[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

本發明公開了一種鋰電池組多目標同時充電方法。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。本發明極大減小了充電時間和收斂時間的誤差，從而在保證充電效率的同時最大減弱了電流對電池的影響。

技術領域

本發明屬于鋰電池應用領域的一種鋰電池充電方法，尤其是涉及了一種鋰電池組多目標同時充電方法。

背景技術

鋰電池具有功率密度大、能量密度高、循環壽命長、輸出電壓高、綠色環保等優點，被廣泛應用在各個領域，提高鋰電池充電速率、使用壽命和可用容量是當下研究的熱點。目前，鋰電池的充電方式有很多，傳統充電器充電模式單一、參數固定，且未充分考慮電池的真實狀態，充電過程對電池有損傷。鋰電池充放電過程是電化學反應過程，其充電特性與電池內部結構、充電參數和外部環境等因素都有關系，充電過程伴隨著極化效應和內部的溫度變化。

研究表明鋰電池存在一條最佳充電曲線，接近這條曲線充電時，充電速度最快、效率最高、電池損傷最小。鋰電池智能充電方法是目前比較先進的充電方式，通過檢測電池狀態參數實時調整充電電流，動態跟蹤最佳充電曲線，可實現鋰電池快速友好的充電。但該方法在充電初期容易過電流充電，而在充電末期電流較小、效率較低，傳統的鋰電池充電方法主要有恒流充電、恒壓充電、脈沖充電、Relax充電等。Mas.J.A提出瞬時停充或者大電流放電，可消除極化現象，使電池的可接受充電曲線不斷右移，從而提高充電效率，這是加快充電速度的理論基礎。目前應用最廣泛的充電方法是三階段充電法，存在充電速度慢，效率低，無法消除電池充電時的極化現象等問題。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提出了一種鋰電池組多目標同時充電方法；在充電過程中，實際充電狀態可以在最短時間內收斂到相同值，同時充電時間和收斂時間差最小化，實現更高效率的充電。

如圖1所示，本發明所采用的技術方案是：

鋰電池組各單體電池在充電時自身存在內阻均會有部分能量損耗，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，進而將該鋰電池組充電代價模型表達成二次規劃問題，采用內點法求解處理該二次規劃問題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，從而實現充電過程和收斂過程的同時完成，實現了優化的鋰電池組多目標同時充電。

本發明在充電過程中，實際充電狀態可以在最短時間內收斂到相同值，同時充電時間和收斂時間差最小化。

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，并利用預先已知情況進行實現獲得的實驗數據確定模型參數，模型參數包括鋰電池的容量Q、鋰電池的內阻R₀和充電效率η；

步驟3，設定充電目標，包括預計充電時間和預設充電SOC，考慮在充電過程中的各單體電池溫度控制得低些，同時應該在充電過程中實現電池均衡，引入充電權重系數，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；