[发明专利]基于锂电池的直流电源智能充电控制方法

说明书

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]。