[发明专利]一种锂电池组多目标同时充电方法

说明书

本发明公开了一种锂电池组多目标同时充电方法。将能量损耗和充电电流转化成带有充电权重系数的锂电池组充电代价模型，采用内点法求解处理获得预设充电电流序列；接着根据预设充电电流序列，计算锂电池组充电时所需要的充电时间，通过自适应动量最速下降算法对锂电池组充电代价模型中的充电权重系数进行调整，得到充电时间最短情况下的充电权重系数，利用充电权重系数再优化锂电池组充电代价模型获得新的预设充电电流序列，利用新的预设充电电流序列进行充电，实现了优化的锂电池组多目标同时充电。本发明极大减小了充电时间和收敛时间的误差，从而在保证充电效率的同时最大减弱了电流对电池的影响。

技术领域

本发明属于锂电池应用领域的一种锂电池充电方法，尤其是涉及了一种锂电池组多目标同时充电方法。

背景技术

锂电池具有功率密度大、能量密度高、循环寿命长、输出电压高、绿色环保等优点，被广泛应用在各个领域，提高锂电池充电速率、使用寿命和可用容量是当下研究的热点。目前，锂电池的充电方式有很多，传统充电器充电模式单一、参数固定，且未充分考虑电池的真实状态，充电过程对电池有损伤。锂电池充放电过程是电化学反应过程，其充电特性与电池内部结构、充电参数和外部环境等因素都有关系，充电过程伴随着极化效应和内部的温度变化。

研究表明锂电池存在一条最佳充电曲线，接近这条曲线充电时，充电速度最快、效率最高、电池损伤最小。锂电池智能充电方法是目前比较先进的充电方式，通过检测电池状态参数实时调整充电电流，动态跟踪最佳充电曲线，可实现锂电池快速友好的充电。但该方法在充电初期容易过电流充电，而在充电末期电流较小、效率较低，传统的锂电池充电方法主要有恒流充电、恒压充电、脉冲充电、Relax充电等。Mas.J.A提出瞬时停充或者大电流放电，可消除极化现象，使电池的可接受充电曲线不断右移，从而提高充电效率，这是加快充电速度的理论基础。目前应用最广泛的充电方法是三阶段充电法，存在充电速度慢，效率低，无法消除电池充电时的极化现象等问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种锂电池组多目标同时充电方法；在充电过程中，实际充电状态可以在最短时间内收敛到相同值，同时充电时间和收敛时间差最小化，实现更高效率的充电。

如图1所示，本发明所采用的技术方案是：

锂电池组各单体电池在充电时自身存在内阻均会有部分能量损耗，考虑锂电池充电时充电电流的约束，加入充电权重系数，将能量损耗和充电电流转化成带有充电权重系数的锂电池组充电代价模型，进而将该锂电池组充电代价模型表达成二次规划问题，采用内点法求解处理该二次规划问题获得预设充电电流序列；

接着根据预设充电电流序列，计算锂电池组充电时所需要的充电时间，通过自适应动量最速下降算法对锂电池组充电代价模型中的充电权重系数进行调整，得到充电时间最短情况下的充电权重系数，利用充电权重系数再优化锂电池组充电代价模型获得新的预设充电电流序列，利用新的预设充电电流序列进行充电，从而实现充电过程和收敛过程的同时完成，实现了优化的锂电池组多目标同时充电。

本发明在充电过程中，实际充电状态可以在最短时间内收敛到相同值，同时充电时间和收敛时间差最小化。

方法过程具体如下：

步骤1，锂电池组由相互独立的n个单体电池组成，根据锂电池的基本动态特性，建立锂电池组的等效电路模型，并利用预先已知情况进行实现获得的实验数据确定模型参数，模型参数包括锂电池的容量Q、锂电池的内阻R₀和充电效率η；

步骤3，设定充电目标，包括预计充电时间和预设充电SOC，考虑在充电过程中的各单体电池温度控制得低些，同时应该在充电过程中实现电池均衡，引入充电权重系数，建立包括预设充电SOC、电池温度和电池均衡的锂电池组充电代价模型；