[发明专利]一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法

说明书

本发明公开了一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法，包括以下步骤：建立电池的等效电路模型以及选择均衡拓扑结构；根据电池组输出电流的变化趋势，预测出输出电流的变化方向；计算各单体电池将产生的热量、老化率、SOC和温度不平衡度，并由此可得各单体电池总的不平衡度；根据约束条件，求得不平衡度的最大值与最小值，以此得到开关组合决策，并计算开关占空比。本发明主要应用于电动车辆的电池管理系统上，用于改善电池组的不一致性问题，延长电池组的使用寿命，大幅度提高电池组的整体性能，保证电池组使用的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及电动汽车电池管理系统领域，特别涉及一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法。

背景技术

近年来，由于空气质量的日益恶化以及石油资源的渐趋匮乏，低排放、低油耗的新型电动汽车成为当今世界各大汽车公司的开发热点。动力电池作为电动汽车的关键部件，对整车动力性、经济性和安全性都有重大影响。

由于单体电池容量有限，且电压较低，而电动汽车所需的电池容量大，所以其动力电池组需要由多个单体电池串并联组成以满足使用要求。如此一来，在实际使用中，由于同一型号的单体电池间存在不可避免的不一致性问题，将严重影响电池组使用寿命，并且容易导致出现过充和过放现象。为了改善电池组的不一致性问题，延长电池组的使用寿命，大幅度提高电池组的整体性能，保证电池组使用的安全性和可靠性，则需要采用均衡控制。虽然如今已有大量的关于电动汽车的电池组均衡控制策略被提出，但是都或多或少地忽略了电池组的老化及温度情况，导致各电池的差异终将越来越大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法，实现电动车辆动力电池组的能量均衡，延长电池组的使用寿命，提高电池组的整体性能。

本发明的目的通过如下技术方案实现：一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法，包括如下步骤：

S1、建立电池等效电路模型以及选择均衡拓扑结构；

S2、预测电池组输出电流；

S3、计算各单体电池将产生的热量、老化率、SOC和温度不平衡度，并由此可得各单体电池总的不平衡度；

S4、根据约束条件，求得不平衡度的最大值与最小值，以此得到开关组合决策，并计算开关占空比。

所述步骤S1中的电池等效电路模型为一个电压源Uoc、一个欧姆电阻R₀、一个电容C_b和一个RC环路(R_p、C_p)，即PNGV等效电路模型；电池组均衡拓扑结构为基于buck-boost的电感型均衡电路，每个电池都对应有各自的充电和放电均衡回路。

所述步骤S3中计算不平衡度的方法为：

S31、由n节单体电池串联组成的电池组，分别记为B₁，B₂，……，B_n，利用安时积分法估算各单体电池的SOC，分别记为s₁，s₂，……，s_n，其中的最小值记为s_min，根据热量守恒计算电池温度T，分别记为T₁，T₂，……，T_n，其中的最小值记为T_min；基于温度对电池老化影响的机理，估算出电池老化率，分别记为ε₁，ε₂，……，ε_n，其中的最小值记为ε_min，由公式P＝I²R及预测的输出电流可得t时刻后电池将产生的热量，分别记为f₁，f₂，……，f_n，其中的最小值记为f_min；