[發明專利]一種蓄電池組電量自適應優化平衡控制方法

有效

• 申請號: 201910634496.0
• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110303945B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 王亞雄;鐘浩;陳錦洲;陳家瑄
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B60L58/22
• 分類號: B60L58/22
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 錢莉;蔡學俊

本發明涉及一種蓄電池組電量自適應優化平衡控制方法，所述方法主要包括：首先設計蓄電池組雙向升壓變換器式相鄰型平衡系統，建立雙向升壓變換器的數學模型，其次設計電量雙向轉移模式下的自適應控制器，并獲取參數自適應律及控制律；最后提出蓄電池組相鄰型平衡系統優化控制策略，得到系統最優的平衡電流。最終應用上述平衡控制方法高效快速地實現了蓄電池組各單體電池荷電狀態的一致性平衡。

技術領域

本發明涉及電動汽車電池管理技術領域，特別是一種蓄電池組電量自適應優化平衡控制方法。

背景技術

純電動汽車具有環境友好、車載電量利用效率高、結構簡單等優勢，是新能源汽車發展的重要方向，但由于蓄電池及其管理系統等關鍵技術未能突破，使得純電動汽車的續駛里程、充電時間、使用壽命等性能仍受到限制，尚不能完全取代傳統燃油汽車。然而，通過電池管理系統(Battery-Management-System，簡稱BMS)安全監控及有效管理可提高電池使用效率，其主要功能是通過一致性平衡管理改善電池組荷電狀態(State-of-Charge，簡稱SOC)一致性，保證其使用性能。

目前，對電池組單體電池不一致性的隨機狀態平衡過程，國內外研究人員對主動均衡系統進行了較為深入研究。例如專利申請CN108598608A公開了一種分層電池平衡電路拓撲結構及電池均衡方法，該方法采用多個控制開關和各個單體電池連接，通過開關導通相鄰兩個電池之間的平衡器進行電量轉移，其中平衡器由儲能電容、并聯的保護二極管和MOS開關組成。例如專利申請CN107134827A公開了一種總線式鋰電池組均衡系統預測控制方法，該方法包括采用預測控制方法作為外環控制器，同時考慮平衡速度和平衡效率對電池組中單體電池的電量進行預測控制，另外使用傳統PI控制器作為內環控制器來控制單體電池的平衡電流。但大多數主動均衡系統結構較為復雜，均衡電流較小，均衡時間較長。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提出一種蓄電池組電量自適應優化平衡控制方法，研究了相鄰型平衡拓撲電路的電量轉移模式并提出可控電流下的平衡優化控制器，并根據所采用的相鄰型平衡拓撲結構設計雙向自適應控制器，使其平衡電流可以很好地跟蹤優化控制策略所分配的參考值，最終達到改善蓄電池組各單體電池容量不一致性的效果。

本發明采用以下方案實現：一種蓄電池組電量自適應優化平衡控制方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：設計蓄電池組雙向升降壓變換器式相鄰型平衡系統，包括電池狀態監測單元、電池組平衡優化控制器、雙向自適應控制器、蓄電池組與雙向升降壓變換器均衡電路；

步驟S2：建立雙向升降壓變換器的數學模型；

步驟S3：設計雙向自適應控制器，獲取參數自適應律及控制律；

步驟S4：設計蓄電池組相鄰型平衡系統優化控制策略，獲取最優分配的平衡電流。

進一步地，所述雙向升降壓變換器的等效電路包括第一電池Bat₁、第二電池Bat₂、第一電容C₁、第二電容C₂、電感L、第一功率管S₁、第二功率管S₂；第一電池Bat₁與第一電容C₁并聯，第二電池Bat₂與第二電容C₂并聯，第一電容C₁的一端經第一功率管S₁連接至電感L的一端，第二電容C₂的一端經第二功率管S₂也連接至電感L的一端，第一電容C₁的另一端、第二電容C₂的另一端以及電感L的另一端相連；