充电频率f；p来控制可变频率脉冲发生器进行脉冲充电；
[0011](6)若检测时间t≥Tsm，则结束充电；否则继续进行步骤(5)的充电；TSUM为预先设定的最长充电时间。
[0012]步骤(4)包括如下步骤:
[0013](a)计算以fn为脉冲充电频率充电时的平均充电电流:
[0014]设在脉冲充电频率为fn下，第m个电流采样值为Dib，n(m)，设采样电流之和为Dacc (η)，设初始值 Da。。(n) =O,则:
[0015]Dacc (η) = Dacc (η)+Dib, η (m) ;m=m+l ；
[0016]计算M次采样的平均值Davg (η):
【权利要求】
1.一种混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法，其特征在于，包括如下步骤: (I)首先进行程序的初始化:检测时间t=0，开始计时； (2 )根据电池的二阶RC模型，建立非线性系统的状态方程和系统方程X (k)=f(x (k-1), u(k))+w(k), y (k) = g (x (k), u (k)) +v (k) ；w(k)和 v(k)是高斯白噪声，x(k)是待估计值，为电池荷电状态，y(k)是观测值，k是正整数，f(x(k),u(k))是非线性系统的状态转移函数，g(x(k),u(k))是非线性系统的测量函数；然后将其线性化处理得到以下方程，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是线性相关系数；采用扩展卡尔曼滤波法进行迭代，电池荷电状态估算矫正，同时测量电池端电压Vb; (3)如果此时电池的S0C>95%或者VB>VSup，其中Vsup表示的是电池的充电阀值电压，则结束充电；否则进行步骤(4); (4)根据不同频率充电方式下的平均电流值计算出最优充电频率f；p； (5)根据确定的最优充电频率f；p来控制可变频率脉冲发生器进行脉冲充电； (6)若检测时间t ^ Tsum，则结束充电；否则继续进行步骤(5)的充电；Tsm为预先设定的最长充电时间。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车锂离子电池可变频率脉冲充电方法，其特征在于，步骤(4)包括如下步骤: (a)计算以fn为脉冲充电频率充电时的平均充电电流: 设在脉冲充电频率为fn下，第m个电流采样值为Dib，n(m)，设采样电流之和为Da。。(η)，设初始值DacJn) =O，则:
Dacc (n) = Dacc (n) +Dib, n (m) ; m=m+l ； 计算M次采样的平均值Davg (η):
D (η) - ；M.> (b)在不同脉冲充电频率下采样电流的平均值，即n=n+l:1 M D"'An) = Τ7Σ^,-(^)η = m’N (c)最优充电频率f；p确定如下:
f0p = {fn I MAX (Davg (n))，n = 1，2，...N}。
【文档编号】H01M10/44GK103682499SQ201310716483
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】吴铁洲, 柏祎山, 丁稳房, 李子龙 申请人:湖北工业大学