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原文传递一种分布式电池组均衡控制系统及其控制方法

专利名称：	一种分布式电池组均衡控制系统及其控制方法
摘要：	本发明公开一种分布式电池组均衡控制系统及其控制方法，采用单体电池电源模块串联的分布式储能的电池组结构，通过对单体电池电源模块的统一控制，将传统的电池组中组内均衡及组间均衡的均衡控制转化为对单体电池电源模块的统一均衡控制，降低了电池组均衡系统的复杂度，基于功率分配理念，根据单体锂电池的端电压、容量，SOC参数设计电池组均衡的权重因子，通过对调节单体锂电池端充电/放电速率，实现电池组均衡，消除了传统电池组组内均衡中单体电池的能量传递过程所造成的功率损失，提高了电池组中的电池能量利用率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	续丹;毛景禄;郑惠文;周佳辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910238582.X
公开号：	CN109866655A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	徐文权
分类号：	B60L58/22(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	710049 陕西省西安市咸宁西路28号
主权项：	1.一种分布式电池组均衡控制系统，其特征在于，包括N个单体电池电源模块、N个故障开关和一中心控制器，电池电源模块输出端串联连接，为直流母线和负载端提供输出电压和输出功率；其中每个电池电源模块包括依次连接的一单体锂电池、一DC-DC转换器和一微处理器；中心处理器通过负载要求和电池组充放电程度的监控向各微处理器发送控制指令，微处理器输入端接收中心处理器的指令，输出端连接PWM驱动的输入端，向其提供占空比，PWM输出端连接DC-DC转换器的输入端对DC-DC转换器进行控制。 2.根据权利要求1所述的一种分布式电池组均衡控制系统，其特征在于，每个DC-DC转换器由两个晶闸管开关、一个电感和一个电感组成，PWM输出端连接DC-DC转换器的输入端将互补的两个PWM信号分别输入两个晶闸管开关中对DC-DC转换器进行控制。 3.权利要求1或2所述的一种分布式电池组均衡控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用扩展卡尔曼算在线估算电池组中各单体锂电池的SOC值；步骤2，中心处理器采集单体锂电池的SOC、端电压，根据设计的基于功率分配理念的权重因子，将其发送给微处理器；步骤3，微处理器接收权重因，通过电压调节控制向DC-DC转换器输出占空比，对单体电池电源模块的输出电压进行控制，从而控制单体锂电池的充电/放电速率，实现电池组的均衡。 4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：步骤11：建立等效电路电池模型其中，T为采样时间，η为传递效率，R0、Rp和Cp分别为电池模型的内阻，极化电阻和极化电容，Wk和Vk分别为系统的过程噪声和测量噪声；步骤12：采集单体锂电池的端电压；步骤13：采用扩展卡尔曼滤波方法在线估算单体锂电池的SOC 其中C＝(a 1) D＝R0 uk＝I(t) yk＝Vcell-b， a、b为电池开路电压与SOC分段函数中的系数，Vcell为电池端电压，I(t)为电池端输出电流，R0、RP和CP分别为电池模型的内阻，极化电阻和极化电容,T为采样时间,Cn为电池标称容量，Q、R分别为过程噪声和测量噪声的协方差矩阵，I为单位矩阵，Kk为卡尔曼增益矩阵。 5.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤：步骤21：采集单体锂电池的端电压；步骤22：采集在线估算的单体锂电池的SOC；步骤23：将单体锂电池的端电压、标称容量，SOC参数作为变量设计权重因子关系式： ωi＝SOCi·Vcell,i·Qi·σi 其中ωi为权重因子。SOCi为各单体锂电池的SOC估算值，Vcell,i为各单体锂电池的端电压σi为锂电池单体的安全参数，代表单体锂电池健康状态，其值为0或1，在安全状态下σi＝1，当σi＝0时，在电池组中断开对应单体锂电池。 6.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤3包括以下步骤：步骤31：负载电压Vbus通过输出电压分配权重因子ωi，导出电池电源模块的输出参考电压Vdc,i-ref； M＝ω1+ω2+...+ωN 其中，ωi为输出电压分配权重因子，Vbus为负载端电压，Vdc,i-ref为电池电源模块的输出参考电压。步骤32：采用电压电流双闭环控制回路，根据计算得到的Vdc,i-ref对电池电源模块的输出电压Vdc,i进行稳压控制。 7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，步骤3中，采用电压电流双闭环控制，以单体电池电源模块电容输出电压Vdc,i作为电压环的输入信号，其输出值Ii-ref作为电流输入信号，通过双闭环的PI控制得到对应的升压转换器的占空比Di。
所属类别：	发明专利