一种基于电池残余容量的充电桩自适应快速充电方法与流程

1.本发明属于充电桩技术领域，尤其涉及一种基于电池残余容量的充电桩自适应快速充电方法。


背景技术：

2.动力电池的性能优劣对电动汽车的续航能力和成本都有直接的影响。在众多可选择的电池种类中，锂离子电池因为具有比能量大、寿命长、工作温度范围宽等优点，成为了电动汽车的主要选择。但同时，锂离子电池充电时间长的特点成为了其应用的主要限制条件之一。然而，若是采取快速充电，充电过程中就会有大量的能量损耗产生。所以，目前该方向研究的重点目标之一，就是在使充电时间减少的同时，降低充电过程中的能耗。
3.许多研究人员在锂离子电池的充电策略方向进行了大量的研究。较为常见的如四阶段的智能充电方法，以控制充电过程中的电池温升，但没有考虑锂电池的充电损耗；正负脉冲交替充电方法，可以缩短充电时间，但没有考虑到充电过程中的能量损耗；基于遗传算法提出的一种优化充电方法来减少电池充电过程中的温度上升，但是该方法忽略了充电能耗。


技术实现要素：

4.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种基于电池残余容量的充电桩自适应快速充电方法，其能对被充电池当前容量进行估算，并自适应地调整充电电流，可以减少充电损耗，并且能够应用于各个充电区间。
5.本发明提供如下技术方案：一种基于电池残余容量的充电桩自适应快速充电方法，包括以下步骤：s1，充电桩首次与充电电池连接时，充电桩通过实时测量计算回路对电池回路残余内阻进行检测，并根据电池回路残余内阻初步计算出电池的残余功率容量，具体为：在充电桩首次被插入充电电池的接线头后，通过充电桩实时测量计算回路先实时检测电池的开路电压，记为，然后在充电桩内部接口处通过充电电流实时控制回路的实时开关控制在两个接线头中间串入固定标准电阻，测量标准电阻回路电流，则电池回路残余内阻可表示为:通过电池回路残余内阻初步估算电池的残余功率容量为：
然后，根据电池开路电压的大小，残余内阻大小，通过实时测量计算回路所存的事先预设数据库，进行标准匹对，初步估算出电池的额定电压为和电池满容量时的标准内阻，应大于，小于；s2，首次充电开始后，计算i分钟后电池的功率容量上升值、内阻变化大小以及电池的端电压；s3，根据每i分钟内充电电流变化增量的大小进行对充电电流的调节，直至到达容量饱和；根据电流变化增量的大小进行调节的充电电流可表示为：式中：为第次充电电流，为第i次充电电流，为i分钟内充电电流变化增量大小，由于充电过程中电池内阻不断降低，则充电电流不断加大，当充电接近容量饱和时充电电流增加缓慢，当到达容量饱和时充电电流不再增加，不再变化，达到平稳，值等于电池标准内阻；s4，当实时测量计算回路检测到电池已满容量时，充电开关自动断开，完成一次自适应充电。优选的，时间i的取值区间为0.5-5min。
6.优选的，在步骤s3中，还包括当电池容量饱和时，加大微调电压增量，使充电电流在不断变小的过程中维持到一个平稳的充电电流值，达到对电池容量的平稳充满渗透。
7.优选的，为保证初次充电电压与电流的不过激，首次充电功率不宜过大，根据初步估算电池的残余功率容量设定初次充电功率：式中，首次充电功率增量，这样首次充电电压在原开路电压基础上进行微调，增加一个，电流也相应增加一个，可表示为：，。
8.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明一种基于电池残余容量的充电桩自适应快速充电方法，通过实时检测被充电电池的电压电流回路、实时测量计算回路、充电电压实时控制回路、充电电流实时控制回路的设置，能够在被充电池接头连接对电池的当前容量进行计算，并自适应地调整充电电流，可以减少充电损耗，并且能够应用于各个充电区间。
附图说明
9.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
10.图1为本发明的流程图。
具体实施方式
11.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
12.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
13.请参阅图1所示，一种基于电池残余容量的充电桩自适应快速充电方法，包括以下步骤：s1，充电桩首次与充电电池连接时，充电桩通过实时测量计算回路对电池回路残余内阻 进行检测，并根据电池回路残余内阻初步计算出电池的残余功率容量，具体为：在充电桩首次被插入充电电池的接线头后，通过充电桩实时测量计算回路先实时检测电池的开路电压，记为，然后在充电桩内部接口处通过充电电流实时控制回路的实时开关控制在两个接线头中间串入固定标准电阻，测量标准电阻回路电流，则电池回路残余内阻可表示为:通过电池回路残余内阻初步估算电池的残余功率容量为：然后，根据电池开路电压的大小，残余内阻大小，通过实时测量计算回路所存的事先预设数据库，进行标准匹对，初步估算出电池的额定电压为和电池满容量时的标准内阻，应大于，小于；s2，首次充电开始后，计算i分钟后电池的功率容量上升值、内阻变化大小以
及电池的端电压；s3，根据每i分钟内充电电流变化增量的大小进行对充电电流的调节，直至到达容量饱和；根据电流变化增量的大小进行调节的充电电流可表示为：式中：为第次充电电流，为第i次充电电流，为i分钟内充电电流变化增量大小，由于充电过程中电池内阻不断降低，则充电电流不断加大，当充电接近容量饱和时充电电流增加缓慢，当到达容量饱和时充电电流不再增加，不再变化，达到平稳，值等于电池标准内阻；s4，当实时测量计算回路检测到电池已满容量时，充电开关自动断开，完成一次自适应充电。
14.时间i的取值区间为0.5-5min。
15.在步骤s3中，还包括当电池容量饱和时，加大微调电压增量，使充电电流在不断变小的过程中维持到一个平稳的充电电流值，达到对电池容量的平稳充满渗透。
16.为保证初次充电电压与电流的不过激，首次充电功率不宜过大，根据初步估算电池的残余功率容量设定初次充电功率：式中，首次充电功率增量，这样首次充电电压在原开路电压基础上进行微调，增加一个，电流也相应增加一个，可表示为：，。
[0017] 在步骤s1中，所述事先预设数据库为根据国家gbt 31467.2-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第2部分高能量应用测试规程中各厂家产品进行的内阻和功率测试实验数据(事前收集整理所存的各厂家电池测试实验数据库）。
[0018]
所述充电桩内设置有实时检测被充电电池的电压电流回路、充电功率实时测量计算回路、充电电压实时控制回路、充电电流实时控制回路，首次充电开始后，计算1分钟后电池的功率容量上升值，和内阻变化大小及电池的端电压，功率容量上升值可表示为：。
[0019]
在步骤s3中，所述时间i的取值区间为0.5-5min。为适应不同的充电桩充电电池充
电速度要求，电流变化增量可以一分钟计算，也可以以半分钟、两分钟或三分钟或较长时间设定，其增加的斜率可以在线调整，适应不同的充电桩充电要求，充电功率增量、电压增量、电流增量也可在线设定。
[0020]
在步骤s3中， 由于充电开始后，等值的电池内阻必然不断降低，即由最初的不断的降低，在充电功率和充电电压不变的情况下，充电电流因内阻的不断的降低必然不断增加，一分中内充电电流变化增量大小可记，为达到快速充电的目的，同时充电电流又不能急增过猛过充，采样根据电池的容量而不断调整增加完善的充电过程。
[0021]
此时加大微调电压增量，在充电功率不变时，电池被继续增加充电容量，由于充电功率不变，充电电压有一个增量，则充电电流变小，充电电流变化增量大小变负，但由于电池内阻此时接近于标准内阻，但也在减小变化中，会促使充电电流变化增量大小增加，两种情况共同作用，使得充电电流变化增量大小变负变的缓慢，充电电流在不断变小的过程中维持到一个平稳的充电电流值，达到对电池容量的平稳充满渗透，达到超越或等于标准电压、标准内阻的满容量状态要求，保证电池在一个完整的满容量状态下。
[0022]
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。