[發明專利]一種液態金屬電池組的路徑優化控制方法和裝置

有效

• 申請號: 202110281071.3
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113065305B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 周敏;蔡敏怡;張娥;林靖;蔣凱;王康麗
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/373;G06N3/006;G06F111/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 王穎翀

1.一種液態金屬電池組的路徑優化控制方法，其特征在于，包括：

S1：從所述液態金屬電池組選擇由多個液態金屬電池組成的電池模塊并建立所述電池模塊對應的圖論模型；

S2：設計所述圖論模型中電感和多繞組變壓器對應的模塊化的雙層均衡拓撲；

S3：利用所述雙層均衡拓撲對應的圖論模型中各段路徑均衡參數計算所述圖論模型的均衡效率和均衡速度，并將所述均衡效率和所述均衡速度作為約束條件；

S4：將加入權重的電路損耗和均衡時間的指標函數作為目標函數，以建立均衡路徑優化模型；

S5：利用蟻群算法對所述均衡路徑優化模型進行求解，得到滿足所述目標函數和所述約束條件的最優均衡路徑，以使得所述圖論模型對應的電路的均衡效果達到最優；

所述S2包括：選取基于開關矩陣的單電感的均衡拓撲作為第一層均衡，基于反激式多繞組變壓器的均衡拓撲作為第二層均衡；所述雙層均衡拓撲能夠實現模塊內和模塊間任意電池單體之間的能量轉移；

所述S4包括：為建立所述液態金屬電池組對應的均衡路徑優化模型，以加入權重的電路損耗和均衡時間的指標函數為目標函數，以尋找在滿足所述約束條件下的最優均衡路徑，即

s.t.|SOC_k-SOC_average|≤SOC_TH,(k＝1,2…,N)

式中，w₁、w₂分別為兩個指標考慮的權重，二者之和為1；P_{loss_traditional}為采用傳統均衡策略的能量損耗；為損耗比，其最大值和最小值分別為P_max和P_min；t_max、t_min分別為電池均衡所需時間的最大值和最小值；SOC_TH為SOC均衡閾值，SOC_average為SOC均衡均值；P_loss為整個均衡過程中的總能量損失；t為平均均衡時間。

2.如權利要求1所述的液態金屬電池組的路徑優化控制方法，其特征在于，所述S1包括：

對于N單體串聯的所述液態金屬電池組，選取M個液態金屬電池為一個電池模塊，建立雙層單體直接均衡系統的所述圖論模型；

其中，所述圖論模型以液態金屬電池為頂點，以儲能元件為輔助點，以能量流動路徑為邊。

3.如權利要求1所述的液態金屬電池組的路徑優化控制方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：利用所述雙層均衡拓撲中各段路徑效率的乘積計算所述圖論模型的均衡效率；

S32：利用單位時間內電荷量與電流的商計算所述均衡速度；將所述均衡效率和所述均衡速度作為約束條件。

4.如權利要求3所述的液態金屬電池組的路徑優化控制方法，其特征在于，

所述S31包括：設均衡過程中第i條均衡路徑的效率為eff_i，其計算公式為另設整個均衡過程中的總能量損失為P_loss，源電池釋放的能量為P_out，則所述圖論模型的均衡效率eff表示為，其中，p_i表示第i條均衡路徑上的功率流，m表示均衡路徑總數；

所述S32包括：設一次均衡轉移電荷量為ΔQ，則所述平均均衡時間t表示為，I為平均均衡電流，ΔSOC為一次均衡電池荷電狀態(SOC)變化量，C為電池容量。