[發明專利]一種鋰電池組多目標同時充電方法

有效

• 申請號: 202010054218.0
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111244564B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 陳劍;陳浩;范曉東;周宓;付源
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M10/44
• 分類號: H01M10/44
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種鋰電池組多目標同時充電方法，其特征在于：考慮鋰電池充電時充電電流的約束，加入充電權重系數，將能量損耗和充電電流轉化成帶有充電權重系數的鋰電池組充電代價模型，采用內點法求解處理獲得預設充電電流序列；接著根據預設充電電流序列，計算鋰電池組充電時所需要的充電時間，通過自適應動量最速下降算法對鋰電池組充電代價模型中的充電權重系數進行調整，得到充電時間最短情況下的充電權重系數，利用充電權重系數再優化鋰電池組充電代價模型獲得新的預設充電電流序列，利用新的預設充電電流序列進行充電，實現了優化的鋰電池組多目標同時充電；

方法過程具體如下：

步驟1，鋰電池組由相互獨立的n個單體電池組成，根據鋰電池的基本動態特性，建立鋰電池組的等效電路模型，并利用實驗數據確定模型參數；

步驟3，設定充電目標，包括預計充電時間和預設充電SOC，建立包括預設充電SOC、電池溫度和電池均衡的鋰電池組充電代價模型；

步驟4，采用二次規劃求解方法對鋰電池組充電代價模型進行求解，得到預設充電時間和預設充電SOC下各時刻各單體電池的預設充電電流u_i,k，組成最優充電電流序列，以最優充電電流序列控制鋰電池組進行充電；

步驟5、實時檢測步驟4控制下的充電過程實時狀態的各單體電池的SOCx_j,k，按照以下公式處理獲得收斂時間T₁(ε₁)和充電時間T₂(ε₂)，建立以下同時充電時間函數：

其中，T₁(ε₁),T₂(ε₂)分別表示收斂時間和充電時間，x_i(k)和x_j(k)表示鋰電池組的第i節單體電池k時刻的荷電狀態的值，ε₁和ε₂分別表示收斂過程和充電過程的截止誤差，T_s表示采樣時間，τ表示時間變量，i、j表示鋰電池組中的單體電池的序數，χ_d表示單體電池的SOC的期望值列向量，它是由單體電池的SOC的期望值構成的一個n×1的列向量；

采用自適應動量最速下降算法對同時充電時間函數進行處理，優化鋰電池組充電代價模型中的第一權重系數α和第二權重系數β并回到步驟3進行更新，第一權重系數α和第二權重系數β更新表達式為：

其中Δα(k)，Δα(k-1)分別表示α在k和k-1時刻的增量，Δβ(k)，Δβ(k-1)分別表示β在k和k-1時刻的增量，分別表示同時充電時間f₄(x)在k和k-1時刻的增量，其中同時充電時間f₄(x)＝max{T₁(ε₁),T₂(ε₂)}，θ表示動量因子，ω(k)表示自適應學習率；然后重復步驟4處理，采用更新后獲得的最優充電電流序列對鋰電池組進行控制充電。

2.根據權利要求1所述的一種鋰電池組多目標同時充電方法，其特征在于：所述步驟1中，針對鋰電池組的每個單體電池建立單體電池等效電路，單體電池等效電路包括電容Cb、恒壓源Vsoc、受電壓控制電壓源Voc和內阻R0，受電壓控制電壓源Voc為由電容Cb、恒壓源Vsoc并聯構成的SOC等效電路，SOC等效電路用于模擬單體電池的SOC變化；受電壓控制電壓源Voc、內阻R0串聯后構成電壓等效電路，電壓等效電路用于模擬單體電池的電壓變化。

3.根據權利要求1所述的一種鋰電池組多目標同時充電方法，其特征在于：所述步驟1中，鋰電池組的單體電池等效電路模型采用以下公式表示：

其中，和分別表示鋰電池組的第i節單體電池在k+1和k時刻的荷電狀態的值，η表示充電效率，T表示采樣時間，表示第i節單體電池在k時刻的充電電流值，Q表示鋰電池組的單體電池的容量，R₀表示鋰電池組的單體電池的內阻，和分別表示第i節單體電池在k時刻的輸出端電壓和開路電壓。