[發(fā)明專利]一種基于可信度推理模型的電池組均衡方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710889106.5
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107590617B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉征宇;許亞娟;王雪松;魏自紅
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種基于可信度推理模型的電池組均衡方法，其特征在于：具體步驟如下：

(1)測量電池組各單體端電壓；根據(jù)簡化的PNGV電池模型及Kalman濾波器系統(tǒng)參數(shù)辨識在線估算OCV，并利用OCV和SOC曲線關系估算SOC；

(2)計算各單體不均衡度CF(IID)，模組不均衡度CF(MID)及電池組不均衡度CF(OID)；

(3)判斷電池組不均衡度CF(OID)是否大于不均衡度閾值CF(OID)_th，且根據(jù)電池組不均衡度CF(OID)大小可以判定鋰離子電池組的工作狀態(tài)是否正常，CF(OID)值越大，表示電池組整體不均衡度越大，即電池組能量分化越明顯，需進行均衡操作以減少電池組的整體不一致性；

(4)由單體不均衡度和模組不均衡度的大小來確定單體電池和模組的偏離程度，由模組狀態(tài)系數(shù)Hi的大小決定均衡方向：

當模組處于相對均衡狀態(tài)即b＜H_i＜a時，且該模組內存在CF(IID_x)CF(OID)_th的單體電池，則進行組間均衡，否則不需均衡操作；

(5)進行電池組均衡操作,在均衡過程中設置采樣時間，在一次均衡采樣周期內，模組之間的轉移能量與均衡平均電流和均衡時間有關，即Q_eq＝I_eqt_eq，均衡電流I_eq可由MOSFET開關占空比D來調整，在下一個采樣周期開始時計算CF(OID)，判斷CF(OID)是否小于CF(OID)_th：當CF(OID)＞CF(OID)_th，繼續(xù)進行均衡操作；當CF(OID)≤CF(OID)_th時，停止均衡操作；

所述的計算各單體不均衡度，計算方法如下：分別以端電壓和SOC為均衡目標：

若以端電壓為均衡目標，將在給定范圍[U_avg-ΔU,U_avg+ΔU]之外的單體電池向給定閾值范圍內均衡，使異常狀態(tài)單體處于相對均衡狀態(tài)，U_x表示第x個單體的端電壓，U_avg為電池組平均電壓，根據(jù)第x個單體電池的端電壓推導出該單體電池不均衡的可信度CF(IIDx，Ux)為

其中，取電壓閾值為25mV，

θ為單體電池端電壓與電池組平均電壓之差的絕對值，即θ＝|U_x-U_avg|；

若以SOC為均衡目標，則第x個單體電池的SOC推導出該單體電池不均衡的可信度CF(IIDx，SOCx)為

其中，為第x個單體的SOC與電池組平均SOC之差的絕對值，即

CF(IIDx，Ux)和CF(IIDx，SOCx)的取值范圍均為[-1,1]，值越大表示單體不均衡的可信度越高，反之可信度越低，即：

所述的計算模組不均衡度，計算方法如下：

CF(MID_k,IID_x)為第x個單體不均衡對單體x所屬的模組k的不均衡度的影響,

其中：

U_avgk表示第k個模組的平均電壓，

U_avg為電池組平均電壓，

p1為模組內滿足|Ux-Uavgk|＜|Uavg-Uavgk|的單體數(shù)量，

p2為模組內滿足|Ux-Uavgk|≥|Uavg-Uavgk|的單體數(shù)量；

由單體端電壓推導的模組不均衡度可信度為

CF_x(MID_k,U_x)＝CF_x(MID_k,IID_x)×max{0,CF(IID_x,U_x)} (4)

組內兩個單體的綜合不均衡度計算公式為該運算分三種情況：

(1)當CF_x1(MIDk)＞0,CF_x2(MIDk)＞0時，其綜合不均衡度為

(2)當CF_x1(MID_k)＜0,CF_x2(MID_k)＜0時，其綜合不均衡度為

(3)當CF_x1(MID_k)×CF_x2(MID_k)＜0時，其綜合不均衡度為

組內所有單體的綜合不均衡度根據(jù)以上三種情況分別按照(8)(9)(10)式兩兩復合計算，則可得基于端電壓的模組不均衡度

所述的計算電池組整體不均衡度，計算方法如下：定義CF_k(OID,IID_x)為第k個單體對整體電壓不均衡度的影響，為

其中，

q1為電池組內滿足|U_avg-U_avgk|≤ε的模組數(shù)量，

q2為電池組內滿足|U_avg-U_avgk|＞ε的模組數(shù)量，

ε為電池組離散度：

由單體端電壓推導的電池組不均衡度可信度為

CFx(OID,U)＝CFx(OID,IIDx)×max{0,CF(IIDx,Ux)} (6)

則最終得到的電池組端電壓的整體不均衡度為

整體不均衡度CF(OID)是端電壓和SOC的綜合，即

CF(OID)＝αCF(OID,U)+βCF(OID,SOC) (7)

其中，

α是端電壓對整體不均衡的影響因子，

β是SOC對整體不均衡的影響因子，

可由電池組全部單體的標準差求得：

σ_u和σ_soc分別為電池組單體端電壓和SOC的標準差。