[发明专利]一种电动汽车电池的充电方法

摘要

本发明公开了一种电动汽车电池的充电方法，在电动汽车进行能量回馈时，通过估算电池的SOC,查询电池SOC与电池允许的最大充电电流的曲线，得到电池允许的最大充电电流，再通过电流控制方法，降低电动汽车的制动力矩，使能量回馈时的充电电流不大于电池最大的允许充电电流，保证了电池充电安全。在保证电池安全的同时，又尽量提高电机的输出电流，使其接近电池的最大允许充电电流，提高了充电效率。

主权项

一种电动汽车电池的充电方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、通过温度传感器采集电池输入端的电流、电池充电倍率以及电池的温度；(2)、根据自适应SOC估计算法，估算出电池的SOC；(3)建立电池SOC与最大允许充电电流的曲线：(3.1)、建立荷电状态方程：$\mathrm{SOC}=\frac{Q_c}{Q_n}=1-\frac{Q_i}{Q_n}=1-\frac{\mathrm{\η}{Q}_I}{Q_n}---\left(a\right)$其中,Q_n为电池标称容量，单位为Ah；Q_c为电池剩余电量，单位为Ah，是指当前电量状态下，电池以室温25℃、C/30倍率完全放电至放电截止电压所获得的全部电量；Q_i为电池标准已用电量，单位为Ah，数值上等于标称容量与标准剩余电量的差值；Q_I为实际已用电量，单位为Ah，是指电量完全充满的电池以实际工作温度及放电倍率下所放出的电量；η为电池效率系数，包括温度影响系数η_T和充放电倍率系数η_i，它们之间的关系为：$\mathrm{\η}=\frac{{\mathrm{\η}}_i}{{\mathrm{\η}}_T};$(3.2)、引入马斯曲线：I_c＝I₀e^‑αt      (b)其中，I_c为电池可接受的充电电流，单位为A；I₀为t＝0时刻可接受的最大充电电流，单位为A；α为充电电流的充电接受比，又称固有接受比，单位为1/s，α＝I₀/C，C为电池的额定容量；t为充电时间，单位为s；(3.3)、建立电荷量与荷电状态的关系：$Q_I=Q_n(1-{\mathrm{SOC}}_{t_1})---\left(c\right)$其中，为t₁时刻电池的SOC值；(3.4)、建立充电电流和还需充入的电量的关系：$Q_I=\underset{t_1}{\overset{\∞}{\∫}}{I}_c\mathrm{dt}---\left(d\right)$(3.5)、得到电荷状态与最大允许充电电流之间的关系将式(b)代入式(d)得到：$e^{{-\mathrm{\αt}}_1}=\frac{\mathrm{\α}}{I_0}{Q}_I---\left(e\right)$再将式(c)和(e)代入式(b)得到电池最大允许充电电流I_c$I_c=\mathrm{\α}{Q}_n(1-{\mathrm{SOC}}_{t_1})---\left(f\right)$(4)、通过充电电流控制算法，减小电机的制动力矩，使实际充电电流与电池的允许最大充电电流相同；(4.1)、驱使电机稳定运行；(4.1.1)、当电机起动时，通过采样得到电机三相电流，经过clark、park变换得到旋转坐标系下的电流I_sd和I_sq；(4.1.2)、通过磁通观测器计算磁链幅值，转差，最终计算得到磁场旋转角θ；(4.1.3)、由光电编码器获得的电机转速ω，与给定转速ω*比较，获得的偏差经过速度PI调节器，得到由电流q轴分量决定的转矩参考值再通过计算转矩电流的方法得到q轴电流期望值Isq.ref；(4.1.4)、q轴电流期望值Isq.ref与实际q轴电流I_sq偏差经过PI调节器后输出转子同步坐标系下的电压分量U_q；(4.1.5)、由励磁电流参考值与励磁电流反馈量I_sd的偏差经过PI调节器输出为转子同步坐标系下的电压分量U_d；(4.1.6)、U_d、U_q经过PARK逆变换转换为静止坐标αβ下的电压分量U_α,U_β，通过SVPWM逆变调节，将SVPWM调制信号供给逆变器，用逆变器输出三相电压驱动电机稳定运行；(4.2)、电机能量回馈制动；(4.2.1)、当电机制动时，电机运行于发电机状态，采集励磁电流I_sd,电枢电流I_sq；(4.2.2)、通过I_sd和I_sq计算得到电机输出电流I_s；(4.2.3)、将计算得到的电机输出电流I_s与电池最大允许充电电流做差，通过PI调节得到I_sq期望值的补偿量，对矢量控制的Isq.ref进行修正。