[发明专利]一种动力电池组双向自适应均衡控制方法

权利要求书

1.一种动力电池组双向自适应均衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：建立非线性系统动力电池组双向均衡装置的数学模型；

步骤S2：设计步骤S1中所述非线性系统动力电池组双向均衡装置的双向自适应反演滑模控制器；

步骤S3：应用双向自适应反演滑模控制器结合滚动优选策略实现对动力电池组的双向自适应均衡控制；

所述步骤S2中的双向自适应反演滑模控制器为非隔离型直流变换器，其控制律为：

其中，c₁、c₂、k₁、γ均为所述控制律中的控制律参数，且都为正数，u₁、u₂为开关管的控制信号，k为模式变量，k＝1为升压模式，能量正向流动，k＝-1为降压模式，能量反向流动；x₁、x₂、x₃为状态变量，为系统参数估计值，A₁、A₂、A₃为直流变换器模型状态矩阵，s为滑模面；

所述步骤S1包括以下过程：

S11：根据升压、降压数学模型，引入变换器模式变量k，得到直流变换器的关系式：

其中，L为电路电感，x₁＝i_L(t)为电感电流，x₂＝V_out(t)、x₃＝V_in(t)分别为升压侧电容C₂、降压侧电容C₁两端的电压，R₂、R₁分别为升压侧负载、降压侧负载，且其中电路状态为升压模式时k为1，降压模式k为-1；

S12：定义状态变量为X＝[x₁ x₂ x₃]^T，得到双向均衡装置的状态方程：

所述步骤S2中双向自适应反演滑模控制器的设计过程包括：

S21：定义系统状态矩阵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，输出矩阵C＝[1 0 0]，得到系统的状态空间表达式：

S22：定义反演控制的虚拟控制量，以获得追踪误差及追踪误差的导数，并定义Lyapunov函数V₁，V₂，得到参数自适应律和控制律：

虚拟控制量：α＝c₁z₁，其中c₁为正常数；

追踪误差：z₁＝y-i_L,ref＝x₁-i_L,ref；

追踪误差的导数：

定义Lyapunov函数：其中为估计误差，为ω的估计值，Φ为正定矩阵；其中对Lyapunov函数求导可得：

因此得到误差项：根据以上获得滑模面函数：s＝c₂z₁+z₂，定义Lyapunov函数进而得到参数自适应律以及双向自适应反演滑模控制律，分别如下所示：

S23：选取控制参数c₁、c₂、k₁、γ满足Lyapunov函数稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种动力电池组双向自适应均衡控制方法，其特征在于，该方法采用动力电池组主动均衡系统结构，包括电池组、电池状态监测单元、矩阵开关、直流变换器、双向自适应反演滑模控制器、电池组均衡控制器以及能量转移单元。