电池充放电控制方法、装置、电子设备及可读存储介质与流程

专利检索2024-12-01  22


本技术涉及电池,尤其是涉及一种电池充放电控制方法、装置、电子设备及可读存储介质。


背景技术:

1、随着化石燃料大量消耗造成的能源缺乏,清洁可再生能源技术正在飞速发展。锂电池是新能源技术中的一部分。锂电池在生产过程中,需要对组装好的锂电池进行首次充放电,从而使得锂电池内部进行一系列的化学反应来提高锂电池品质,该步骤称为锂电池的成化分容。除了锂电池的成化步骤中需要对锂电池进行充放电之外,其他电池在出厂之前,通常也需要进行充放电测试,以测试电池的质量。

2、在对电池进行充放电时,通常需要将双向电源通过开关管与电池进行连接,以通过双向电源向电池提供电能以对该电池进行充电,以及通过该双向电源接收电池释放的电能,从而对该电池进行放电。

3、在使用双向电源对电池进行充放电过程中,在刚开始的充放电阶段,需要让电池的充放电电流从0稳定迅速的上升到目标充放电电流大小,然后,当电池的充放电电流到达目标充放电电流大小后,需要让电池的充放电电流大小稳定的维持在该目标充放电电流大小。

4、现有技术中,在控制电池的充放电电流大小时,需要先计算出开关管的占空比,然后根据计算出来的占空比控制开关管的开通与关断,从而实现对电池的充放电电流大小进行控制。而在计算开关管的占空比时,现有技术通常使用pi控制器计算开关管的占空比。具体的,将当前电池的实际充放电电流值和目标充放电电流值输入到pi控制器中,利用pi控制器计算开关管的占空比。其中,根据pi控制器的计算原理可知,pi控制器的计算速度较慢,这样,就无法及时计算出开关管的占空比。因此,在刚开始的充放电阶段,由于pi控制器无法及时计算出开关管的占空比,会使得电池的充放电电流值无法迅速的从0上升到目标充放电电流值。并且,在电池的充放电电流值到达目标充放电电流值后,当电池的充放电电流值不稳定时,例如电池的充放电电流值突然变大(或者变小)时,由于pi控制器无法及时计算出开关管的占空比,则会使得开关管无法及时将当前电池的充放电电流值降低(或者升高)至目标充放电电流值,也就是说,现有技术中的方式无法控制电池的充放电电流值稳定的维持在目标充放电电流值。


技术实现思路

1、有鉴于此,本技术的目的在于提供一种电池充放电控制方法、装置、电子设备及可读存储介质,以在刚开始的充放电阶段,能够让电池的充放电电流值从0迅速的上升到目标充放电电流值,当电池的充放电电流值到达目标充放电电流值后,能够让电池的充放电电流值稳定的保持在该目标充放电电流值,有利于提高控制电池的充放电电流时的稳定性和及时性。

2、第一方面,本技术实施例提供了一种电池充放电控制方法,串联的所述电池和第一电感与第一电容并联连接;所述第一电容的一端还连接第二电感的一端,所述第二电感的另一端分别连接第一开关管的一端和第二开关管的一端;所述第一电容的另一端还分别连接第三开关管的一端和第四开关管的一端;所述第一开关管的另一端分别连接第二电容的一端和双向电源的一端;所述第四开关管的另一端分别连接第三电容的一端的所述双向电源的另一端;所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端、所述第二开关管的另一端以及所述第三开关管的另一端中,任意两端之间互相连接;所述方法包括:

3、在使用所述双向电源对所述电池进行充放电的过程中,采集当前周期内所述第二电感的电流初始值、所述电池的当前充放电电流值;

4、将当前周期内所述第二电感的电流初始值、所述电池的当前充放电电流值、预先设置的所述电池的目标充放电电流值、所述第一电感的电感值、所述第一电容的电容值输入到第一预设公式中,得到当前周期内所述第二电感的电流预测值;

5、将当前周期内所述第二电感的电流预测值、所述双向电源的当前电压初始值、所述第一电容的当前电压初始值、所述第二电感的电感值以及当前周期的时长输入到第二预设公式中,得到所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管的占空比;

6、利用所述占空比控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管在当前周期内的导通与关断。

7、结合第一方面,本技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,所述第一预设公式为:

8、

9、其中,k表示当前周期为第k个周期;il2ref(k)表示当前时间周期内所述第二电感的电流预测值;il2initial(k)表示当前周期内所述第二电感的电流初始值;l1表示所述第一电感的电感值;c1表示所述第一电容的电容值;ioinitial(k)表示所述电池的当前充放电电流值;ioref(k)表示预先设置的所述电池的目标充放电电流值;t表示时间。

10、结合第一方面,本技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,所述第二预设公式为:

11、

12、其中,d(k)表示所述第一开关管和所述第四开关管的占空比;1-d(k)表示所述第三开关管和所述第四开关管的占空比;l2表示所述第二电感的电感值;il2ref(k)表示当前时间周期内所述第二电感的电流预测值;il2initial(k)表示当前周期内所述第二电感的电流初始值;vi-initial(k)表示所述双向电源的当前电压初始值;vc1-initial(k)表示所述第一电容的当前电压初始值;t表示当前周期的时长。

13、结合第一方面,本技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,利用所述占空比控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管在当前周期内的导通与关断,包括:

14、接收载波发生器发射的载波;所述载波中包含有各个接收时刻对应的载波值;

15、根据所述载波中各接收时刻对应的载波值与所述占空比之间的大小关系,生成第一矩形波;其中,当任一接收时刻对应的载波值大于所述占空比时,所述第一矩形波中该接收时刻对应的矩形波值为第一数值;当任一接收时刻对应的所述载波值小于所述占空比时,所述第一矩形波中该接收时刻对应的矩形波值为第二数值;

16、对所述第一矩形波进行取反处理,得到第二矩形波;其中,针对任一接收时刻,当该接收时刻在所述第一矩形波中的矩形波值为第一数值时,则该接收时刻在第二矩形波中的矩形波值为第二数值;当该接收时刻在所述第一矩形波中的矩形波值为第二数值时,则该接收时刻在第二矩形波中的矩形波值为第一数值;

17、对所述第一矩形波进行偏移处理,得到第三矩形波;所述第一矩形波与所述第二矩形波之间的偏移时长为半个周期;

18、对所述第三矩形波进行取反处理,得到第四矩形波;其中,针对任一接收时刻,当该接收时刻在所述第三矩形波中的矩形波值为第一数值时,则该接收时刻在第四矩形波中的矩形波值为第二数值;当该接收时刻在所述第三矩形波中的矩形波值为第二数值时,则该接收时刻在第四矩形波中的矩形波值为第一数值;

19、利用所述第一矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第一开关管的导通与关断;利用所述第二矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第二开关管的导通与关断;利用所述第三矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第三开关管的导通与关断;利用所述第四矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第四开关管的导通与关断;其中,第一数值用于控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管关断,所述第二数值用于控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管导通。

20、结合第一方面的第三种可能的实施方式,本技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,所述载波为锯齿波或者三角波。

21、第二方面,本技术实施例还提供一种电池充放电控制装置,串联的所述电池和第一电感与第一电容并联连接;所述第一电容的一端还连接第二电感的一端,所述第二电感的另一端分别连接第一开关管的一端和第二开关管的一端;所述第一电容的另一端还分别连接第三开关管的一端和第四开关管的一端;所述第一开关管的另一端分别连接第二电容的一端和双向电源的一端;所述第四开关管的另一端分别连接第三电容的一端的所述双向电源的另一端;所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端、所述第二开关管的另一端以及所述第三开关管的另一端中,任意两端之间互相连接;所述装置包括:

22、采集模块,用于在使用所述双向电源对所述电池进行充放电的过程中,采集当前周期内所述第二电感的电流初始值、所述电池的当前充放电电流值;

23、第一输入模块,用于将当前周期内所述第二电感的电流初始值、所述电池的当前充放电电流值、预先设置的所述电池的目标充放电电流值、所述第一电感的电感值、所述第一电容的电容值输入到第一预设公式中,得到当前周期内所述第二电感的电流预测值;

24、第二输入模块,用于将当前周期内所述第二电感的电流预测值、所述双向电源的当前电压初始值、所述第一电容的当前电压初始值、所述第二电感的电感值以及当前周期的时长输入到第二预设公式中,得到所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管的占空比;

25、控制模块,用于利用所述占空比控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管在当前周期内的导通与关断。

26、结合第二方面,本技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式,其中,所述第一预设公式为:

27、

28、其中,k表示当前周期为第k个周期;il2ref(k)表示当前时间周期内所述第二电感的电流预测值;il2initial(k)表示当前周期内所述第二电感的电流初始值;l1表示所述第一电感的电感值;c1表示所述第一电容的电容值;ioinitial(k)表示所述电池的当前充放电电流值;ioref(k)表示预先设置的所述电池的目标充放电电流值;t表示时间。

29、结合第二方面,本技术实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式,其中,所述第二预设公式为:

30、

31、其中,d(k)表示所述第一开关管和所述第四开关管的占空比;1-d(k)表示所述第三开关管和所述第四开关管的占空比;l2表示所述第二电感的电感值;il2ref(k)表示当前时间周期内所述第二电感的电流预测值;il2initial(k)表示当前周期内所述第二电感的电流初始值;vi-initial(k)表示所述双向电源的当前电压初始值;vc1-initial(k)表示所述第一电容的当前电压初始值;t表示当前周期的时长。

32、结合第二方面,本技术实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式,其中,所述控制模块在用于利用所述占空比控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管在当前周期内的导通与关断时,具体用于:

33、接收载波发生器发射的载波;所述载波中包含有各个接收时刻对应的载波值;

34、根据所述载波中各接收时刻对应的载波值与所述占空比之间的大小关系,生成第一矩形波;其中,当任一接收时刻对应的载波值大于所述占空比时,所述第一矩形波中该接收时刻对应的矩形波值为第一数值;当任一接收时刻对应的所述载波值小于所述占空比时,所述第一矩形波中该接收时刻对应的矩形波值为第二数值;

35、对所述第一矩形波进行取反处理,得到第二矩形波;其中,针对任一接收时刻,当该接收时刻在所述第一矩形波中的矩形波值为第一数值时,则该接收时刻在第二矩形波中的矩形波值为第二数值;当该接收时刻在所述第一矩形波中的矩形波值为第二数值时,则该接收时刻在第二矩形波中的矩形波值为第一数值;

36、对所述第一矩形波进行偏移处理,得到第三矩形波;所述第一矩形波与所述第二矩形波之间的偏移时长为半个周期;

37、对所述第三矩形波进行取反处理,得到第四矩形波;其中,针对任一接收时刻,当该接收时刻在所述第三矩形波中的矩形波值为第一数值时,则该接收时刻在第四矩形波中的矩形波值为第二数值;当该接收时刻在所述第三矩形波中的矩形波值为第二数值时,则该接收时刻在第四矩形波中的矩形波值为第一数值;

38、利用所述第一矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第一开关管的导通与关断;利用所述第二矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第二开关管的导通与关断;利用所述第三矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第三开关管的导通与关断;利用所述第四矩形波中各接收时刻各自对应的第一数值或第二数值,控制所述第四开关管的导通与关断;其中,第一数值用于控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管关断,所述第二数值用于控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管导通。

39、结合第二方面的第三种可能的实施方式,本技术实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式,其中,所述载波为锯齿波或者三角波。

40、第三方面,本技术实施例还提供一种电子设备,包括:处理器、存储器和总线,所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当电子设备运行时,所述处理器与所述存储器之间通过总线通信,所述机器可读指令被所述处理器执行时执行上述第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。

41、第四方面,本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面中任一种可能的实施方式中的步骤。

42、本技术实施例提供的一种电池充放电控制方法、装置、电子设备及可读存储介质,其中,在计算各开关管的占空比时,本实施例中,是通过第一预设公式和第二预设公式进行计算的,在通过第一预设公式和第二预设公式计算各开关管的占空比时,仅需要将采集到的各项数据以及已知的各项数据输入到第一预设公式和第二预设公式中,即可计算出各开关管的占空比,因此,相比于利用pi控制器计算占空比的方式,本实施例中通过第一预设公式和第二预设公式计算各开关管的占空比的速度更快。这样,在刚开始的充放电阶段,由于本实施例中通过第一预设公式和第二预设公式计算各开关管的占空比的速度更快,因此,本实施例中的方式能够让电池的充放电电流值从0迅速的上升到目标充放电电流值。当电池的充放电电流值达到目标充放电电流值之后,当电池的充放电电流值不稳定时,例如电池的充放电电流值突然变大(或者变小)时,由于本实施例中通过第一预设公式和第二预设公式计算各开关管的占空比的速度更快,因此,本实施例中的开关管可以及时将当前电池的充放电电流值降低(或者升高)至目标充放电电流值,能够让电池的充放电电流值稳定的保持在该目标充放电电流值,有利于提高控制电池的充放电电流值时的稳定性和及时性。

43、为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。


技术特征:

1.一种电池充放电控制方法,其特征在于,串联的所述电池和第一电感与第一电容并联连接;所述第一电容的一端还连接第二电感的一端,所述第二电感的另一端分别连接第一开关管的一端和第二开关管的一端;所述第一电容的另一端还分别连接第三开关管的一端和第四开关管的一端;所述第一开关管的另一端分别连接第二电容的一端和双向电源的一端;所述第四开关管的另一端分别连接第三电容的一端的所述双向电源的另一端;所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端、所述第二开关管的另一端以及所述第三开关管的另一端中,任意两端之间互相连接;所述方法包括:

2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述第一预设公式为:

3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述第二预设公式为:

4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,利用所述占空比控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管在当前周期内的导通与关断,包括:

5.根据权利要求4所述方法,其特征在于,所述载波为锯齿波或者三角波。

6.一种电池充放电控制装置,其特征在于,串联的所述电池和第一电感与第一电容并联连接;所述第一电容的一端还连接第二电感的一端,所述第二电感的另一端分别连接第一开关管的一端和第二开关管的一端;所述第一电容的另一端还分别连接第三开关管的一端和第四开关管的一端;所述第一开关管的另一端分别连接第二电容的一端和双向电源的一端;所述第四开关管的另一端分别连接第三电容的一端的所述双向电源的另一端;所述第二电容的另一端、所述第三电容的另一端、所述第二开关管的另一端以及所述第三开关管的另一端中,任意两端之间互相连接;所述装置包括:

7.根据权利要求6所述装置,其特征在于,所述第一预设公式为:

8.根据权利要求6所述装置,其特征在于,所述第二预设公式为:

9.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器、存储器和总线,所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令,当电子设备运行时,所述处理器与所述存储器之间通过总线通信,所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至5任一所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,该计算机可读存储介质上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1至5任一所述方法的步骤。


技术总结
本申请提供了一种电池充放电控制方法、装置、电子设备及可读存储介质,其中,该方法包括:采集当前周期内第二电感的电流初始值、电池的当前充放电电流值;将当前周期内第二电感的电流初始值、电池的当前充放电电流值、预设的电池的目标充放电电流值、第一电感的电感值、第一电容的电容值输入到第一预设公式中,得到第二电感的电流预测值;将第二电感的电流预测值、双向电源的当前电压初始值、第一电容的当前电压初始值、第二电感的电感值以及当前周期的时长输入到第二预设公式中,得到各开关管的占空比;利用占空比控制各开关管在当前周期内的导通与关断。通过该方式,提高控制电池的充放电电流时的稳定性和及时性。

技术研发人员:谢缔,汪亮亮,姚继刚,罗剑乐,莫林真
受保护的技术使用者:广东恒翼能科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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