一种液态金属电池组的路径优化控制方法和装置制造方法及图纸

技术编号:29133963 阅读:25 留言:0更新日期:2021-07-02 22:29
本发明专利技术公开了一种液态金属电池组的路径优化控制方法和装置,属于液态金属电池应用技术领域,所述方法包括:S1:建立由多个液态金属电池组成的电池模块对应的图论模型;S2:设计图论模型中电感和多绕组变压器对应的双层均衡拓扑;S3:利用双层均衡拓扑图论模型中各段路径均衡参数计算图论模型的均衡效率和均衡速度,并将其作为约束条件;S4:将加入权重的电路损耗和均衡时间的指标函数作为目标函数,以建立均衡路径优化模型;S5:利用蚁群算法对均衡路径优化模型进行求解,得到满足目标函数和约束条件的最优均衡路径。本发明专利技术将电池均衡问题转化为带约束条件的函数优化问题,并利用蚁群算法获得最优均衡路径,能够提高均衡效率和均衡速度。

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属电池组的路径优化控制方法和装置
本专利技术属于液态金属电池应用
,更具体地,涉及一种液态金属电池组的路径优化控制方法和装置。
技术介绍
液态金属电池是一种可用于电网级储能的潜在储能电池,具有使用寿命长、工作电流大、容量大等特点。为满足储能电站等大型储能系统高电压、大容量的需求,液态金属电池常常以串、并联的形式成组使用。然而,各电池单体在制造以及运行过程中存在不可避免的差异,由此产生的电池组不一致性问题将降低整个电池组的性能和可用容量,最终缩短电池组使用寿命,甚至造成电池变形、爆炸等安全隐患。因此,电池均衡是电池管理系统不可缺少的关键部分,更是电池组安全、高效运行的重要保障。目前,国内关于液态金属电池组均衡的研究尚未成熟,大多局限于常规的均衡方法,同时缺乏对传统均衡策略的优化。中国专利技术专利说明书CN105141004A公开了一种针对液态金属电池的均衡充电系统,实现了高温条件下液态金属电池的被动均衡。但被动均衡存在较大的能量损耗,需要解决热管理问题,且均衡效率较低。中国专利技术专利说明书CN106786909B公开了一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,包括:/nS1:从所述液态金属电池组选择由多个液态金属电池组成的电池模块并建立所述电池模块对应的图论模型;/nS2:设计所述图论模型中电感和多绕组变压器对应的模块化的双层均衡拓扑;/nS3:利用所述双层均衡拓扑对应的图论模型中各段路径均衡参数计算所述图论模型的均衡效率和均衡速度,并将所述均衡效率和所述均衡速度作为约束条件;/nS4:将加入权重的电路损耗和均衡时间的指标函数作为目标函数,以建立均衡路径优化模型;/nS5:利用蚁群算法对所述均衡路径优化模型进行求解,得到满足所述目标函数和所述约束条件的最优均衡路径,以使得所述图论模型对应的电路的...

【技术特征摘要】
1.一种液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,包括:
S1:从所述液态金属电池组选择由多个液态金属电池组成的电池模块并建立所述电池模块对应的图论模型;
S2:设计所述图论模型中电感和多绕组变压器对应的模块化的双层均衡拓扑;
S3:利用所述双层均衡拓扑对应的图论模型中各段路径均衡参数计算所述图论模型的均衡效率和均衡速度,并将所述均衡效率和所述均衡速度作为约束条件;
S4:将加入权重的电路损耗和均衡时间的指标函数作为目标函数,以建立均衡路径优化模型;
S5:利用蚁群算法对所述均衡路径优化模型进行求解,得到满足所述目标函数和所述约束条件的最优均衡路径,以使得所述图论模型对应的电路的均衡效果达到最优。


2.如权利要求1所述的液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,所述S1包括:
对于N单体串联的所述液态金属电池组,选取M个液态金属电池为一个电池模块,建立双层单体直接均衡系统的所述图论模型;
其中,所述图论模型以液态金属电池为顶点,以储能元件为辅助点,以能量流动路径为边。


3.如权利要求1所述的液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,所述S2包括:
选取基于开关矩阵的单电感的均衡拓扑作为第一层均衡,基于反激式多绕组变压器的均衡拓扑作为第二层均衡;
所述双层均衡拓扑能够实现模块内和模块间任意电池单体之间的能量转移。


4.如权利要求1所述的液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,所述S3包括:
S31:利用所述双层均衡拓扑中各段路径效率的乘积计算所述图论模型的均衡效率;
S32:利用单位时间内电荷量与电流的商计算所述均衡速度;将所述均衡效率和所述均衡速度作为约束条件。


5.如权利要求4所述的液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,
所述S31包括:设均衡过程中第i条均衡路径的效率为effi,其计算公式为另设整个均衡过程中的总能量损失为Ploss,源电池释放的能量为Pout,则所述图论模型的均衡效率eff表示为,其中,pi表示第i条均衡路径上的功率流,m表示均衡路径总数;
所述S32包括:设一次均衡转移电荷量为ΔQ,则所述平均均衡时间t表示为,I为平均均衡电流,ΔSOC为一次均衡电池荷电状态(SOC)变化量,C为电池容量。


6.如权利要求1所述的液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,所述S4包括:
为建立所述液态金属电池组对应的均衡路径优化模型,以加入权重的电路损耗和均衡时间的指标函数为目标函数,以寻找在满足所述约束条件下的最优均衡路径,即



s.t.|SOCk-SOCaverage|≤SOCTH,(k=1,2…,N)
式中,w1、w2分别为两个指标考虑的权重,二者之和为1;Ploss_traditional为采用传统均衡策略的能量损耗;为损耗比,其最大值和最小值分别为Pmax和Pmin;tmax、tmin分别为电池均衡所需时间的最大值和最小值。


7.如权利要求1-6任一项所述的液态金属电池组的路径优化控制方法,其特征在于,所述S5包括:
S51:判断各个液态金属电池的状态,设置SOC均衡阈值SOCTH,定义高于均衡上限SOCaverage+SOCTH为高电量电...

【专利技术属性】
技术研发人员:周敏蔡敏怡张娥林靖蒋凯王康丽
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:湖北;42

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