[发明专利]基于继电反馈的控制参数自整定锂电池充电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种基于继电反馈的控制参数自整定锂电池充电控制方法。

背景技术

随着一次能源的日益枯竭及生态环境的恶化，如何合理利用绿色能源、实现低碳生活已经成为现代电气工程领域一个十分重要的研究方向。由于电动汽车的电驱动特性，能量来自于各种储能元件，避免了对汽油、天然气等燃料的依赖，实现CＯ₂的低排放甚至零排放，因此电动汽车产业也被国家列为七大战略性新兴产业之一，其充电设施的完善成为实现整个产业健康持续发展的重要保障。

纯电动汽车主要依靠动力电池组作为主要能量输出，常用的电池组包括铅酸电池、镍镉电池、锂离子电池等。其中锂离子电池具有性能优良、原材料资源丰富等特点，使得越来越多的汽车厂家选择锂电池作为动力电池，同时锂电池技术方面的研究也在不断的取得突破。

目前，对于大功率的充电系统常采用电力电子装置，由于电力电子设备本身工作在开关状态，具有高度的非线性；同时动力电池在充电过程中其参数也会在较大范围内变化。因此采用现有的控制方法往往很难保证在宽范围工作状况下充电系统均具有较好的稳定性与动态性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决采用现有的控制方法很难保证在宽范围工作状况下锂电池充电系统均具有较好的稳定性与动态性能问题，本发明提供一种基于继电反馈的控制参数自整定锂电池充电控制方法。

本发明的基于继电反馈的控制参数自整定锂电池充电控制方法，它包括如下步骤：

步骤一：根据锂电池的电气特性，建立所述锂电池的等效电路模型；并采用小信号模型，建立充电系统主电路的模型；所述充电系统主电路的模型与锂锂电池的等效电路模型相结合，获得充电系统的动态模型；

步骤二：对所述充电系统的动态模型的控制回路中引入继电反馈，使得充电系统在输出侧产生震荡，通过测量所述震荡的频率和幅值，获得锂电池等效电路模型在当前工作状况下的模型参数，依据所述模型参数对充电系统的PID控制器的参数进行整定。

本发明的优点在于，本发明的方法通过在控制回路中引入继电反馈，判断出充电系统当前的工作状况，据此调整PID控制器的参数，从而实现系统的全工作范围内的高效率，提高其控制精度与响应速度，同时实现复杂工况下系统最优及鲁棒性。保证在宽范围工作状况下锂电池充电系统均具有较好的稳定性与动态性能。所述继电反馈的控制具有计算简单、易于实现、鲁棒性强等特点，易于在工程应用中进行推广。

附图说明

图1为本发明具体实施方式二中所述的一阶RC模型的原理示意图。

图2为本发明具体实施方式二中所述的移相全桥软开关拓扑的原理示意图。

图3为本发明的继电反馈的原理示意图。

图4为图3的继电反馈的工作波形示意图。

图5为本发明具体实施方式四中所述的继电反馈控制器的原理示意图。

图6为本发明具体实施方式五中所述的继电反馈控制器的原理示意图。

图7为锂电池模型中极化电容变化时对充电系统开环特性的影响的曲线示意图。

图8为负载为C_f＝1000μF时，利用本发明的方法对一台锂电池充电机的PID控制器参数进行自整定的过程中发生震荡的曲线示意图。

图9为负载为C_f＝3000μF时，利用本发明的方法利用本发明的方法对一台锂电池充电机的PID控制器参数进行自整定的过程中发生震荡的曲线示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式所述的基于继电反馈的控制参数自整定锂电池充电控制方法，

它包括如下步骤：

步骤一：根据锂电池的电气特性，建立所述锂电池的等效电路模型；并采用小信号模型，建立充电系统主电路的模型；所述充电系统主电路的模型与锂电池的等效电路模型相结合，获得充电系统的动态模型；

步骤二：在所述充电系统的动态模型的控制回路中引入继电反馈，使得充电系统在输出侧产生震荡，通过测量所述震荡的频率和幅值，获得锂电池等效电路模型在当前工作状况下的模型参数，依据所述模型参数对充电系统的PID控制器的参数进行整定。

具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的基于继电反馈的控制参数自整定锂电池充电控制方法的进一步限定，

所述步骤一中，所述锂电池的等效电路模型为一阶RC模型；

所述小信号模型为采用峰值电流控制模式下的BUCK变换器的小信号模型。