[發明專利]總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法

有效

• 申請號: 201710391707.3
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107134827B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 凌睿;劉輝;伍洲;胡青;王殿;馮洋飛;甘坤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 50240 重慶天成卓越專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 路寧<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明提出了一種總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法，包括：步驟1，建立鋰電池組均衡系統的狀態空間模型；步驟2，外環控制器采用預測控制方法，同時考慮均衡速度和均衡效率，對電池組中單體電池的電量進行預測控制；步驟3，內環控制器采用PI控制器的形式通過控制單體電池的均衡電流和能量總線電壓實現電池的電量按照預定的軌跡變化。

技術領域

本發明涉及自動化控制領域，尤其涉及一種總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法。

背景技術

單個電池能夠提供的能量有限，電池往往都是成組使用。但是由于生產工藝水平的制約，電池在初始的最大容量、內阻等方面存在一定差異。在長期的充放電使用過程中，由于外部環境、自身的充放電能力、電池性能衰減速度等差異，電池組內各電池在最大容量、內阻等方面差距將越來越大。這些不一致性會造成電池成組使用時性能下降，如會出現電池組中單體電池的過充過放，電池組存儲容量未被充分利用等現象。因此電池組在使用的過程中需要加入電池管理器及均衡系統對其進行優化管理。均衡控制策略是均衡系統的核心，雖然現有的技術中已經有一些有效的均衡控制方法，但是這些算法大多只考慮了均衡速度而不考慮能量轉移的效率問題。在均衡控制算法中引入均衡效率因素以從算法上提高均衡效率尚屬空白，這就亟需本領域技術人員解決相應的技術問題。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題，特別創新地提出了一種總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法。

為了實現本發明的上述目的，本發明提供了一種基于狀態空間的均衡系統模型。采用預測控制對該模型中電池的剩余電量進行預測控制。采用傳統PI控制對單個電池的均衡電流和總線電壓進行控制。

一種總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法，包括如下步驟：

S1，建立鋰電池組均衡系統的被控對象狀態空間模型；

S2，外環控制器采用預測控制方法，同時考慮均衡速度和均衡效率，對電池組中單體電池的電量進行預測，生成最優電量變化曲線以及對應的均衡電流大小；

S3，內環控制器采用PI控制器的形式，通過控制單體電池的均衡電流和能量總線電壓實現電池的剩余電量按照預測控制器設定的軌跡變化。

所述的總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法，優選的，所述S1包括：

建立單個鋰電池的電量變化模型

結合均衡器的效率

以及新建的控制變量

得出考慮均衡器效率的單個鋰電池電量變化模型

考慮所有電池的電量變化，得出均衡系統整體的狀態空間模型并將其離散化得到

x(k)＝(I_n×n+At₀)x(k-1)+B(k-1)t₀u(k-1)

其中

A＝-τI_n×n

u(k)＝[u_1,1(k),u_1,2(k),u_2,1(k),u_2,2(k),...u_n,1(k),u_n,2(k)]^T

為了保證系統安全可靠地運行，均衡系統的狀態空間模型應當滿足均衡末態約束條件，