【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池充电优化，尤其涉及基于多频正弦非线性表征的锂离子电池无损快充方法及系统。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点，成为了新能源汽车主要驱动电源，汽油动力汽车加满油只需10分钟，而电动汽车的充电时间通常以小时为单位。因此，快充能力已经成为电动车及动力电池行业的关键指标之一。
2、快速充电主要方法是提高充电速率，然而，高倍率充电会引起析锂的问题，析锂会加速电池的性能退化，导致容量和功率下降，并引发一系列的安全问题。
3、因此，无损快充是一种在不析锂的情况下平衡高倍率充电能力的做法。为了确保锂离子电池安全和持久使用，电池管理系统所负责的充电策略需要被进一步优化，以便在高速率充电下有效地检测并控制锂电池析锂。
技术实现思路
1、专利技术目的：提出一种基于多频正弦非线性表征的锂离子电池无损快充方法及系统，以解决现有技术存在的上述问题。
2、第一方面，提出一种基于多频正弦非线性表征的锂离子电池无损快充方法，步骤如下：
3、s1、使用奇数次频率随机相位多频正弦信号，加上恒定电流，使电池处于工作状态，构建得到多频正弦电流激励信号；
4、s2、基于动态原位多频正弦阻抗谱，对锂离子电池进行非线性表征，得到锂离子电池的电压响应；
5、s3、将所述锂离子电池的电压响应分解为偶次阶和奇次阶响应，并计算得到锂离子电池充电时的析锂边界；
6、s4、基于所述析锂边界，设计锂离子电池无损快充策略：
7、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1进一步包括：抑制0次谐波的基频；抑制所考虑带宽内的所有偶次谐波，记为偶次阶检测谐波；并将每组三个连续的奇次谐波中的任意一个随机选取并抑制，记为奇次阶检测谐波；将所有的奇次谐波以三个奇次谐波为一组并随机抑制每组的其中一个；得到频域内的零均值奇数频率随机相位多频正弦信号，即为所述多频正弦信号。
8、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1中所述多频正弦电流激励信号i(t)的表达式如下：
9、
10、式中，i0为直流电流信号；f为所激发信号的频率；am和φm分别是第m个谐波的幅值和相位。
11、在第一方面进一步的实施例中，所述锂离子电池的电压响应表达式如下：
12、
13、
14、式中，u[p](k)表示第p个周期的输入；y[p](k)表示第p个周期的输出；为所设计的理想多频正弦信号；zbltva(*)为锂电池系统的线性部分的频率响应方程；jω为复频变量；ys(k)为系统的非线性扰动，即锂电池系统的非线性；和分别表示输入和输出频谱中实际环境和硬件设备的测量误差。
15、在第一方面进一步的实施例中，在构建所述多频正弦电流激励信号的过程中，部分奇数谐波和全部偶数谐波被抑制，则在输出频谱中仅有系统非线性扰动vs(k)和测量误差出现在对应频率位置；考虑到正常状态下测量误差强度远小于系统非线性扰动vs(k)，由此将锂电池的非线性从输出频谱中分离。
16、在第一方面进一步的实施例中，步骤s3中将所述锂离子电池的系统非线性扰动vs(k)根据所抑制的奇偶次阶谐波对应频率分解为奇次阶非线性响应vs(hsupp,odd)和偶次阶非线性响应vs(hsupp,even)。
17、计算奇偶次非线性响应幅值的相对系数若所述奇次阶非线性响应幅值大于偶次阶非线性响应幅值，则判断此时锂电池发生析锂。其表达式如下：
18、
19、在第一方面进一步的实施例中，锂离子电池的荷电状态在0～20％间，定义为预充阶段；锂离子电池的荷电状态在20～80％间，定义为快充阶段；锂离子电池的荷电状态在80～100％间，定义为浮充阶段；
20、在所述预充阶段，采用恒流方式，恒定电流为i0；
21、在所述快充阶段，采用融合后的多频正弦电流激励信号，为防止析锂的发生，当锂离子电池以正弦电流均值ik充电时，在到达正弦电流均值ik所对应的析锂边界之前，调整电流正弦均值为ik+1，其中，ik+1<ik，重复上述过程直至充电完成；
22、在所述浮充阶段，采用恒定电压方式进行补充充电，直至电池完成充满为止。
23、本专利技术的第二个方面，提出一种锂离子电池无损快充系统，该快充系统包括信号设计模块、电压响应获取模块、析锂边界获取模块、充电策略执行模块四个组成部分。
24、信号设计模块使用奇数次频率随机相位多频正弦信号，加上恒定电流，使电池处于工作状态，构建得到多频正弦电流激励信号；
25、电压响应获取模块基于动态原位多频正弦阻抗谱，对锂离子电池进行非线性表征，得到锂离子电池的电压响应；
26、析锂边界获取模块将所述锂离子电池的电压响应分解为偶次阶和奇次阶响应，并计算得到锂离子电池充电时的析锂边界；
27、充电策略执行模块基于所述析锂边界，设计锂离子电池无损快充策略：将锂离子电池充电分为预充阶段、快充阶段、浮充阶段，每个阶段执行预设的充电策略。
28、作为本专利技术的第三个方面，提出一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一个可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如第一方面及其进一步的实施例所公开的锂离子电池无损快充方法。
29、与传统的技术方案相比，本专利技术采用一种基于多频正弦非线性表征的锂离子电池无损快充方法及系统，保证了电池在快速充电过程中不发生析锂，延长了电池寿命，提升了电池安全，同时极大提高了电池的充电速度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于多频正弦非线性表征的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，步骤S1进一步包括：
3.根据权利要求2所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，步骤S1中所述多频正弦电流激励信号i(t)的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，所述锂离子电池的电压响应表达式如下：
5.根据权利要求4所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，在构建所述多频正弦电流激励信号的过程中，部分奇数谐波和全部偶数谐波被抑制，则在输出频谱中仅有系统非线性扰动Vs(k)和测量误差出现在对应频率位置；
6.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，步骤S3中将所述锂离子电池的系统非线性扰动Vs(k)根据所抑制的奇偶次阶谐波对应频率分解为奇次阶非线性响应和偶次阶非线性响应；
7.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于：锂离子电池的荷电状态在0～20％间，定义为预充阶段；
8.根据权利要求7
9.一种锂离子电池无损快充系统，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一个可执行指令，所述可执行指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如权利要求1至8中任一项所述的锂离子电池无损快充方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多频正弦非线性表征的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：
3.根据权利要求2所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，步骤s1中所述多频正弦电流激励信号i(t)的表达式如下：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，所述锂离子电池的电压响应表达式如下：
5.根据权利要求4所述的锂离子电池无损快充方法，其特征在于，在构建所述多频正弦电流激励信号的过程中，部分奇数谐波和全部偶数谐波被抑制，则在输出频谱中仅有系统非线性扰动vs(k)和测量误差出现在对应频率位置；
6.根据权利要求1所述的锂离子电池无损快充方法，...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。