[发明专利]一种基于马氏过程的动力电池组主动均衡控制方法

说明书

本发明的一种基于马氏过程的动力电池组主动均衡控制方法，利用马尔科夫链建立电池组压差预测模型，并且针对压差异常变化的情况，引入灰色系统进行原模型的补充。在预测到压差即将跳变扩大时，电池管理系统即采用相应的均衡控制策略进行电池组均衡操作。本发明利用大量的历史压差资料验证了加权马尔可夫链预测模型在动力电池组压差预测方面应用的可行性，它能够反映出压差值随机过程的动态变化趋势，同时为了弥补该模型对极端压差值预测不准的局限，结合灰色系统理论对其确定值进行一定的弥补，可以有效回避极端压差值带来的预测不稳定情况。从而为有效实现主动均衡的控制效果打下基础。实现均衡响应更快、更准确，均衡效率更高。

技术领域

本发明涉及电动汽车领域中动力电池一致性的均衡控制技术领域，具体涉及一种基于马氏过程的动力电池组主动均衡控制方法。

背景技术

基于电池组中压差的预测对电池管理系统的设计与开发有着重要的意义。动力电池压差过大对电动汽车的使用与保养带来安全隐患并且伤害电池组。要保护电池，延长电池的使用寿命，就需要在动力电池的使用中进行均衡控制。动力电池组是否启动均衡主要根据电池开路电压或SOC来判断，但是电池的开路电压只有在长时间静置才可以代替电池电动势，这个静置时间难以掌控，而且电池组间的不一致性的电压差只有几毫伏或者零点几毫伏，难以判断。尽管SOC能够更好的反映电池组间的不一致性，使均衡效果更佳。即在电池组中加入一套备用电池，当压差变化到一定程度时，对电压偏低的电池单体进行充电的动作。而要良好的均衡保护得以实现，就需要准确的预测压差的变化趋势。由于电池组压差是随使用时间呈某种变化趋势的非平稳的随机过程，并受各种随机因素的影响，围绕某一变化趋势产生偏差、跳跃、摆动。以往的预测模型大多基于线性理论对压差值进行预测，结果往往不令人满意。

发明内容

本发明提出的一种基于马氏过程的动力电池组主动均衡控制方法，利用马尔科夫链建立电池组压差预测模型，并且针对压差异常变化的情况，引入灰色系统进行原模型的补充。在预测到压差即将跳变扩大时，电池管理系统即采用相应的均衡控制策略进行电池组均衡操作。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种基于马氏过程的动力电池组主动均衡控制方法，包括以下步骤：

S1：选取TMS320F2812作为主动均衡电池管理系统的主控模块，单体电池的电压采集由电池监视器芯片bq76PL536A-Ql完成，电池组的均衡采用能量非耗散型均衡方式，选用TI公司的TPS55010作为均衡模块核计算芯片；

S2：对电池组压差的历史数据进行分类统计，按照均值-标准差的方式，先计算出历史数据中的压差平均值X，标准差S，确定电动汽车上的压差变化量是一个非平稳的随机过程；

S3：对压差数据按照从小到达的顺序进行分级标注；

S4：对标注分层之后的压差状态进行统计之后，用历史数据的频率取代概率，计算出马尔科夫链各个状态之间的状态转移矩阵中的状态转移值；

S5：将压差数据按照时间先后顺序进行分级判断，用前步提到的马尔科夫链状态转移矩阵进行逐步推导，预测下一时刻的压差变化；

S6：对于异常高的压差值，即被分类为超高状态的压差，找出其容易发生的时间点，之后专门挑出容易发生超高压差的时间段，采用灰色模型对其进行训练和预测；

S7：在整合后的预测模型对下一时刻的压差值等级进行判断之后，如若系统的预测等级为较高压差等级及以上，即开启BMS的均衡模式；

S8：开启均衡模式之后，通过系统备用电池向低压电池连续充电T时间之后，再关闭T时间中，T为3秒钟。

S9：完成上述主动均衡循环往复的过程后，再通过判断下一阶段的压差值来决定是否继续主动均衡的开启与关闭。

进一步的，所述S2具体包括：