[發明專利]一種基于模糊控制理論的混合動力船舶電池組均衡管理方法

有效

• 申請號: 201810155713.3
• 申請日: 2018-02-23
• 公開（公告）號: CN108382556B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 潘海邦;薛圻蒙;高迪駒;張偉
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B63H21/20;B60L58/22
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

針對混合動力船舶并聯電池組均衡效果不佳的問題，本發明采用模糊控制理論的思路，提出了一種基于模糊控制理論的混合動力船舶電池組均衡管理方法。基于模糊控制理論控制混合動力船舶并聯電池組中的單個電池的充放電，對電池組進行均衡管理，較傳統電池組均衡管理電路簡單，不需要對整個電池組建立精確的數學模型，控制思路清晰，能有效提升動力電池組的均衡程度，提高混合動力船舶并聯電池組整體性能，能適用于混合動力船舶并聯電池組均衡管理。

技術領域：

本發明涉及電池管理技術領域，具體涉及一種基于模糊控制理論的混合動力船舶電池組均衡管理方法。

背景技術：

隨著全球經濟的發展，煤炭、石油等傳統能源的消耗量日益增多，傳統能源在燃燒過程中，不可避免的會產生硫化物，氮氧化物，煙塵等污染物，而且碳排放量高，會導致溫室效應，其在開采過程中，土地、海洋和地下水資源也會遭到破壞，危害生態環境。2016年到2017年初，我國多次出現大范圍霧霾天氣，嚴重危及到人們的健康和交通出行安全。

中國作為全球第二大經濟體，國家的經濟建設會消耗大量的能源，隨著對能源需求的不斷提高，加重了中國能源短缺的問題。傳統能源的有限性與其嚴重的污染性等缺點讓我們漸漸地明白新能源的重要性。從國家安全與經濟角度看，新能源的利用和新能源的穩定供應已經逐漸成為國家關注的重點。

目前，越來越多的國家加大了對節能減排的相關技術研究的投入，其中就包括混合動力船舶相關技術的研發，因為在航運是貨物運輸的一種重要途徑，其每年都會消耗大量的傳統能源。

混合動力船舶一般有6種工作模式，具體分別為：動力電池組單獨供電模式、柴電機組單獨供電模式、混合供電模式、岸電模式、太陽能充電模式以及再生制動模式。在所有模式中，動力電池組裝置一般都處在工作狀態，動力電池組會進行不停的充放電，此時，動力電池組的均衡管理就顯得非常重要。通過動力電池組均衡管理實現對動力電池的均衡控制，能夠極大提升動力電池組的整體性能，對整個船舶的混合動力系統都是至關重要的。

均衡變量的選擇是研究均衡管理策略的基礎，目前比較常見的均衡管理策略的均衡變量主要包括外電壓、容量和SOC。由于動力電池的外電壓容易獲取，而且在一定程度上可以表征動力電池的SOC，因此，目前應用最為廣泛的是基于外電壓的均衡策略。其以動力電池的外電壓作為電池組一致性的評判標準，通過均衡管理系統的均衡控制，降低各單體電池間外電壓的差異，以改善動力電池組的不均衡問題。其中，差值比較法和平均值法是應用最為普遍的控制策略。然而，當動力電池間存在嚴重的不一致性問題時，動力電池的SOC就難以由動力電池的外電壓進行準確反映，導致對動力電池組的均衡效果不穩定，而且可能導致動力電池的過充和過放。

發明內容：

本發明的目的在于一種基于模糊控制理論的混合動力船舶電池組均衡管理方法，可以通過控制單個電池的充放電對電池組進行均衡管理，控制靈活，能有效提升混合動力船舶并聯電池組整體性能；

為了達到上述目標，本發明提出一個技術方案如下：

本發明提出一種混合動力船舶并聯電池組均衡管理方法，所述的電池均衡管理方法包括以下步驟：

步驟一、獲取混合動力船舶的并聯電池組的需求功率P_E；

串聯式混合動力船舶包括兩種動力源，分別為柴油發電機組和動力電池組；混合動力船舶所需的推進動力由柴油發電機組和動力電池組提供，電池組的需求功率P_E由串聯式混合動力船舶能量管理器進行分配；

步驟二、電池參數識別，獲取各單體電池SOC，并記錄SOC最大值與最小值；

使用一階戴維寧等效電路模型對電池進行建模，運用Matlab的Simulink中的Lookup Table模塊對電池進行參數辨識仿真，滿足電池仿真中時刻要更新電池參數的要求；

步驟三、運用模糊控制策略對并聯電池組進行均衡管理；