[发明专利]一种梯次利用电池组的多目标自适应均衡控制方法

权利要求书

1.一种梯次利用电池组的多目标自适应均衡控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：建立电池组模型，包括电池组等效电路模型、电池组SOC模块、电池组温度模块、电池组老化模块；

步骤2：由安时积分法，获取电池组SOH；

步骤3：通过DC-DC转换器，控制并联电池组各并联支路放电倍率，以实现电池组SOH均衡；

步骤4：利用模糊控制算法，在并联电池组SOH均衡基础上，考虑电池组SOC均衡和电池组温度均衡；利用粒子群算法，对模糊控制引入的伸缩因子优化模糊控制效果；

通过上述步骤，实现电池组多目标均衡控制；

所述步骤1中，利用二阶RC模型，建立电池组等效电路模型；

电池组SOC模块中，利用电流对时间积分与电池组最大可用容量的比值表示，计算公式为：

式(1)中ΔSOC为电池组SOC变化量，t₀为初始时刻，Δt为充/放电时间，i(t)为充/放电电流，Q_max为电池组最大容量；

电池组温度模块中，电池温度变化与电池内阻、表面积、质量和电流相关，设置电池热量守恒等式如式(2)所示：

式(2)中，m为电池质量，c_p为比热容，R为电池内阻，h_c为热量交换系数，S为电池表面积，I为电流，T为温度；dE_eq/dT为温度影响系数；

电池组老化模块中，考虑放电倍率R_d和温度耦合因素模拟电池老化，电池放电倍率R_d和T共同影响下的容量衰减公式为：

式(3)中，ξ_c为容量衰减率，t为循环次数；

根据容量衰减率和阻抗衰减率之间的关系，可以得到公式(4)：

式(4)中，ξ_r为阻抗衰减率；

在梯次利用电池储能系统中，电池组在容量降至60％以下二次退役，因此R_d和T共同影响下的寿命公式为：

式(5)中，C_total为电池组额定循环周期数。

2.根据权利要求1所述一种梯次利用电池组的多目标自适应均衡控制方法，其特征在于：

所述步骤2中，电池组SOH即是对电池老化的量化描述，电池组SOH根据电池容量退化的表达式为：

式(6)中，Q_max为电池组当前最大容量，Q_rated为电池组标称容量。

3.根据权利要求2所述一种梯次利用电池组的多目标自适应均衡控制方法，其特征在于：所述步骤2中，通过以下步骤，能够离线获取电池组SOH；

S1:用标准放电电流对电池组恒流放电，直至电压达到放电截止电压；

S2:用标准充电电流对电池组恒流充电，直至电压达到充电截止电压；然后用充电截止电压进行恒压充电，直至充电电流降到截止值；

S3:在0时刻读取电池组开路电压OCV，根据OCV-SOC对应关系获得对应的SOC₀；

S4:用标准放电电流对电池组恒流放电，直至电压达到放电截止电压，计算电池组释放的容量Q_max,i,并根据式(6)计算得到电池组SOH。

4.根据权利要求1所述一种梯次利用电池组的多目标自适应均衡控制方法，其特征在于：所述步骤3中，电池组由N个模组并联而成，每个模组与DC-DC转换器串联，控制放电电流向负载输出；电流计算控制单元与DC-DC转换器连接，控制信号传输；市电通过AC-DC转换器接入，维持电池组输出电压稳定。