[发明专利]一种电池组多目标充电方法

权利要求书

1.一种电池组多目标充电方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在不同倍率下进行5％-90％SOC范围内以5％SOC为间隔的HPPC测试，获取电池模型所需的欧姆内阻、极化内阻、极化电容和开路电压参数；

步骤2，利用安时积分法对电池SOC进行估计，得到电池模型中各参数与充电倍率、SOC的关系曲线；具体为：

利用步骤1得到的不同倍率的HPPC测试结果，通过安时积分法计算得到SOC值，分别辨识得到以SOC作为x轴，以充电倍率为y轴，分别以Ro、Rp、Cp、OCV为z轴建立相对应的三维图，并利用线性插值的方法获得每间隔5％SOC和每间隔1A电流的对应插值三维图；

步骤3，结合电池温度估计模型实时估计电池温度；

步骤4，利用多目标优化控制策略，结合充电限制因素，以充电时间短和充电过程中温度差小为目标对充电过程进行优化，从而确定各5％SOC充电区间内的充电电流；多目标优化方法的目标函数和约束条件如下：

目标函数表达式为

minJ_w＝w₁C_ct+w₂C_tm

目标函数中C_ct为充电过程所需的时间，C_tm为充电过程中电池上升的温度，w₁为充电时间函数的权重系数，w₂为充电温升函数的权重系数；

C_ct＝g₁(I,U,SOC)

C_tm＝g₂(m,I,C,A,T_a)

式中，U表示充电电压，SOC表示电池荷电状态；

约束条件包括以下三个方面：

1)充电时间与温度平衡：当电池温度低于第一阈值时，采用大于设定阈值的电流充电；在电池温度高于第二阈值时，减小当前充电电流；

2)充电电压与电流约束：各电池充电过程中的电压电流应保持在电池所允许的最大上下限范围内；

3)荷电状态约束：电池充电过程中SOC应保持在设定范围内；

4)电池温度约束：电池充电过程中的自身温度应不高于允许最大温度。

2.根据权利要求1所述的电池组多目标充电方法，其特征在于，步骤1具体为：

电池单体首先进行一次循环充放电，恒流-恒压充满后恒流放电到达下限截止电压，测定电池容量Q；静置1小时以上后进行充电HPPC测试，采用最小二乘法辨识充电内阻和OCV-SOC曲线；

步骤1-1，以1C倍率充入电池容量的5％电量后，静置2小时；记录电池端电压作为该点的开路电压OCV；

步骤1-2，特定倍率放电10s，静置40s，相同特定倍率的0.75倍充电10s；

步骤1-3，返回步骤1-1，进行循环10％，15％，20％……90％SOC状态的脉冲功率测试，当步骤1-1或者步骤1-2过程中任意时刻单体电压超过充电上限截止电压时结束；

步骤1-4，在不同倍率下重复步骤1-2～步骤1-3，得到不同倍率下HPPC测试结果。

3.根据权利要求1所述的电池组多目标充电方法，其特征在于，步骤3计算各单体温度的具体步骤为：

电池热平衡方程为

其中m为电池质量，C为电池热容量，T_s为电池表面温度，Q_g为电池生热功率，Q_d为电池散热功率；

Q_g＝I²R (2)

其中I为充电电流，R为步骤1中获得的等效充电内阻，其值等于欧姆内阻和极化内阻之和；

Q_d＝hA(T_s-T_a) (3)

其中h为热传递系数，A为电池表面积，T_a为环境温度；

根据公式(1)-(3)，求解线性微分方程，通过前一时刻温度计算当前时刻温度迭代公式；

其中T_sample为采样时间，p表示第p次采样。