电源的均衡优化方法以及电源的均衡优化系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电源的均衡优化方法以及电源的均衡优化系统，通过实时监测并采集电芯参数，依此计算电芯容量和电芯内阻，并采用改进后的自适应卡尔曼滤波算法获得荷电状态预测值，以荷电状态、电芯电压、以及电芯内阻的一致性联合形成的综合不平衡度作为目标函数，采用萤火虫优化算法得到实时均衡策略；根据电源系统故障状态、电芯温度、电芯电压以及电芯状态判断每节电芯是否需要开启均衡。上述方法能够在电源的充电、放电和静置等不同状态实时调控，自适应选择适合的均衡策略，并基于历史荷电状态、电压、电流、温度和电芯内阻等多种数据综合推算是否开启均衡，有效地延长了电源的使用寿命，提高其在电动汽车和储能系统中的应用效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电池管理系统领域，尤其涉及一种电源的均衡优化方法以及电源的均衡优化系统。

技术介绍

1、为了满足煤矿领域的高电压需求，矿用的大容量锂电池电源通常通过多电芯串联获得，但由于电芯数目较多，电池容量较大，容易导致各节电芯的差异增大，并最终导致电池容量和寿命的快速下降，严重影响电池整体的性能和寿命。另外，煤矿领域锂电池电源对安全性要求极高，需要符合安标认证要求，其中，《mt_t1200-2023矿用防爆锂离子蓄电池电源安全技术要求》中要求均衡电流须小于等于1安培，也会从一定程度限定了电池的均衡速度。因此，矿用锂电池电源对于电池管理系统的均衡功能要求很高。

2、现有技术的电池均衡技术有以下缺点：（1）一般只在充电末期或静置状态等特定负载下的部分时间开启均衡，无法实现在充放电和静置全过程负载切换条件下的实时均衡调控；（2）主要针对于节数较少的小容量电芯，难以满足煤矿领域的上百节大容量锂电池电芯的均衡需求；（3）采用小电流速度缓慢的被动均衡或大电流主动均衡，不符合煤矿领域的安标要求，且没法满足矿用领域对于安全性的极高要求；（4）以开路电压、电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电源的均衡优化方法，所述电源由多节电芯串联而成，其特征在于，包括：实时监测并采集每节电芯的电芯参数；根据每节电芯的所述电芯参数计算对应的电芯容量和电芯内阻，并采用改进后的自适应卡尔曼滤波算法获得每节电芯的荷电状态预测值；根据每节电芯的所述电芯参数、以及所述荷电状态预测值，以荷电状态一致性、电芯电压一致性、以及电芯内阻一致性联合形成的综合不平衡度作为目标函数，采用萤火虫优化算法得到实时均衡策略，所述综合不平衡度为：，其中，BCI为所述综合不平衡度，为荷电状态一致性，为电芯电压一致性，为电芯内阻一致性，并且，，，，，其中，，，分别为第i节电芯的电压、荷电状态和内阻，d为电芯数量；根据...

【技术特征摘要】

1.一种电源的均衡优化方法，所述电源由多节电芯串联而成，其特征在于，包括：实时监测并采集每节电芯的电芯参数；根据每节电芯的所述电芯参数计算对应的电芯容量和电芯内阻，并采用改进后的自适应卡尔曼滤波算法获得每节电芯的荷电状态预测值；根据每节电芯的所述电芯参数、以及所述荷电状态预测值，以荷电状态一致性、电芯电压一致性、以及电芯内阻一致性联合形成的综合不平衡度作为目标函数，采用萤火虫优化算法得到实时均衡策略，所述综合不平衡度为：，其中，bci为所述综合不平衡度，为荷电状态一致性，为电芯电压一致性，为电芯内阻一致性，并且，，，，，其中，，，分别为第i节电芯的电压、荷电状态和内阻，d为电芯数量；根据电源系统故障状态、电芯温度、电芯电压以及电芯状态判断每节电芯是否需要均衡，如果存在需要均衡的电芯，则执行所述实时均衡策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电芯参数包括电芯电压、电芯温度、充电电流、充电时间、放电电流、以及放电时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电源的电芯节数大于50。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用改进后的自适应卡尔曼滤波算法获得每节电芯的荷电状态预测值的步骤进一步包括：建立状态空间模型，所述状态空间模型包括状态变量、状态转移矩阵、观测矩阵，其中，以荷电状态作为状态变量，以充电电流、放电电流、电芯电压、电芯内阻作为输入/输出变量；初始化改进后的自适应卡尔曼滤波器，设置初始的荷电状态估计值，以及初始的估计误差协方差矩阵、初始的系统噪声协方差矩阵；预测荷电状态预估值并且更新所述荷电状态估计值，其中，通过所述状态转移矩阵预测下一个时间步长的所述荷电状态预估值，根据实时测量值以及所述荷电状态预估值，通过所述观测矩阵更新所述荷电状态估计值，所述实时测量值包括电芯电压、充电电流、以及放电电流；循环执行预测荷电状态预估值并且更新所述荷电状态估计值的步骤直至满足迭代预设次数；以每节电芯的所述荷电状态估计值作为每节电芯的所述荷电状态预测值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预测荷电状态预估值并且更新所述荷电状态估计值的步骤中，更新所述估计误差协方差矩阵和所述系统噪声协方差矩阵。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用改进后的自适应卡尔曼滤波算法获得每节电芯的荷电状态预测值的步骤中还获取最大电压差、最大温度差，其中所述最大电压差用于计算均衡精度，所述最大温度差用于判断电源故障。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用改进后的自适应卡尔曼滤波算法获得每节电芯的荷电状态预测值的步骤中，将电芯的开路电压与荷电状态之间的关系拟合为线性关系。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用萤火虫优化算法获取实时均衡策略的步骤进一步包括：建立优化模型，将所述综合不平衡度作为所述目标函数；初始化萤火虫，在高维解空间随机设置萤火虫的初始位置，计算萤火虫在所述初始位置的所述目标函数的值作为当前最小值，设定每个萤火虫初始的绝对亮度，定义萤火虫之间的相对吸引力计算方法、以及萤火虫之间的相对亮度；更新萤火虫位置，定义位置更新公式，使每个萤火虫向着比自己亮度高的萤火虫移动一步长至新位置，所述步长与步长系数相关；调整所述步长系数；评估所述目标函数，计算萤火虫在所述新位置的所述目标函数的值；记录最优解，当新的所述目标函数的值小于所述当前最小值，则更新所述当前最小值，并记录对应的萤火虫位置作为当前最优解...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙欣，方彤，吴志海，陈虎，藏财运，尹玉兴，张斯涵，陈荣，许志鹏，章福成，张勇，赵名，王万峰，
申请(专利权)人：中煤科工上海新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：