[发明专利]镍氢动力蓄电池组智能充电控制方法

说明书

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SOC、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SOC；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SOC，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，缩短了充电时间，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。