CN103259305A - 基于锂电池的直流电源智能充电控制方法 - Google Patents

基于锂电池的直流电源智能充电控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103259305A
CN103259305A CN2013101166762A CN201310116676A CN103259305A CN 103259305 A CN103259305 A CN 103259305A CN 2013101166762 A CN2013101166762 A CN 2013101166762A CN 201310116676 A CN201310116676 A CN 201310116676A CN 103259305 A CN103259305 A CN 103259305A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuzzy
low
center
battery
domain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013101166762A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103259305B (zh
Inventor
陈瑞林
张辉
张延岭
周保国
付广学
张欣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LINQING POWER SUPPLY Co
Original Assignee
LINQING POWER SUPPLY Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LINQING POWER SUPPLY Co filed Critical LINQING POWER SUPPLY Co
Priority to CN201310116676.2A priority Critical patent/CN103259305B/zh
Publication of CN103259305A publication Critical patent/CN103259305A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103259305B publication Critical patent/CN103259305B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明提供电池充电控制领域的基于锂电池的直流电源智能充电控制方法，包括定义电池端电压变化量X1、荷电状态变化量X2以及充电控制输出Y1的基本论域和模糊集；对端电压变化量X1和荷电状态变化量X2进行赋值；建立模糊规则库，并利用“最大-最小”合成算法得到输入输出模糊推理关系；通过重心法，进行去模糊化，根据模糊控制查询模糊查询表，得到电池充电控制输出Y1的实际输出值。其能够实时精确估计电池的充电状态，实现快速安全的充电。

Description

基于锂电池的直流电源智能充电控制方法
技术领域
本发明涉及电池充电控制领域，尤其涉及一种锂电池的直流电源充电控制方法。
背景技术
现有的变电站直流电源多采用铅蓄电池，在运行中存在循环寿命短，受温度影响大，污染严重等问题，使得电站的维护费用较高，影响了电站的使用效率。锂电池以其输入输出功率大、工作温度范围宽、无记忆效应、体积小、免维护、环境友好等特点得到了广泛应用，基于锂电池的变电站直流电源将有效提高一体化电源的运维效率，降低变电站维护成本，提高一体化电源系统的经济性。
目前，锂电池的充电多采用基于电池电压的恒流恒压法，即先以恒定电流将电池充电至预设的截止电压值，然后进入恒压阶段继续充电，电池电压基本不变，逐步降低电池的充电电流，直至电流小于预设值。这种充电方式优点是控制简单，易于实现，但电池的外部电压并不能完全反映电池的荷电状态，电压跟随电池特性曲线的性能不理想，呈非线性关系，并且受温度影响较大，会导致电池组中部分单体电池严重过充，降低电池的使用寿命。采用基于电池荷电状态的充电方式可有效解决上述问题，但现有的荷电状态(State of Charge)荷电状态估计精度不够，影响了这种充电方式的效果。
发明内容
本发明是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于锂电池的直流电源智能充电控制方法。
本发明是通过如下技术方案实现的，其包括如下步骤：定义电池端电压变化量X1、荷电状态变化量X2以及充电控制输出Y1的基本论域和模糊集；对端电压变化量X1和荷电状态变化量X2进行赋值；建立电池端电压变化量X1、荷电状态变化量X2作为输入，充电控制输出Y1作为输出的模糊规则库，并利用“最大-最小”合成算法得到输入输出模糊推理关系；通过重心法推导出输出基本论域中的一个确定元素，将输入论域与相应输出论域中的元素组成模糊查询表，根据模糊控制查询模糊查询表，得到电池充电控制输出Y1的实际输出值。
本发明通过上述技术方案，根据锂电池自身特性，将电池端电压变化量和荷电状态变化量作为模糊控制器的输入，充电器的输出作为模糊控制器的输出，建立基本的模糊控制规则，从而对直流电源充电系统进行模糊控制。采用模糊控制方法对充电系统的输入输出进行调节，实时精确估计电池的充电状态，使电池充电控制系统不需要建立精确的数学模型就可以得到合理的充电控制策略，具有较高的控制精度和自适应性，避免电池过充等现象发生的同时实现了电池的快速与安全充电，从而延长了电池的使用寿命。
从以下对示例性实施例的描述（参照附图），本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是本发明方法的结构原理图；
图2是电池端电压变化量的隶属函数图；
图3是采用本发明充电控制方法的电池充电曲线图。
具体实施方式
以下参照附图详细描述本发明的优选实施例。
图1是本发明方法的结构原理图。如图1所示，本发明是将电池端电压变化量X1和荷电状态变化量X2作为模糊控制器的输入，充电控制输出Y1作为模糊控制器的输出，建立包含模糊控制规则库R的两输入单输出的模糊控制器。
在进行模糊控制时，首先，定义电池端电压变化量X1、荷电状态变化量X2以及充电控制输出Y1的论域和模糊集，例如，根据电池充电时端电压变化量X1和荷电状态变化量X2实际情况，定义端电压变化量(X1)的基本论域为[-0.10.3]，对应的模糊词集A定义为负高（NB）、负中（NM）、负低(NS)、零(ZO)、正低(PS)、正中（PM）、和正高(PB)，模糊论域定义为[-6-5-4-3-2-10123456]；荷电状态变化量(X2)基本论域为[05%]，对应的模糊词集B定义为[O PS PM PB]，模糊论域定义为[0123456]；充电控制输出Y1的论域为[00.5C]（0.5C指以2小时率充电的电流值）,对应的模糊词集C定义为[O PS PM PB]，模糊论域定义为[0123456]。
接着，经过查阅资料和部分实验，采用正态分布隶属函数对电池充电时端电压变化量X1进行赋值（如图2所示），同样，采用正态分布隶属函数对荷电状态变化量X2进行赋值（未图示）。
由于电池的充电分为恒流和恒压阶段，首先根据电池端电压变化量的正负判断电池的充电阶段，然后通过电池端电压变化的大小以及荷电状态变化的快慢来控制充电电流输出，使得充电电流与荷电状态变化量以相同趋势变化，实现了充电电流的精准控制。根据以上充电控制规律建立的模糊控制规则R如下：
R11：IF X1is PB and X2is PB THEN Y1is PB.
R12：IF X1is PB and X2is PM THEN Y1is PM.
R13：IF X1is PB and X2is PS THEN Y1is PS.
R21：IF X1is PM and X2is PB THEN Y1is PB.
R22：IF X1is PM and X2is PM THEN Y1is PM.
R23：IF X1is PM and X2is PS THEN Y1is PS.
R31：IF X1is PS and X2is PB THEN Y1is PB.
R32：IF X1is PS and X2is PM THEN Y1is PM.
R33：IF X1is PS and X2is PS THEN Y1is PS.
R00：IF X1is ZO and X2is ZO THEN Y1is ZO.
R43：IF X1is NS and X2is PS THEN Y1is PS.
R53：IF X1is NM and X2is PS THEN Y1is PS.
R62：IF X1is NB and X2is PM THEN Y1is PM.
R63：IF X1is NB and X2is PS THEN Y1is PS.
最终形成如下模糊控制库：
Figure BDA00003010318400031
将该模糊规则库用于图1所示的模糊控制器时，图1中“R”表示由规则库导出的输入和输出之间的模糊关系。“。”表示模糊规则的合成运算。模糊关系R∈F（X1×X2×Y1）可以看作一个转换器，则模糊控制器的输出为Y=X。R。利用模糊理论中“最大-最小”合成算法，得到一系列的模糊推理关系。最后由重心法推导出输出基本论域中的一个确定元素，将输入论域与相应输出论域中的元素组成模糊查询表，由计算机事先离线计算好。在实时控制时，根据模糊量化后的电池端电压变化量X1和荷电状态变化量X2，直接查找模糊控制查询表获得输出控制量的值，再乘以量化因子0.5C/6，得实际输出值，即电池充电输出。通过以上控制策略得到的电池充电曲线如附图3所示。
需要注意的是，虽然在上述实施例中，给出了具体的论域和模糊集的范围，但是本发明不限于此，可以设置与上述实施例不同的论域和模糊集。此外，作为模糊控制领域中技术人员所熟知的重心法，“最大-最小”合成算法，将不再赘述。
虽然参照实施例描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。应对所附权利要求的范围给予最宽的解释，以使其覆盖所有变型、等同结构和功能。

Claims (3)

1.一种基于锂电池的直流电源智能充电控制方法，包括如下步骤：
定义电池端电压变化量X1、荷电状态变化量X2以及充电控制输出Y1的论域和模糊集；
通过隶属函数对端电压变化量X1和荷电状态变化量X2进行赋值；
根据锂电池充电控制规律建立模糊控制规则，从而得到模糊控制规则库；
利用模糊控制规则库和模糊理论中“最大-最小”合成算法，得到一些列的输入输出模糊推理关系；
由重心法推导出输出基本论域中的一个确定元素，将输入论域与相应输出论域中的元素组成模糊查询表；
根据模糊量化后的电池端电压变化量X1和荷电状态变化量X2，直接查找模糊控制查询表获得输出控制量的值，再乘以量化因子0.5C/6，0.5C指以2小时率充电的电流值，得实际输出值，即电池充电输出。
2.根据权利要求1所述的基于锂电池的直流电源智能充电控制方法，其中，端电压变化量X1的基本论域为[-0.10.3]，对应的模糊词集A定义为[负高负中负低零正低正中正高]，模糊论域定义为[-6-5-4-3-2-10123456]；荷电状态变化量X2基本论域为[05%]，对应的模糊词集B定义为[零正低正中正高]，模糊论域定义为[0123456]；充电控制输出Y1的论域为[00.5C],对应的模糊词集C定义为[零正低正中正高]，模糊论域定义为[0123456]。
3.根据权利要求2所述的基于锂电池的直流电源智能充电控制方法，其中，模糊控制规则库包括如下规则：
如果X1为正高并且X2为正高，则Y1为正高；
如果X1为正高并且X2为正中，则Y1为正中；
如果X1为正高并且X2为正中，则Y1为正低；
如果X1为正中并且X2为正高，则Y1为正高；
如果X1为正中并且X2为正中，则Y1为正中；
如果X1为正中并且X2为正低，则Y1为正低；
如果X1为正低并且X2为正高，则Y1为正高；
如果X1为正低并且X2为正中，则Y1为正中；
如果X1为正低并且X2为正低，则Y1为正低；
如果X1为零并且X2为零，则Y1为零；
如果X1为负低并且X2为正低，则Y1为正低；
如果X1为负中并且X2为正低，则Y1为正低；
如果X1为负高并且X2为正中，则Y1为正中；
如果X1为负高并且X2为正高，则Y1为正高。
CN201310116676.2A 2013-04-03 2013-04-03 基于锂电池的直流电源智能充电控制方法 Expired - Fee Related CN103259305B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310116676.2A CN103259305B (zh) 2013-04-03 2013-04-03 基于锂电池的直流电源智能充电控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310116676.2A CN103259305B (zh) 2013-04-03 2013-04-03 基于锂电池的直流电源智能充电控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103259305A true CN103259305A (zh) 2013-08-21
CN103259305B CN103259305B (zh) 2016-02-03

Family

ID=48963076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310116676.2A Expired - Fee Related CN103259305B (zh) 2013-04-03 2013-04-03 基于锂电池的直流电源智能充电控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103259305B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105207281A (zh) * 2014-06-26 2015-12-30 中兴通讯股份有限公司 电池充电方法及装置
CN106950836A (zh) * 2017-04-20 2017-07-14 华新水泥股份有限公司 水泥磨喂料量模糊控制方法及系统
TWI614600B (zh) * 2016-11-18 2018-02-11 廣達電腦股份有限公司 可動態決定提供給外部裝置之電流量之電子裝置以及動態控制電流之方法
CN111983461A (zh) * 2020-07-20 2020-11-24 武汉数值仿真技术研究院有限公司 一种用于纯电动车辆的锂离子电池充电稳定性测试方法
CN113341705A (zh) * 2021-04-20 2021-09-03 武汉客车制造股份有限公司 一种基于模糊控制算法的动力电池系统控制方法及装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080097684A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Fazal Syed Hybrid electric vehicle control system and method of use
CN101814639A (zh) * 2010-05-06 2010-08-25 惠州市亿能电子有限公司 动力锂离子电池极化电压控制充电方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080097684A1 (en) * 2006-10-20 2008-04-24 Fazal Syed Hybrid electric vehicle control system and method of use
CN101814639A (zh) * 2010-05-06 2010-08-25 惠州市亿能电子有限公司 动力锂离子电池极化电压控制充电方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
付主木等: "HEV再生制动时电池快速充电模糊控制策略", 《东南大学学报（自然科学版）》 *
陈洋: "弹载电池组均衡充电监控系统研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105207281A (zh) * 2014-06-26 2015-12-30 中兴通讯股份有限公司 电池充电方法及装置
TWI614600B (zh) * 2016-11-18 2018-02-11 廣達電腦股份有限公司 可動態決定提供給外部裝置之電流量之電子裝置以及動態控制電流之方法
CN106950836A (zh) * 2017-04-20 2017-07-14 华新水泥股份有限公司 水泥磨喂料量模糊控制方法及系统
CN111983461A (zh) * 2020-07-20 2020-11-24 武汉数值仿真技术研究院有限公司 一种用于纯电动车辆的锂离子电池充电稳定性测试方法
CN111983461B (zh) * 2020-07-20 2023-02-10 武汉数值仿真技术研究院有限公司 一种用于纯电动车辆的锂离子电池充电稳定性测试方法
CN113341705A (zh) * 2021-04-20 2021-09-03 武汉客车制造股份有限公司 一种基于模糊控制算法的动力电池系统控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103259305B (zh) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. The control of lithium‐ion batteries and supercapacitors in hybrid energy storage systems for electric vehicles: a review
Zhang et al. Experimental study on a semi-active battery-supercapacitor hybrid energy storage system for electric vehicle application
CN104795833B (zh) 一种独立微电网蓄电池储能系统容量优化配置方法
Lin et al. Coordinated control strategies for SMES-battery hybrid energy storage systems
Zhang et al. A rule based energy management system of experimental battery/supercapacitor hybrid energy storage system for electric vehicles
CN103259305B (zh) 基于锂电池的直流电源智能充电控制方法
CN203658549U (zh) 动力电池检测装置及具有其的动力电池检测系统
CN104037898A (zh) 一种车载动力电池自适应充电方法
CN106099965A (zh) 交流微电网并网状态下复杂混合储能系统的协调控制方法
CN103956758A (zh) 一种风储系统中储能soc优化控制方法
Liu et al. Multi-objective optimization of energy management strategy on hybrid energy storage system based on radau pseudospectral method
CN104795830A (zh) 一种利用多类型储能系统跟踪发电计划出力的控制方法
Wai et al. Design of energy-saving adaptive fast-charging control strategy for Li-FePO4 battery module
CN106494328A (zh) 一种基于电功率在线计算的燃油汽车电能控制系统及方法
Sun et al. A new design of fuzzy logic control for SMES and battery hybrid storage system
Lv et al. Influence of equalization on LiFePO4 battery inconsistency
CN115882490A (zh) 基于soc的蓄电池改进下垂控制方法及系统
Li et al. Optimal dispatch for PV-assisted charging station of electric vehicles
Vishnu et al. Adaptive intelligent hybrid energy management strategy for electric vehicles
CN112152286A (zh) 一种串联锂离子电容器系统的主动均衡装置及方法
CN104242410B (zh) 一种车载充电机充电控制方法及系统
CN115360738B (zh) 一种考虑可控域约束的电动汽车一次调频控制方法
Ye et al. Development and demonstration of power management of hybrid energy storage for PV integration
CN112952883B (zh) 一种分布式储能系统的充电控制方法及系统
Xiao-kun et al. Hardware-in-the-loop simulation on a hybrid power system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160203

Termination date: 20170403

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee