[發明專利]一種動力電池組雙向自適應均衡控制方法

有效

• 申請號: 201811451875.8
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109378881B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 王亞雄;鐘浩;池訓逞;林飛
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種動力電池組雙向自適應均衡控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1：建立非線性系統動力電池組雙向均衡裝置的數學模型；

步驟S2：設計步驟S1中所述非線性系統動力電池組雙向均衡裝置的雙向自適應反演滑模控制器；

步驟S3：應用雙向自適應反演滑模控制器結合滾動優選策略實現對動力電池組的雙向自適應均衡控制；

所述步驟S2中的雙向自適應反演滑模控制器為非隔離型直流變換器，其控制律為：

其中，c₁、c₂、k₁、γ均為所述控制律中的控制律參數，且都為正數，u₁、u₂為開關管的控制信號，k為模式變量，k＝1為升壓模式，能量正向流動，k＝-1為降壓模式，能量反向流動；x₁、x₂、x₃為狀態變量，為系統參數估計值，A₁、A₂、A₃為直流變換器模型狀態矩陣，s為滑模面；

所述步驟S1包括以下過程：

S11：根據升壓、降壓數學模型，引入變換器模式變量k，得到直流變換器的關系式：

其中，L為電路電感，x₁＝i_L(t)為電感電流，x₂＝V_out(t)、x₃＝V_in(t)分別為升壓側電容C₂、降壓側電容C₁兩端的電壓，R₂、R₁分別為升壓側負載、降壓側負載，且其中電路狀態為升壓模式時k為1，降壓模式k為-1；

S12：定義狀態變量為X＝[x₁ x₂ x₃]^T，得到雙向均衡裝置的狀態方程：

所述步驟S2中雙向自適應反演滑模控制器的設計過程包括：

S21：定義系統狀態矩陣A＝[A₁ A₂ A₃]，A₁＝[u₁₂·V_out+k·V_in 0 0 0 0]^T，A₂＝[0 -u₁₂·i_L 0 -V_out 0]^T，A₃＝[0 0 i_L 0 -V_in]^T，輸出矩陣C＝[1 0 0]，得到系統的狀態空間表達式：

S22：定義反演控制的虛擬控制量，以獲得追蹤誤差及追蹤誤差的導數，并定義Lyapunov函數V₁，V₂，得到參數自適應律和控制律：

虛擬控制量：α＝c₁z₁，其中c₁為正常數；

追蹤誤差：z₁＝y-i_L,ref＝x₁-i_L,ref；

追蹤誤差的導數：

定義Lyapunov函數：其中為估計誤差，為ω的估計值，Φ為正定矩陣；其中對Lyapunov函數求導可得：

因此得到誤差項：根據以上獲得滑模面函數：s＝c₂z₁+z₂，定義Lyapunov函數進而得到參數自適應律以及雙向自適應反演滑模控制律，分別如下所示：

S23：選取控制參數c₁、c₂、k₁、γ滿足Lyapunov函數穩定性。

2.根據權利要求1所述的一種動力電池組雙向自適應均衡控制方法，其特征在于，該方法采用動力電池組主動均衡系統結構，包括電池組、電池狀態監測單元、矩陣開關、直流變換器、雙向自適應反演滑模控制器、電池組均衡控制器以及能量轉移單元。