鋰離子電池組能量均衡時序優(yōu)化及控制.pdf

1、隨著不可再生能源的大量消耗和環(huán)境污染程度日趨嚴(yán)重,新能源的開發(fā)利用已經(jīng)迫在眉睫,混和動力電動車和純電動車,光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備遍布世界各個角落。鋰離子電池具有比能量大、循環(huán)壽命長、自放電率低和無記憶效應(yīng)等優(yōu)點廣泛應(yīng)用為能量存儲設(shè)備,成為了當(dāng)前最具發(fā)展前景的動力電池。但是由于在串聯(lián)鋰離子電池組中的每單個電池的特征屬性不能完全一致,在使用的過程中會存在能量不平衡情況造成電池組損壞。所以需要對串聯(lián)電池組的能量進行均衡,以保證特征屬性一致,延

2、長電池的使用壽命。目前,國內(nèi)外的專家已經(jīng)提出了不少針對鋰離子電池能量管理的控制策略,主要包括均衡電路和控制算法的設(shè)計。但就目前的研究情況來看,該控制系統(tǒng)還存在著很多的問題,均衡結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以實現(xiàn)、控制精度差、均衡效率低等。針對目前的研究情況,論文采用了一種針對無損均衡電路的非線性PID控制算法,并針對無損均衡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),采用動態(tài)規(guī)劃思想,設(shè)計了一種能量路徑優(yōu)化算法以提高均衡的效率,減少均衡時間和均衡過程中的能量損失。論文的主要工作如下:

3、r>　　①對無損均衡電路的電壓電流進行了分析,根據(jù)能量傳輸途徑和交換過程建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　?、谘芯苛四壳耙延械木饪刂扑惴?結(jié)合電池組模型,采用非線性PID控制算法對單個均衡電路進行了控制,解決了控制系統(tǒng)中控制精度不高、且穩(wěn)態(tài)電壓震蕩等問題。
　?、圻\用動態(tài)規(guī)劃思想,提出了一種鋰離子電池組均衡系統(tǒng)能量路徑優(yōu)化算法,對系統(tǒng)中的均衡順序和能量流進行優(yōu)化控制,使整個系統(tǒng)運行在最優(yōu)狀態(tài)下,減少能量損失,提高了均衡效率。

4、>　?、芡ㄟ^仿真對模糊控制算法、非線性PID算法進行了比對,分析各算法的優(yōu)劣。搭建了10節(jié)鋰離子電池組均衡控制系統(tǒng)實驗平臺,對提出的算法進行了實驗驗證,并取得了較好的實驗效果。
　　綜上所述,論文針對目前鋰離子電池組均衡控制系統(tǒng)的不足,提出了一種能夠避免電流、電壓振蕩,提高均衡速度的均衡控制算法,用于單個均衡電路的控制;并針對整個均衡系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),運用動態(tài)規(guī)劃思想,建立了一套鋰離子電池組優(yōu)化控制方法。通過對均衡路徑的規(guī)劃,實現(xiàn)了