[发明专利]一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于电流预测的动力电池组均衡控制方法，其特征在于包括如下步骤：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；具体为：假设在(k‑2)t时刻电池组输出电流为i_p2，在(k‑1)t时刻电池组输出电流为i_p1，在kt时刻电池组输出电流为i_c，则下一时刻即(k+1)t时刻电池组输出电流i_l为：其中k为整数；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；具体包括下述步骤：S31、由n节单体电池串联组成的电池组，分别记为B1，B2，……，Bn，利用安时积分法估算各单体电池的SOC，分别记为s1，s2，……，sn，其中的最小值记为smin，根据热量守恒计算电池温度T，分别记为T1，T2，……，Tn，其中的最小值记为Tmin；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，……，εn，其中的最小值记为εmin，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，……，fn，其中的最小值记为fmin；S32、单体电池的各项不平衡度为D(si)＝si‑smin,D(Ti)＝Ti‑Tmin，D(εi)＝εi‑εmin,D(fi)＝fi‑fmin，其中i＝1，2，······，n；S33、最终，单体电池总的不平衡度为：其中，W_ε、W_p、W_T为权重常数，且W_ε+W_p+W_T＝1，W_f为将产生的热量不平衡度的补偿系数，为一常数，T为充放电时间；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；具体包括下述步骤：I_balmin≤I_ibal(t)≤I_balmax，I_ib(t)＝I_ic(t)+I_ibal(t)，其中I_ibal(t)为电池B_i在t时刻的均衡电流，I_balmin为均衡电流最小值，I_balmax为均衡电流最大值，I_ic(t)为电池B_i充放电电流，I_ib(t)为流过电池B_i的总电流；由此可解得D_i的最大值D_max与最小值D_min；由此可得开关组合决策为：在一个开关周期内，导通D_max对应的电池B_max的放电均衡回路，电池给电感充电，导通一段时间后，关断；同时导通D_min对应的电池B_min的充电均衡回路，电感释放能量给电池；开关占空比取值其中∑V_is为提供均衡能量的电池电压和，∑V_ir为吸收均衡能量的电池电压和。