一种自适应电动自行车充电控制方法与流程

1.本发明涉及电动自行车安全充电领域，尤其是涉及一种自适应电动自行车充电控制方法。


背景技术：

2.电动自行车是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的交通工具。
3.近年来，国内由于电动自行车引发了多起火灾事故，这其中80％的火灾都是电动自行车充电时引发的事故。按照电瓶容量大小的不同，电动自行车一般在8至10小时内就能充满电，而在充满之后如果长时间不断开电源，充电器内的电子元件很可能出现过热现象，导致短路并出现火花，进而引发火灾，引燃电动车的塑料部件，释放出大量有毒烟气，导致人员和财产损失。
4.目前市面上的电动车电池多采用锂电池，锂电池体积小、重量轻，自行在家充电对车主来说是方便且划算的选择，然而许多人白天骑车晚上充电，充满电时往往是在凌晨人们熟睡时，因此电池过充是一个十分普遍的现象，非常容易造成安全隐患，另外随着电池充电次数的增加和老化程度的增加，电池过充爆炸的危险也随之急剧增加，因此，亟需一种新的电动自行车充电控制方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自适应电动自行车充电控制方法。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
7.一种能够自动断电的电动自行车充电控制方法，用于防止电动车过充爆炸，包括以下步骤：
8.s1：设置初始周期序号为1，并设置初始最大化学容量、初始充电时间常数和充电截止电流；
9.s2：获取本次充电的周期序号，并获取电池剩余电量和当前满充容量估计值；
10.s3：控制电源对电池进行充电，并监测充电电量与剩余电量之和是否达到当前满充容量估计值，若是，则控制电源断电停止充电，并执行步骤s5，否则继续充电；
11.s5：判断当前周期序号是否达到设定值，若是，则将周期序号重新设置为初始周期序号，并在下次充电时执行步骤s6，否则将周期序号加一，在下次充电时返回执行步骤s2；
12.s6：分别获取电池两种静置状态期间电池的电量变化以及两种静置状态对应的第一放电深度和第二放电深度；
13.s7：控制电源先对电池进行恒流充电，再对电池进行恒压充电，并监测恒流充电过程中的恒流充电电量和恒压充电过程中的恒压充电电量以及剩余电量之和是否达到当前满充容量估计值，若是，则控制电源断电停止充电，并执行步骤s8，否则继续充电；
14.s8：获取本次恒压充电过程中的恒压起始电流和恒压结束电流；
15.s9：根据电池两种静置状态期间电池的电量变化、第一放电深度和第二放电深度对最大化学容量进行更新，根据恒压充电电量、恒压起始电流和恒压结束电流对充电时间常数进行更新；
16.s10：根据充电截止电流以及更新的充电时间常数和最大化学容量，计算得到电池当前满充容量估计值，并再下次充电时返回执行步骤s2。
17.进一步地，步骤s9中，所述的最大化学容量的更新计算式为：
[0018][0019]
其中，rm为更新的最大化学容量，rq为电池两种静置状态期间电池的电量变化，d1为第一放电深度，d2为第二放电深度。
[0020]
进一步地，步骤s9中，所述的充电时间常数的更新计算式为：
[0021][0022]
其中，λ为充电时间常数，rv为恒压充电电量，i1为恒压起始电流，i2为恒压结束电流。
[0023]
进一步地，步骤s10中，所述的满充容量估计值的计算式为：
[0024]
f＝f
m-fv[0025]fv
＝λ
·
ic[0026]
其中，f为满充容量估计值，fv为虚拟电量，ic为充电截止电流。
[0027]
进一步地，步骤s5中，所述的设定值为9。
[0028]
更进一步地，所述的初始最大化学容量、初始充电时间常数和充电截止电流根据对电池的测试或生产厂家提供的参考值得到。
[0029]
进一步地，所述的静置状态具体为：电池的电流小于10毫安、电压波动小于4微伏/秒，并且持续15分钟以上的状态。
[0030]
更进一步地，步骤s6中，所述的两种静置状态下的第一放电深度和第二放电深度的差值|d
1-d2|≥35％。
[0031]
更进一步地，步骤s7中，恒压充电的时间大于20分钟。
[0032]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0033]
1)本发明利用满充容量估计值、剩余电量以及充电电量的关系，判断是否需要断电停止充电，判断方法简单且易于实现，计算量小，同时本发明设置周期序号，以设定的充电次数为周期，每进行设定次数的充电后，在下一次充电时对满充容量估计值进行更新，使得满充容量估计值能够随着充电次数的增加和电池老化定期更新自适应，始终保持较高的精度，防止因为电池充电次数增加和老化而导致满充容量估计值与电池实际满充容量差距过大导致的电池过充爆炸问题，进一步解决了电动自行车充电，特别是使用时间较长的电动自行车充电的安全隐患问题；
[0034]
2)本发明中满充容量估计值利用最大化学容量和虚拟电量得到，最大化学容量精度较高，虚拟电量也能够通过充电过程的数据通过简单计算后方便地得到，因此满充容量估计值的更新过程简单且精度较高，进一步保障电动自行车的充电安全。
附图说明
[0035]
图1为本发明整体流程示意图。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
[0037]
本发明提供了一种自适应电动自行车充电控制方法，用于防止电动车过充爆炸，该方法首先获取本次充电的周期序号、获取电池剩余电量和当前满充容量估计值，并根据电池剩余电量、充电电量和当前满充容量估计值对电源充电和断电进行控制；同时在每次充电的周期序号达到设定值，即充电次数达到一定数量后，在下次充电时，根据充电截止电流以及更新的充电时间常数和最大化学容量，对当前满充容量估计值进行更新，有效提高电动自行车充电的安全性，并且可随电池充电次数和老化程度不同自适应改变控制参数，进一步解决了电动自行车充电，特别是使用时间较长的电动自行车充电的安全隐患问题。
[0038]
如图1所示，本发明具体包括以下步骤：
[0039]
s1：设置初始周期序号为1，并设置初始最大化学容量、初始充电时间常数和充电截止电流；
[0040]
s2：获取本次充电的周期序号，并获取电池剩余电量和当前满充容量估计值；
[0041]
s3：控制电源对电池进行充电，并监测充电电量与剩余电量之和是否达到当前满充容量估计值，若是，则控制电源断电停止充电，并执行步骤s5，否则继续充电；
[0042]
s5：判断当前周期序号是否达到设定值，若是，则将周期序号重新设置为初始周期序号，并在下次充电时执行步骤s6，否则将周期序号加一，在下次充电时返回执行步骤s2；
[0043]
s6：分别获取电池两种静置状态期间电池的电量变化以及两种静置状态对应的第一放电深度和第二放电深度，静置状态具体指：电池的电流小于10毫安、电压波动小于4微伏/秒，并且持续15分钟以上的状态，另外，本步骤中，两种静置状态下的第一放电深度和第二放电深度的差值需要满足条件：|d
1-d2|≥35％；
[0044]
s7：控制电源先对电池进行恒流充电，再对电池进行恒压充电，并监测恒流充电过程中的恒流充电电量和恒压充电过程中的恒压充电电量以及剩余电量之和是否达到当前满充容量估计值，若是，则控制电源断电停止充电，并执行步骤s8，否则继续充电，本步骤中，应控制恒压充电的时间大于20分钟；
[0045]
s8：获取本次恒压充电过程中的恒压起始电流和恒压结束电流；
[0046]
s9：根据电池两种静置状态期间电池的电量变化、第一放电深度和第二放电深度对最大化学容量进行更新，根据恒压充电电量、恒压起始电流和恒压结束电流对充电时间常数进行更新；
[0047]
s10：根据充电截止电流以及更新的充电时间常数和最大化学容量，计算得到电池当前满充容量估计值，并再下次充电时返回执行步骤s2。
[0048]
其中，最大化学容量的更新计算式为：
[0049]
[0050]
其中，rm为更新的最大化学容量，rq为电池两种静置状态期间电池的电量变化，d1为第一放电深度，d2为第二放电深度。
[0051]
充电时间常数的更新计算式为：
[0052][0053]
其中，λ为充电时间常数，rv为恒压充电电量，i1为恒压起始电流，i2为恒压结束电流。
[0054]
满充容量估计值的计算式为：
[0055]
f＝f
m-fv[0056]fv
＝λ
·
ic[0057]
其中，f为满充容量估计值，fv为虚拟电量，ic为充电截止电流。
[0058]
本实施例中，步骤s5中的设定值为9，另外初始最大化学容量、初始充电时间常数和充电截止电流根据对电池的测试或生产厂家提供的参考值得到。
[0059]
本发明在更新满充容量估计值时，电池充电过程采用恒流恒压方式，充电起始阶段为恒流阶段，其间充电电流保持恒定不变。随着电池电量增加，其端电压升高，外部电源的充电电压也相应升高。后来充电转入恒压阶段，该阶段充电电流不断减小，直至达到充电截止电流的满充状态。假设在电池达到满充状态后，解除充电截止电流的限制而继续进行恒压充电，直至充电电流减小为零时停止。将该阶段新增的电池电量称为虚拟电量。但是为了防止过充，满充容量估计值不应包含电池在电压低于安全电压时所具有的少量残余电量，而最大化学容量则包含这部分残余电量，所以满充容量与虚拟电量的和近似等于最大化学容量。即如果能得到高精度的最大化学容量和虚拟电量的估计值，就能够计算得到高精度的满充容量估计值。
[0060]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。