[发明专利]一种基于双向反激变压器的均衡控制算法

说明书

本发明公开了一种基于双向反激变压器的均衡控制算法，本发明中：双向反激DCDC均衡拓扑电路包括开关阵列和DC/DC转换器；开关阵列用于选通将待均衡的电池单体，并将其连接到DC/DC转换器的一端；均衡控制算法包括以下步骤：Stp1、采用KF观测器对电池单体SOC进行实时监测；Stp2、对于三元电池进行均衡控制；Stp3、对于磷酸铁锂电池进行均衡控制。本发明通过采用KF观测器计算电池单体的SOC，实现对电池单体SOC的实时监测；通过采用开关选通阵列选通所要均衡的电池单体，将需要均衡的电池单体连接到DCDC转换器，并利用双向DCDC升压和降压的原理，实现电池单体与电池模组之间的能量转移，实现电池有效均衡；具有电路简单，控制方便。

技术领域

本发明属于技术领域，特别是涉及一种基于双向反激变压器的均衡控制算法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的不断加剧，能源的合理有效的利用越来越成为人们关注的主要问题。单个电池通过一定的方式连接起来满足实际的使用要求，这就不可避免的一起电池的不一致性问题。众所周知，电池在成组后，电池的使用效率受电池短板效应的影响。为解决该实际问题，通常需要对电池进行均衡。为了能够提高电池一致性，本发明设计了一种基于双向反激变压器的均衡控制算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于双向反激变压器的均衡控制算法，通过采用KF观测器计算电池单体的SOC，实现对电池单体SOC的实时监测；通过采用开关选通阵列选通所要均衡的电池单体，将需要均衡的电池单体连接到DCDC转换器，并利用双向DCDC升压和降压的原理，实现电池单体与电池模组之间的能量转移，实现电池有效均衡；具有电路简单，控制方便。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于双向反激变压器的均衡控制算法，包括双向反激DCDC均衡拓扑电路，所述双向反激DCDC均衡拓扑电路包括开关阵列和DC/DC转换器；所述开关阵列用于选通将待均衡的电池单体，并将其连接到DC/DC转换器的一端；

所述均衡控制算法按照以下步骤运行：

Stp1、采用KF观测器对电池单体SOC进行实时监测，包括以下子步骤：

Stp11、状态初始化，采集状态包括z，U，其中z表示电池的SOC，U表示电池在极化电容上的压降，P表示状态的方差矩阵；

Stp12、采集状态更新与方差矩阵更新,其中Q_k为系统观测噪声；

Stp13、计算Kalman增益与状态更新，其中R_k表示测量方差，y表示电池的观测电压；

Stp14、方差更新P_k；

Stp2、对于三元电池的均衡算法，包括以下子步骤：

Stp21、实时采集电池电压数据(Vol)；

Stp22、设置均衡阈值带宽ΔVol；

Stp23、计算电池当前的平均Vol(Vol_avg,k+ΔVol)；

Stp24、优先高Vol单体向电池组充电：判断电池组中单体电池Vol是否高于(Vol_avg,k+ΔVol)，若是则通过开关阵列将最高SOC的电池单体连接到DC/DC转换器电池侧，DC/DC转换器另一侧连接电池模组，开始高Vol电池单体向电池组充电，当所有高于Vol平均值的电池单体均处在设定均衡阈值带以内时，开始电池组向低Vol电池单体补电；

Stp3、对于磷酸铁锂电池的均衡算法，包括以下子步骤：