[发明专利]基于深度优先搜索算法的动力电池组主动均衡控制策略

说明书

本发明公开了一种基于深度优先搜索算法的动力电池组主动均衡控制策略。它包括以下步骤：首先通过脉冲放电实验辨识电池单体等效内阻并建立电池单体内阻模型；再检测各电池单体端电压并计算动力电池组整体均衡度，判断是否启动均衡；若需要启动均衡则以端电压值为节点建立无环路带权有向图；采用带“回溯”功能的深度优先搜索算法进行路径穷举寻优，找到能量转移效率最高的均衡路径；最后根据搜索结果进行均衡。本发明针对目前动力电池组主动均衡中忽略能量转移效率的问题，不仅能搜索能量转移效率最高的均衡路径，减少均衡损耗，且在均衡的过程中保证动力电池组内每一个电池单体参与均衡，有利于动力电池组保持较好的一致性。

技术领域

本发明属于车用锂电池均衡控制领域，具体涉及一种基于深度优先搜索算法的动力电池组主动均衡控制策略。

背景技术

电池管理技术是电动汽车关键技术，主要包括电池状态检测、电池状态估计、电池安全保护和能量控制管理等，这些功能都是通过电池管理系统BMS实现的，而电池组均衡控制技术是电池管理系统的核心技术之一。

为了达到电动汽车驱动系统的电压需求，需要将几节甚至几十节动力电池单体串联组成动力电池组，再将几十块动力电池组串联组成供电系统。动力电池成组后，有以下三方面因素会造成单体电池间差异：(1)电池制作工艺的限制，使不同电池的各项参数出现不一致；(2)动力电池组中电池单体的自放电率不一致；(3)动力电池组使用过程中，温度、放电效率、保护电路对动力电池组的影响会导致差异的放大。电池单体性能的不一致严重影响了动力电池组的使用效果，减少了动力电池组的使用寿命，电池均衡控制就是采取一定的措施来降低电池各单体之问的不一致性，以达到整个电池组充放电效能的优化，延长动力电池组的使用寿命，因此均衡系统是动力电池组管理系统的关键技术之一。

根据均衡系统的工作特点可将电池均衡技术分为被动均衡技术和主动均衡技术。被动均衡技术是指电池管理系统在检测到动力电池组内电池单体出现不一致时通过合理的消耗掉端电压较高的电池单体的能量来达到均衡的目的；主动均衡技术是指电池管理系统在检测到动力电池组内电池单体出现不一致时通过均衡电路使高压电池单体能量适量的转移到低压电池单体中，从而达到动力电池组内各电池单体的均衡，理论上主动均衡时没有能量损耗，但是由于电池自身的内阻以及导线和均衡元件的等效电阻的存在，在不同的能量转移路径上存在不同的能量损耗。

均衡控制的依据参数主要有以下几种：以开路电压作为均衡依据；以端电压作为均衡依据；以剩余电量SOC作为均衡依据；以剩余可用能量作为均衡依据。开路电压能较好的反映电池的均衡度，但是以开路电压作为均衡依据使得均衡系统只能工作于电池组搁置状态，降低系统工作效率；以端电压作为均衡依据可以弥补开路电压作为均衡依据的不足，在任何时候做出是否均衡的判断，其缺点在于电动汽车在实际运行工况下的端电压可能会出现剧烈波动，使得均衡系统启闭频繁开关损耗增加；以剩余电量作为均衡依据能较好的反映各电池的一致性，但是SOC的精确估算难度较大，剩余电量SOC的估算误差对均衡系统的工作造成较大的影响；以剩余可用能量作为均衡依据也可以较好的反映电池单体的一致性，但是随着电池的使用寿命的增加，各电池的容量会出现不同的衰减，均衡系统会出现无能为力的情况甚至不能正常工作。综合以上分析，以端电压作为均衡依据能较好的保证电池组的一致性，这也是本发明专利所采用的均衡依据。

目前对动力电池组均衡技术的研究主要集中在硬件均衡电路的设计，均衡控制策略的研究较少。大多数的主动均衡控制策略采用的方法有如下两种：通过硬件均衡电路将动力电池组内端电压最高的电池单体的电量转移到端电压最低的电池单体中，这忽略了不同转移路径的效率和能量利用率；另一种是将动力电池组内串联的相邻两电池单体之间进行能量从高压单体到低压单体的转移。如发明专利申请《新型电池均衡电路及其调节方法》(CN 102111003A)和《一种电动汽车动力电池组均衡控制方法》(CN 104617623 A)。