一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法，属于锂电池领域。构建模块到模块架构和单元到模块架构的分层主动均衡拓扑结构；建立电池的电荷状态(SOC)和均衡器的脉宽调制(PWM)占空比之间的关系，并使均衡控制器直接作用于均衡器的场效应管；通过减少中间电池充放电之间的微循环周期，保证电池的SOC收敛到一个点；还开发了分层均衡拓扑结构简化电池组结构，减少运算成本。本发明专利技术采用了一个时间最优模型预测控制(MPC)策略，设计了一种减小中间电池充放电微循环的时间最优方法，克服了在解决电池组不一致性问题时存在的能量损失大和电池温度上升快的难题，并且提高了系统的鲁棒性。了系统的鲁棒性。了系统的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法


[0001]本专利技术属于锂电池领域，涉及一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法。

技术介绍

[0002]随着对可持续能源需求的增加，储能技术在电动汽车和电力系统中发挥着重要作用，是减少化石燃料使用和降低全球变暖的一种手段。作为先进储能技术的代表，锂离子电池因其高能量密度、低自放电率和长寿命而受到极大关注，并被广泛应用于许多领域。锂离子电池组是由许多电池串联而成的，以满足实际应用中更高的功率和能量要求。然而，由于不同的自放电率、内阻和温度变化导致电池的不一致性和异质性，电池组的性能和电池寿命可能会随着时间的推移而变差，甚至造成安全事故。因此，为了克服这些问题，提高锂离子电池组的性能，开发一个有效的电池均衡系统是非常必要的。
[0003]解决电池组的电芯不均衡问题是一个挑战，因为电芯的不一致性是由许多因素造成的。首先，过度充电、过度放电和电池之间的电压不均衡随着时间的推移可能会给电池组带来严重问题。实现电池均衡依赖于所有电池的状态估计，如SOC和电压，对所有电池的精确状态估计对电池管理系统来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法，该方法包括以下步骤：S1：根据电池组的架构分别建立模块到模块和电池到模块的分层主动均衡拓扑结构，设计模块到模块间的双向型均衡器M
ei
和电池到模块间的均衡器实现能量相互传递；S2：联立电池的SOC和均衡器的PWM占空比之间的关系，将均衡控制器直接作用于均衡器的场效应管上，计算出模块间均衡系统和电池对模块架构状态空间表达式，然后建立出模块对模块和电池对模块架构的均衡系统；S3：基于时间最优模型预测控制算法，设计了一种减小中间电池充放电微循环的时间最优方法；通过求解以下约束线性最优问题，设计出模块对模块和电池对模块架构的时间最优均衡控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法，其特征在于：所述S1中，建立由模块到模块和电池到模块架构组成的均衡系统；系统中电池组包括n个电池模块，每个电池模块由m个串联的电池组成；使用n
‑
1个模块对模块均衡器实现电池模块之间的能量均衡，使用m个电池对模块均衡器实现每个模块中电池的SOC均衡；采用改进的双向变换器实现模块到模块拓扑结构中的能量传递；α
i
表示均衡器的能量传输效率；表示从所有均衡器传递到模块i的电流，定义为第i个电池模块中所有电池的平均SOC，该均衡器输出的均衡电流定义为每个电池都能够和整个模块进行能量交换，均衡器用于电池i和模块之间的能量交换，1≤i≤m；其中分别为电池/模块侧的均衡电流，电池i总均衡电流记为包括了所以电池侧的和模块侧的均衡电流，表示为3.根据权利要求1所述的一种基于时间最优的锂离子电池组主动均衡方法，其特征在于：在所述S2中，根据联立模块间的均衡电流和PWM均衡器的关系，确定均衡电流取决于场效应管上的占空比；L
m
为型均衡器的电感值，流入n个电池模块的均衡电流I
m
(k)与PWM信号占空比D
m
的关系表示为：定义状态变量和控制输入向量和控制输入向量其中其中为i模块中所有电池的平均额定容量；η为库伦效率，T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：范天娥，杨浩，刘松明，雷浩然，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：