[發(fā)明專利]退役動力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811319949.2
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109378875B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設計）人: 續(xù)丹;毛景祿;王斌;趙根;周佳輝;鄭惠文
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種退役動力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，該系統(tǒng)包括N個退役動力電池模塊、N個故障開關、N個雙向DC-DC轉換器和一個外部采樣控制器，每個雙向DC-DC轉換器由2個晶閘管開關組成；每個退役動力電池模塊與1個故障開關串聯(lián)及1個雙向DC-DC轉換器并聯(lián)構成一個儲能模塊，每一個儲能模塊為一個升壓拓撲電路，每個DC-DC轉換器的輸出端串聯(lián)為直流母線和負載端提供輸出電壓和輸出功率；

外部采樣控制器的控制端連接PWM驅動的輸入端，PWM輸出端連接雙向DC-DC轉換器的輸入端，外部采樣控制器的輸入端連接每個儲能模塊中的電感電流輸出端及DC-DC轉換器的電壓輸出端；

所述控制方法，包括以下步驟：

步驟1：外環(huán)SOC均衡控制：利用安時法計算得到的各退役動力電池模塊的SOC與設定的均衡參考SOC值SOC_ref進行比較；

步驟2：內環(huán)輸出電壓分配調節(jié)控制：并代入獲得的退役動力電池模塊的開路電壓OCV與容量Q求出儲能模塊中的濾波電容輸出電壓分配的權重分配因子λ，并通過設置的負載參考電壓V_bus-ref和外部采樣控制器采集到的儲能模塊中的電感電流及DC-DC轉換器的輸出電壓；

步驟3：雙閉環(huán)控制中傳遞補償函數(shù)參數(shù)的調節(jié)：求得外部采樣控制器控制端輸出的占空比D_i，從而實現(xiàn)對PWM驅動的控制；

步驟1，具體包括：

步驟11：獲得各退役動力電池模塊的開路電壓OCV值，滿充容量Q值；

步驟12：采集退役電池模塊的輸出電流I，利用安時積分法估算退役動力電池模塊的SOC，初始SOC由退役動力電池的由插值法求得的OCV與SOC的對應表計算出；

步驟13：在理想情況下，忽略DC-DC轉換器等組件的阻抗值，只考慮電池單元的內部阻抗；儲能模塊的輸出功率和退役動力電池模塊的輸出功率相等；將退役動力電池電壓、容量，SOC等參數(shù)作為變量計算權重分配因子關系式

權重分配因子關系式λ_i：

λ_i＝(1-G_PI(s)·(SOC_i-SOC_ref))·ω_i·σ_i

其中，ω_i為退役動力電池的特征參數(shù)影響因子，ω_i＝Q_i·V_ocv；V_ocv為退役動力電池電壓，Q_i第i個退役動力電池的容量；σ_i為儲能模塊的安全參數(shù)，代表退役動力電池模塊的健康狀態(tài)，其值為0或1，在安全狀態(tài)下σ_i＝1，當σ_i＝0時，應斷開對應的故障開從而斷開儲能模塊；SOC_i為各退役動力電池對應的SOC，SOC_ref為SOC均衡控制的參考目標，通過傳遞補償函數(shù)G_PI(s)，在達到SOC_ref＝SOC_i后，保證退役電池模塊間在達到SOC均衡并不再發(fā)生偏離；

步驟14：基于權重分配因子λ_i的輸出電壓分配規(guī)則，通過對輸出電壓的不同分配從而實現(xiàn)退役動力電池模塊不同放電率的分配，實現(xiàn)退役動力電池模塊間的SOC均衡：

V_dc,i，為第i個儲能模塊中的濾波電容輸出電壓，i＝1,2，…N。

2.根據(jù)權利要求1所述的退役動力電池模塊間的SOC均衡系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟2，具體包括：

步驟21：設置負載參考電壓V_bus-ref通過設計的輸出電壓分配權重分配因子λ_i，導出儲能模塊的輸出參考電壓V_i-ref；

步驟22：電壓調節(jié)控制根據(jù)輸出參考電壓V_i-ref來控制調節(jié)儲能模塊中的濾波電容輸出電壓V_dc,i。