CN109038704A - 一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法 - Google Patents

一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，包括以下步骤：监测并得到蓄电池的端电压U、容量Q和温度T；当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，选择涓流充电模式充电；当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，选择分段恒流充电模式充电；当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，选择过充电模式充电；当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，选择浮充电模式充电；当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，完成故障排除后重复上述步骤；直到蓄电池的容量Q满足Q≥Q2时，结束对蓄电池的充电。本发明的方法依据电池状态选取不同的充电模式，提高了蓄电池的充电效率，满足了不同种类蓄电池的充电要求。

Description

一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法
技术领域
本发明属于蓄电池充电技术领域，具体地讲涉及一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法。
背景技术
1967年美国科学家马斯研究了充电过程中析气的问题，提出了以最低析气率为前提的蓄电池最佳充电电流曲线(即马斯曲线)的理论。按照该理论，充电过程中，若充电电流按马斯曲线的规律变化，既可以缩短充电时间又能保证蓄电池较低的析气率，降低了对蓄电池的容量和寿命的影响。而大于该指数函数曲线规定的充电电流只会增加析气量，小于该指数函数曲线规定的充电电流只会增加充电时间。然而事实上蓄电池充电过程中的充电电流不可能完全按照最佳充电电流曲线的规律变化，当前的各种充电方法都是让蓄电池的充电电流尽可能地模拟或者接近最佳充电电流曲线。
以充电效率为标准，充电方法可以分为常规充电和快速充电两类。常规充电主要包括恒流恒压充电、间歇充电，快速充电包括脉冲充电和智能充电。针对传统充电方法充电速度慢，安全性低的特点，国内外不断对快速充电方法进行研究，也提出了不少新颖的充电方法，例如脉冲式充电法、定化学反应状态法、变电流(压)间歇充电法等。这些方法的原理都是在传统充电方法的基础上加以改进和提高，使充电电流曲线更加接近最佳充电曲线。然而不同种类电池充电特性不同且有较大差异，上述的充电方法均不能满足不同种类电池的充电要求。
发明内容
根据现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其依据电池状态自动选取不同的充电模式，提高了蓄电池的充电效率，满足了不同种类蓄电池的充电要求。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，包括如下步骤：
S1，监测并采集蓄电池的电池状态，得到蓄电池的端电压U、容量Q和温度T；
S2，当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，选择涓流充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，选择分段恒流充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，选择过充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，选择浮充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，完成故障排除后重复步骤S1；
其中，U1为下限门限电压，U2为上限门限电压，T1为门限温度，Q1为浮充电模式门限容量；
S3，直到蓄电池的容量Q满足Q≥Q2时，结束对蓄电池的充电；
其中，Q2为完成充电门限容量，且QX≥Q2＞Q1，Qx为蓄电池的额定容量。
优选的，步骤S2中的涓流充电模式具体是指：当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，此时充电电流I以I≤0.1C的大小对蓄电池进行充电；当蓄电池的端电压U达到下限门限电压U1时，涓流充电模式结束，转而选择分段恒流充电模式对蓄电池进行充电。
优选的，其特征在于，步骤S2中的分段恒流充电模式具体是指：当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝I0-αQ的大小对蓄电池进行充电，其中I0为电池的初始充电电流，α为电池的可接受率。
进一步优选的，在蓄电池充电初期，蓄电池容量低于50％时，接受比α为1.6，则最佳充电电流为I＝I0-1.6Q；蓄电池容量介于50％～80％之间时，接收比α为1.4，此时最佳充电电流为I＝I0-1.4Q。
优选的，步骤S2中的过充电模式具体是指：当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝1C的大小、频率以0.1～1Hz大小脉冲间歇性地对蓄电池进行充电。
优选的，步骤S2中的浮充电模式具体是指：当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝10～30mA的大小对蓄电池进行充电。
优选的，步骤S2中的故障排除具体是指：当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，对蓄电池进行故障排除；若是蓄电池内部短路，排除短路故障后重复步骤S1，并根据步骤S2选择相应的充电模式对蓄电池进行充电；若是蓄电池电化学极化现象严重、蓄电池热量来不及消散的故障，则在停冲设定时间后重复步骤S1，并根据步骤S2选择相应的充电模式对蓄电池进行充电；若故障无法排除，蓄电池的温度仍然是T≥T1时，则结束充电。
优选的，所述下限门限电压U1、上限门限电压U2、门限温度T1、浮充电模式门限容量Q1、完成充电门限容量Q2的大小均可调节。
进一步优选的，所述浮充电模式门限容量Q1满足0.85Qx≤Q1＜0.95Qx、完成充电门限容量Q2满足0.95Qx≤Q2。
本发明的有益效果在于：
1)本发明提出一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其依据不同不同种类和型号的蓄电池，设定下限门限电压U1、上限门限电压U2、门限温度T1、浮充电模式门限容量Q1、完成充电门限容量Q2的大小，通过监测、采集蓄电池的端电压U、容量Q和温度T，使得整个充电过程中实际的充电电流始终等于或接近于蓄电池可接受的充电电流(最佳充电曲线)，控制电池在正常升温范围之内，解决不同种类通用化充电控制难题的同时，提高了充电的效率，达到了最佳充电效果。
附图说明
图1为本发明的蓄电池充电控制方法的流程图。
图2为智能充电电流曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，包括如下步骤：
1、监测并采集蓄电池的电池状态，得到蓄电池的端电压U、容量Q和温度T。
2、采取不同充电模式对蓄电池进行充电。
(1)当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，选择涓流充电模式对蓄电池进行充电；
具体的，涓流充电模式是指：当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，此时充电电流I以I≤0.1C的大小对蓄电池进行充电；当蓄电池的端电压U达到下限门限电压U1时，涓流充电模式结束，转而选择分段恒流充电模式对蓄电池进行充电。
对于锂离子电池，下限门限电压U1＝2.5V，门限温度T1＝50℃。
(2)当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，选择分段恒流充电模式对蓄电池进行充电；
具体的，分段恒流充电模式是指：当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝I0-αQ的大小对蓄电池进行充电，其中I0为电池的初始充电电流，α为电池的可接受率。
对于锂离子电池，U2＝4.2V；分段恒流充电模式的最佳充电电流Ic与电池容量Q之间是一个线性关系，即I＝I0-αQ，I0为电池初始充电电流，α为电池的可接受率。在电池充电初期，电池剩余容量低于50％时，接受比α为1.6，则最佳充电电流为I＝I0-1.6Q，容量介于50％和80％之间时，接收比α为1.4，此时最佳充电电流为I＝I0-1.4Q。
(3)当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，选择过充电模式对蓄电池进行充电；
具体的，过充电模式是指：当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝1C的大小、频率以0.1～1Hz大小脉冲间歇性地对蓄电池进行充电，浮充电模式门限容量Q1＝0.9Qx，Qx为蓄电池的额定容量。
(4)当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，选择浮充电模式对蓄电池进行充电；
具体的，浮充电模式是指：当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝10～30mA的大小对蓄电池进行充电。
(5)当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，完成故障排除后重复步骤S1；
具体的，故障排除是指：当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，对蓄电池进行故障排除；若是蓄电池内部短路，排除短路故障后重复步骤S1，并根据步骤S2选择相应的充电模式对蓄电池进行充电；若是蓄电池电化学极化现象严重、蓄电池热量来不及消散的故障，则在停冲设定时间后重复步骤S1，并根据步骤S2选择相应的充电模式对蓄电池进行充电；若故障无法排除，蓄电池的温度仍然是T≥T1时，则结束充电。
3、直到蓄电池的容量Q满足Q≥Q2时，结束对蓄电池的充电。
其中，完成充电门限容量，且Q2＝QX，Qx为蓄电池的额定容量。
综上所述，本发明提出一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其依据不同不同种类和型号的蓄电池，设定下限门限电压U1、上限门限电压U2、门限温度T1、浮充电模式门限容量Q1、完成充电门限容量Q2的大小，通过监测、采集蓄电池的端电压U、容量Q和温度T，使得整个充电过程中实际的充电电流始终等于或接近于蓄电池可接受的充电电流(如图2所示)，控制电池在正常升温范围之内，解决不同种类通用化充电控制难题的同时，提高了充电的效率，达到了最佳充电效果。

Claims (9)

1.一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，监测并采集蓄电池的电池状态，得到蓄电池的端电压U、容量Q和温度T；
S2，当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，选择涓流充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，选择分段恒流充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，选择过充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，选择浮充电模式对蓄电池进行充电；
当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，完成故障排除后重复步骤S1；
其中，U1为下限门限电压，U2为上限门限电压，T1为门限温度，Q1为浮充电模式门限容量；
S3，直到蓄电池的容量Q满足Q≥Q2时，结束对蓄电池的充电；
其中，Q2为完成充电门限容量，且QX≥Q2＞Q1，Qx为蓄电池的额定容量。
2.根据权利要求1所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于，步骤S2中的涓流充电模式具体是指：当蓄电池的端电压U＜U1且温度T＜T1时，此时充电电流I以I≤0.1C的大小对蓄电池进行充电；当蓄电池的端电压U达到下限门限电压U1时，涓流充电模式结束，转而选择分段恒流充电模式对蓄电池进行充电。
3.根据权利要求1所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于，步骤S2中的分段恒流充电模式具体是指：当蓄电池的端电压U满足U1≤U＜U2且温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝I0-αQ的大小对蓄电池进行充电，其中I0为电池的初始充电电流，α为电池的可接受率。
4.根据权利要求3所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于：在蓄电池充电初期，蓄电池容量低于50％时，接受比α为1.6，则最佳充电电流为I＝I0-1.6Q；蓄电池容量介于50％～80％之间时，接收比α为1.4，此时最佳充电电流为I＝I0-1.4Q。
5.根据权利要求1所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于，步骤S2中的过充电模式具体是指：当蓄电池的端电压U＞U2、容量Q满足Q＜Q1且温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝1C的大小、频率以0.1～1Hz大小脉冲间歇性地对蓄电池进行充电。
6.根据权利要求1所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于，步骤S2中的浮充电模式具体是指：当蓄电池的容量Q≥Q1、温度T＜T1时，此时充电电流I以I＝10～30mA的大小对蓄电池进行充电。
7.根据权利要求1所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于，步骤S2中的故障排除具体是指：当蓄电池的温度T≥T1时，不对蓄电池进行充电，对蓄电池进行故障排除；若是蓄电池内部短路，排除短路故障后重复步骤S1，并根据步骤S2选择相应的充电模式对蓄电池进行充电；若是蓄电池电化学极化现象严重、蓄电池热量来不及消散的故障，则在停冲设定时间后重复步骤S1，并根据步骤S2选择相应的充电模式对蓄电池进行充电；若故障无法排除，蓄电池的温度仍然是T≥T1时，则结束充电。
8.根据权利要求1所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于：所述下限门限电压U1、上限门限电压U2、门限温度T1、浮充电模式门限容量Q1、完成充电门限容量Q2的大小均可调节。
9.根据权利要求8所述的一种基于容量的智能多模式蓄电池充电控制方法，其特征在于：所述浮充电模式门限容量Q1满足0.85Qx≤Q1＜0.95Qx、完成充电门限容量Q2满足0.95Qx≤Q2。
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