CN106532825B - 蓄电池充电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种蓄电池充电方法及装置，该方法包括：将预设的最大充电电流作为初始电流进行充电；实时采样充电电流；判断当前时刻电流与预设的最小充电电流的大小；如果当前时刻电流小于最小充电电流，将最小充电电流赋值给当前时刻电流并继续采样；如果当前时刻电流大于等于最小充电电流，采样当前时刻电压，基于可动态修正电压的蓄电池模型计算下一时刻电流；判断下一时刻电流与最大充电电流的大小；如果下一时刻电流大于最大充电电流，将最大充电电流赋值给下一时刻电流并继续采样；如果下一时刻电流小于等于最大充电电流，更新储能电容、电动势及内阻并继续采样。本发明基于可动态修正电压的蓄电池模型，实时修正蓄电池参数，以快速准确充电。
Description
技术领域
本发明涉及蓄电池技术领域，具体而言，涉及一种蓄电池充电方法及装置。
背景技术
现有的蓄电池模型主要有两种：内阻模型和阻容模型，一般都固定了模型参数。事实上，这些模型参数都是电池状态的函数，是变化量，固定参数的模型不能满足电池管理***的实时性要求，无法全面表征蓄电池的特性，进而使得基于该模型研究得到的充电方法也存在问题。
目前，蓄电池充电基于马斯定律(MAS定律)，以最低析气率为前提，依据蓄电池能接受的最大充电电流，在蓄电池充电过程中，如果以较高充电电流进行充电，将很快达到析气电压，会影响蓄电池使用寿命。
发明内容
本发明实施例提供了一种蓄电池充电方法及装置，以解决现有技术中蓄电池充电方法影响蓄电池使用寿命，固定参数的蓄电池模型不能满足电池管理***的实时性要求以及无法全面表征蓄电池特性的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种蓄电池充电方法，包括：在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电；实时对所述蓄电池的充电电流进行采样；判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；如果所述当前时刻充电电流小于所述最小充电电流，将所述最小充电电流赋值给所述当前时刻充电电流，并继续进行充电电流采样；如果所述当前时刻充电电流大于或等于所述最小充电电流，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，所述下一时刻充电电流小于所述当前时刻充电电流；判断所述下一时刻充电电流与所述最大充电电流的大小；如果所述下一时刻充电电流大于所述最大充电电流，将所述最大充电电流赋值给所述下一时刻充电电流，并继续进行充电电流采样；如果所述下一时刻充电电流小于或等于所述最大充电电流，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，并继续进行充电电流采样。
作为优选，在将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电之前，所述方法还包括：建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，所述蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，所述内阻与所述极化电容并联后与所述储能电容串联；基于所述蓄电池等效电路模型，给定所述最大充电电流、所述最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。
作为优选，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，包括：
采用以下公式计算所述储能电容：
其中，Cb(tk+1)为下一时刻的储能电容，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，I10为与C10相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；
采用以下公式计算所述电动势：
其中，Vcb(tk+1)为下一时刻的电动势，Vcb(tk)为当前时刻的电动势，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，Cb(tk)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；
采用以下公式计算所述内阻：
其中，R(tk+1)为下一时刻的内阻，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，Vcb(tk)为当前时刻的电动势。
作为优选，采用以下公式计算下一时刻充电电流：
其中，ibat_ref(tk+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，n为蓄电池单体数，ubat(tk)为当前时刻的蓄电池充电电压，Vg为析气电压，R(tk)为当前时刻的内阻。
作为优选，所述内阻动态表达式为：其中，R(t0)为采样起始时刻的内阻，t0为采样起始时刻，Vg为析气电压，ibat_ref(t0)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。
作为优选，所述方法还包括：基于所述蓄电池等效电路模型，如果ubat＜nVg，则采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+Vcp(t))，
如果ubat≥nVg，则采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+R(t)ibat(t))，
SOC(t)＝1，
Vcb(t)＝2.16V；
其中，ubat为蓄电池电压，ubat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，Vcb为电动势，Vcb(t)为t时刻的电动势，Vcp为极化电压，Vcp(t)为t时刻的极化电压，ibat(t)为t时刻的蓄电池电流，Cb(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，Cp为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。
根据本发明的另一方面，提供了一种蓄电池充电装置，包括：充电单元，用于在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电；采样单元，用于实时对所述蓄电池的充电电流进行采样；第一判断单元，用于判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；第一处理单元，用于在所述当前时刻充电电流小于所述最小充电电流的情况下，将所述最小充电电流赋值给所述当前时刻充电电流，所述采样单元继续进行充电电流采样；第二处理单元，用于在所述当前时刻充电电流大于或等于所述最小充电电流的情况下，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，所述下一时刻充电电流小于所述当前时刻充电电流；第二判断单元，用于判断所述下一时刻充电电流与所述最大充电电流的大小；第三处理单元，用于在所述下一时刻充电电流大于所述最大充电电流的情况下，将所述最大充电电流赋值给所述下一时刻充电电流，所述采样单元继续进行充电电流采样；第四处理单元，用于在所述下一时刻充电电流小于或等于所述最大充电电流的情况下，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，所述采样单元继续进行充电电流采样。
作为优选，所述装置还包括：模型建立单元，用于建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，所述蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，所述内阻与所述极化电容并联后与所述储能电容串联；参数给定单元，用于基于所述蓄电池等效电路模型，给定所述最大充电电流、所述最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。
作为优选，所述第四处理单元具体用于：
采用以下公式计算所述储能电容：
其中，Cb(tk+1)为下一时刻的储能电容，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，I10为与C10相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；
采用以下公式计算所述电动势：
其中，Vcb(tk+1)为下一时刻的电动势，Vcb(tk)为当前时刻的电动势，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，Cb(tk)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；
采用以下公式计算所述内阻：
其中，R(tk+1)为下一时刻的内阻，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，Vcb(tk)为当前时刻的电动势。
作为优选，所述第二处理单元具体用于采用以下公式计算下一时刻充电电流：
其中，ibat_ref(tk+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，n为蓄电池单体数，ubat(tk)为当前时刻的蓄电池充电电压，Vg为析气电压，R(tk)为当前时刻的内阻。
作为优选，所述内阻动态表达式为：其中，R(t0)为采样起始时刻的内阻，t0为采样起始时刻，Vg为析气电压，ibat_ref(t0)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。
作为优选，所述装置还包括：计算单元，用于基于所述蓄电池等效电路模型，在ubat＜nVg的情况下，采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+Vcp(t))，
以及在ubat≥nVg的情况下，采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+R(t)ibat(t))，
SOC(t)＝1，
Vcb(t)＝2.16V；
其中，ubat为蓄电池电压，ubat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，Vcb为电动势，Vcb(t)为t时刻的电动势，Vcp为极化电压，Vcp(t)为t时刻的极化电压，ibat(t)为t时刻的蓄电池电流，Cb(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，Cp为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。
应用本发明的技术方案，在充电开始时，以最大充电电流进行充电，然后通过实时采样、判断与计算的步骤，实时修正蓄电池相关参数，进而实时更新蓄电池电压值，逐渐减小充电电流，便于更精确的实施充电，从而尽可能提高蓄电池荷电状态，同时可以实现蓄电池的快速充电和智能充电，且不会影响蓄电池使用寿命；另外，可动态修正电压的蓄电池等效电路模型能够全面表征电池特性，具有更高的电池模拟精度，能够满足蓄电池管理***的实时性要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是本发明实施例的蓄电池充电方法的流程图；
图2是本发明实施例的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型的示意图；
图3是本发明实施例的蓄电池充电曲线示意图；
图4是本发明实施例的蓄电池充电装置的结构框图；
图5是本发明实施例的光伏发电***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供了一种蓄电池充电方法，能够实现快速智能充电，且能够尽可能的提高蓄电池荷电状态。
如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对蓄电池进行充电；
步骤S102，实时对蓄电池的充电电流进行采样；采样持续整个充电过程，直到充电结束；
步骤S103，判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；
步骤S104，如果当前时刻充电电流小于最小充电电流，将最小充电电流赋值给当前时刻充电电流，并返回步骤S102继续进行充电电流采样；
步骤S105，如果当前时刻充电电流大于或等于最小充电电流，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，下一时刻充电电流小于当前时刻充电电流；
步骤S106，判断下一时刻充电电流与最大充电电流的大小；
步骤S107，如果下一时刻充电电流大于最大充电电流，将最大充电电流赋值给下一时刻充电电流，并返回步骤S102继续进行充电电流采样；
步骤S108，如果下一时刻充电电流小于或等于最大充电电流，基于蓄电池等效电路模型对蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，为下一时刻电流采样及判断做准备，并返回步骤S102继续进行充电电流采样。
上述实施例的方案，在充电开始时，以最大充电电流进行充电，然后通过实时采样、判断与计算的步骤，实时修正蓄电池相关参数，进而实时更新蓄电池电压值，逐渐减小充电电流，便于更精确的实施充电，从而尽可能提高蓄电池荷电状态，同时可以实现蓄电池的快速充电和智能充电，且不会影响蓄电池使用寿命；另外，可动态修正电压的蓄电池等效电路模型能够全面表征电池特性，具有更高的电池模拟精度，能够满足蓄电池管理***的实时性要求。
等效电路模型具有以下优势：可写出解析的数学方程，便于分析和应用；模型参数辨析试验容易执行。由蓄电池试验可知电池主要具有欧姆特性、极化特性及自放电等特性。因此，利用等效电路模型可以更好更全面的表征蓄电池特性。
在步骤S101之前，上述方法还可以包括：建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，内阻与极化电容并联后与储能电容串联；基于该蓄电池等效电路模型，给定最大充电电流、最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。该可动态修正电压的蓄电池等效电路模型能够全面模拟电池特性，从而能够满足蓄电池管理***的实时性要求。
图2是本发明实施例的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型的示意图，在图2中，ibat为蓄电池电流，ubat为蓄电池电压，Vcp为极化电压，Vcb为电动势，R为内阻，Cb为储能电容，Cp为极化电容，Cp＝2000F。
例如，给定的初始条件可以为：最小充电电流最大充电电流析气电压Vg＝2.35V，初始充电电流ibat_ref(t0)＝ibmax。其中，C10为充电10小时后的名义容量，t0为采样起始时刻。
当蓄电池充电电压达到析气电压时，内阻动态表达式如式(1)所示：
其中，R(t0)为采样起始时刻的内阻，t0为采样起始时刻，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，ibat_ref(t0)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。
蓄电池等效电路模型中蓄电池内阻是随SOC(State of Charge，荷电状态)动态修正的，当蓄电池SOC为0时，以ibmax＝C10/5的电流进行充电，SOC最终只能达到68％；而如果以ibmin＝C10/100的电流进行充电，SOC最终可以达到95％，但此时牺牲一定的充电时间，即充电时间较长。其中，C10为充电10小时后的名义容量，ibmax为最大充电电流，ibmin为最小充电电流。
为了提高SOC，应确保充电电压低于析气电压，表达式如下：
ibat_ref(t0+Δt)R(t0+Δt)≤ibat_ref(t0)R(t0)且ubat(t0)＜nVg (2)
即：
当蓄电池内阻变化率减小时，式(3)可以简化为：
其中，ibat_ref(t0+Δt)为t0+Δt时刻的蓄电池电流，t0为采样起始时刻，Δt为采样步长，通常为ms级，R(t0+Δt)为t0+Δt时刻的内阻，ibat_ref(t0)为t0时刻的蓄电池电流，R(t0)为t0时刻的内阻，ubat(t0)为t0时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V。
在一个实施例中，步骤S108基于蓄电池等效电路模型对蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，具体包括如下步骤：
采用式(5)计算储能电容：
其中，Cb(tk+1)为下一时刻的储能电容，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，I10为与C10相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；
采用式(6)计算电动势：
其中，Vcb(tk+1)为下一时刻的电动势，Vcb(tk)为当前时刻的电动势，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，Cb(tk)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；
采用式(7)计算内阻：
其中，R(tk+1)为下一时刻的内阻，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，Vcb(tk)为当前时刻的电动势。
步骤S105可以采用式(8)计算下一时刻充电电流：
其中，ibat_ref(tk+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，n为蓄电池单体数，ubat(tk)为当前时刻的蓄电池充电电压，Vg为析气电压，R(tk)为当前时刻的内阻。
充电曲线示意图如图3所示，横坐标为SOC，纵坐标为电压，从图3中可以看出，充电开始以ibmax＝C10/5进行恒流充电，当第一次达到析气电压Vg时，按照式(8)计算得出下一时刻的充电电流，如图3所示为C10/20，以C10/20恒流充电，当再次达到析气电压Vg时，再次按照式(8)计算下一时刻的充电电流，如图3所示为C10/100，以C10/100恒流充电。纵览整个过程，以析气电压为基准，充电电流逐渐减小。
上述实施例所描述的蓄电池充电方法是一种电流跟踪算法，在充电开始时，以最大充电电流进行充电，随后依据电流跟踪算法逐渐减小充电电流，以尽可能的提高SOC。下面结合具体实施例对该方法进行说明。
1.充电之前的准备工作：建立如图2所示的蓄电池等效电路模型，并给定初始条件：最小充电电流最大充电电流析气电压Vg＝2.35V，初始充电电流ibat_ref(t0)＝ibmax。其中，C10为充电10小时后的名义容量，t0为起始时刻。
2.对充电电流(也称为蓄电池电流)进行实时采样，判断是否满足ibmin≤ibat_ref(tk)，其中ibat_ref(tk)为当前时刻充电电流。如果满足，则执行步骤4，如果不满足，则执行步骤3。
3.令ibat_ref(tk)＝ibmin，即将最小充电电流赋值给采样得到的当前时刻充电电流，然后转入步骤2继续采样。
4.采样当前时刻充电电压ubat(tk)。
5.按照式(8)计算下一时刻充电电流ibat_ref(tk+1)。
6.判断是否满足ibat_ref(tk+1)＞ibmax，如果满足，则执行步骤8，如果不满足，则执行步骤7。
7.根据式(5)至(7)更新储能电容、电动势和内阻，然后转入步骤2继续采样。
8.令ibat_ref(tk+1)＝ibmax，即将最大充电电流赋值给计算得到的下一时刻充电电流，然后转入步骤2继续采样。
上述智能充电方案采用了参数辨识，实时修正储能电容、电动势和内阻值，以便达到实时修正蓄电池电压的目的。方案关键在于析气电压，充放电策略中采用的解析判断条件均与析气电压相关，因此需要实时更新蓄电池电压值，便于更精确的实施充放电策略。
在一个实施例中，上述方法还可以包括：基于上述蓄电池等效电路模型，如果ubat＜nVg，则采用式(9)至(11)计算蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+Vcp(t)) (9)
如果ubat≥nVg，则采用式(12)至(14)计算蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+R(t)ibat(t)) (12)
SOC(t)＝1 (13)
Vcb(t)＝2.16V (14)
其中，ubat为蓄电池电压，ubat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，Vcb为电动势，Vcb(t)为t时刻的电动势，Vcp为极化电压，Vcp(t)为t时刻的极化电压，ibat(t)为t时刻的蓄电池电流，Cb(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，Cp为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。
式(8)由ubat≥nVg情况下的式(12)推导而来，此时Vcb(t)达到析气电压Vg。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种蓄电池充电装置，可以用于实现上述实施例所描述的方法。该装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的***较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
图4是本发明实施例的蓄电池充电装置的结构框图，如图4所示，该装置包括：充电单元41、采样单元42、第一判断单元43、第一处理单元44、第二处理单元45、第二判断单元46、第三处理单元47和第四处理单元48。下面对各单元进行详细说明。
充电单元41，用于在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对蓄电池进行充电；
采样单元42，用于实时对蓄电池的充电电流进行采样；
第一判断单元43，用于判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；
第一处理单元44，用于在当前时刻充电电流小于最小充电电流的情况下，将最小充电电流赋值给当前时刻充电电流，采样单元42继续进行充电电流采样；
第二处理单元45，用于在当前时刻充电电流大于或等于最小充电电流的情况下，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，下一时刻充电电流小于当前时刻充电电流；
第二判断单元46，用于判断下一时刻充电电流与最大充电电流的大小；
第三处理单元47，用于在下一时刻充电电流大于最大充电电流的情况下，将最大充电电流赋值给下一时刻充电电流，采样单元42继续进行充电电流采样；
第四处理单元48，用于在下一时刻充电电流小于或等于最大充电电流的情况下，基于蓄电池等效电路模型对蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，采样单元42继续进行充电电流采样。
通过上述实施例的方案，在充电开始时，以最大充电电流进行充电，然后通过实时采样、判断与计算，实时修正蓄电池相关参数，进而实时更新蓄电池电压值，逐渐减小充电电流，便于更精确的实施充电，从而尽可能提高蓄电池荷电状态，同时可以实现蓄电池的快速充电和智能充电，且不会影响蓄电池使用寿命；另外，可动态修正电压的蓄电池等效电路模型能够全面表征电池特性，具有更高的电池模拟精度，能够满足蓄电池管理***的实时性要求。
上述装置还可以包括：模型建立单元，用于建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，内阻与极化电容并联后与储能电容串联；参数给定单元，用于基于蓄电池等效电路模型，给定最大充电电流、最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。
内阻动态表达式可以为：
其中，R(t0)为采样起始时刻的内阻，t0为采样起始时刻，Vg为析气电压，ibat_ref(t0)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。
上述第四处理单元38具体用于：
采用以下公式计算储能电容：
其中，Cb(tk+1)为下一时刻的储能电容，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，I10为与C10相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；
采用以下公式计算电动势：
其中，Vcb(tk+1)为下一时刻的电动势，Vcb(tk)为当前时刻的电动势，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，Cb(tk)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；
采用以下公式计算内阻：
其中，R(tk+1)为下一时刻的内阻，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，Vcb(tk)为当前时刻的电动势。
上述第二处理单元35具体用于采用以下公式计算下一时刻充电电流：
其中，ibat_ref(tk+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，n为蓄电池单体数，ubat(tk)为当前时刻的蓄电池充电电压，Vg为析气电压，R(tk)为当前时刻的内阻。
上述装置还可以包括：计算单元，用于基于蓄电池等效电路模型，在ubat＜nVg的情况下，采用以下公式计算蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+Vcp(t))，
以及在ubat≥nVg的情况下，采用以下公式计算蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+R(t)ibat(t))，
SOC(t)＝1，
Vcb(t)＝2.16V；
其中，ubat为蓄电池电压，ubat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，Vcb为电动势，Vcb(t)为t时刻的电动势，Vcp为极化电压，Vcp(t)为t时刻的极化电压，ibat(t)为t时刻的蓄电池电流，Cb(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，Cp为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。
另外，光伏发电***由于受季节、天气和时间这些外部因素的影响，输出功率有显著的间歇性和波动性，因此，可以在光伏发电***中安装储能装置，保持***功率的动态平衡，并利用蓄电池吸收和发出功率的特性，保证为光伏发电***提供可靠、稳定、不间断的电能。例如，该储能装置可以采用蓄电池，例如，采用成本低、易推广、制造技术最成熟的铅酸蓄电池，光伏发电***的结构示意如图5所示，DC/DC表示直流-直流转换器，DC/AC表示直流-交流转换器。带蓄电池的光伏并网***可以实现功率的平抑控制及并网、离网运行模式。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种蓄电池充电方法，其特征在于，包括：
在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电；
实时对所述蓄电池的充电电流进行采样；
判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；
如果所述当前时刻充电电流小于所述最小充电电流，将所述最小充电电流赋值给所述当前时刻充电电流，并继续进行充电电流采样；
如果所述当前时刻充电电流大于或等于所述最小充电电流，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，所述下一时刻充电电流小于所述当前时刻充电电流；
判断所述下一时刻充电电流与所述最大充电电流的大小；
如果所述下一时刻充电电流大于所述最大充电电流，将所述最大充电电流赋值给所述下一时刻充电电流，并继续进行充电电流采样；
如果所述下一时刻充电电流小于或等于所述最大充电电流，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，并继续进行充电电流采样。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电之前，所述方法还包括：
建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，所述蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，所述内阻与所述极化电容并联后与所述储能电容串联；
基于所述蓄电池等效电路模型，给定所述最大充电电流、所述最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，包括：
采用以下公式计算所述储能电容：
其中，Cb(tk+1)为下一时刻的储能电容，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，I10为与C10相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；
采用以下公式计算所述电动势：
其中，Vcb(tk+1)为下一时刻的电动势，Vcb(tk)为当前时刻的电动势，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，Cb(tk)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；
采用以下公式计算所述内阻：
其中，R(tk+1)为下一时刻的内阻，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，Vcb(tk)为当前时刻的电动势。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下公式计算下一时刻充电电流：
其中，ibat_ref(tk+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，n为蓄电池单体数，ubat(tk)为当前时刻的蓄电池充电电压，Vg为析气电压，R(tk)为当前时刻的内阻。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述内阻动态表达式为：
其中，R(t0)为采样起始时刻的内阻，t0为采样起始时刻，Vg为析气电压，ibat_ref(t0)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述蓄电池等效电路模型，如果ubat＜nVg，则采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+Vcp(t))，
如果ubat≥nVg，则采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+R(t)ibat(t))，
SOC(t)＝1，
Vcb(t)＝2.16V；
其中，ubat为蓄电池电压，ubat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，Vcb为电动势，Vcb(t)为t时刻的电动势，Vcp为极化电压，Vcp(t)为t时刻的极化电压，ibat(t)为t时刻的蓄电池电流，Cb(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，Cp为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。
7.一种蓄电池充电装置，其特征在于，包括：
充电单元，用于在充电开始时，将预设的蓄电池允许的最大充电电流作为初始充电电流对所述蓄电池进行充电；
采样单元，用于实时对所述蓄电池的充电电流进行采样；
第一判断单元，用于判断当前时刻充电电流与预设的蓄电池允许的最小充电电流的大小；
第一处理单元，用于在所述当前时刻充电电流小于所述最小充电电流的情况下，将所述最小充电电流赋值给所述当前时刻充电电流，所述采样单元继续进行充电电流采样；
第二处理单元，用于在所述当前时刻充电电流大于或等于所述最小充电电流的情况下，对当前时刻的充电电压进行采样，并基于预先建立的可动态修正电压的蓄电池等效电路模型计算下一时刻充电电流，其中，所述下一时刻充电电流小于所述当前时刻充电电流；
第二判断单元，用于判断所述下一时刻充电电流与所述最大充电电流的大小；
第三处理单元，用于在所述下一时刻充电电流大于所述最大充电电流的情况下，将所述最大充电电流赋值给所述下一时刻充电电流，所述采样单元继续进行充电电流采样；
第四处理单元，用于在所述下一时刻充电电流小于或等于所述最大充电电流的情况下，基于所述蓄电池等效电路模型对所述蓄电池的储能电容、电动势及内阻进行实时修正更新，所述采样单元继续进行充电电流采样。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
模型建立单元，用于建立可动态修正电压的蓄电池等效电路模型，其中，所述蓄电池等效电路模型包括：储能电容、内阻和极化电容，所述内阻与所述极化电容并联后与所述储能电容串联；
参数给定单元，用于基于所述蓄电池等效电路模型，给定所述最大充电电流、所述最小充电电流、析气电压及内阻动态表达式。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第四处理单元具体用于：
采用以下公式计算所述储能电容：
其中，Cb(tk+1)为下一时刻的储能电容，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，I10为与C10相对应的充电电流，n为蓄电池单体数；
采用以下公式计算所述电动势：
其中，Vcb(tk+1)为下一时刻的电动势，Vcb(tk)为当前时刻的电动势，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，Cb(tk)为当前时刻的储能电容，Δt为采样步长；
采用以下公式计算所述内阻：
其中，R(tk+1)为下一时刻的内阻，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，C10为充电10小时后的名义容量，Vcb(tk)为当前时刻的电动势。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二处理单元具体用于采用以下公式计算下一时刻充电电流：
其中，ibat_ref(tk+1)为下一时刻的蓄电池充电电流，tk+1为下一时刻，ibat_ref(tk)为当前时刻的蓄电池充电电流，tk为当前时刻，n为蓄电池单体数，ubat(tk)为当前时刻的蓄电池充电电压，Vg为析气电压，R(tk)为当前时刻的内阻。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述内阻动态表达式为：
其中，R(t0)为采样起始时刻的内阻，t0为采样起始时刻，Vg为析气电压，ibat_ref(t0)为采样起始时刻的蓄电池充电电流。
12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：计算单元，用于基于所述蓄电池等效电路模型，在ubat＜nVg的情况下，采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+Vcp(t))，
以及在ubat≥nVg的情况下，采用以下公式计算所述蓄电池的参数：
ubat(t)＝n(Vcb(t)+R(t)ibat(t))，
SOC(t)＝1，
Vcb(t)＝2.16V；
其中，ubat为蓄电池电压，ubat(t)为t时刻的蓄电池电压，n为蓄电池单体数，Vg为析气电压，Vg＝2.35V，Vcb为电动势，Vcb(t)为t时刻的电动势，Vcp为极化电压，Vcp(t)为t时刻的极化电压，ibat(t)为t时刻的蓄电池电流，Cb(t)为t时刻的储能电容，R(t)为t时刻的内阻，Cp为极化电容，SOC(t)为t时刻的蓄电池荷电状态。
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