[发明专利]退役动力电池模块间的SOC均衡系统及其控制方法

权利要求书

1.一种退役动力电池模块间的SOC均衡系统的控制方法，其特征在于，该系统包括N个退役动力电池模块、N个故障开关、N个双向DC-DC转换器和一个外部采样控制器，每个双向DC-DC转换器由2个晶闸管开关组成；每个退役动力电池模块与1个故障开关串联及1个双向DC-DC转换器并联构成一个储能模块，每一个储能模块为一个升压拓扑电路，每个DC-DC转换器的输出端串联为直流母线和负载端提供输出电压和输出功率；

外部采样控制器的控制端连接PWM驱动的输入端，PWM输出端连接双向DC-DC转换器的输入端，外部采样控制器的输入端连接每个储能模块中的电感电流输出端及DC-DC转换器的电压输出端；

所述控制方法，包括以下步骤：

步骤1：外环SOC均衡控制：利用安时法计算得到的各退役动力电池模块的SOC与设定的均衡参考SOC值SOC_ref进行比较；

步骤2：内环输出电压分配调节控制：并代入获得的退役动力电池模块的开路电压OCV与容量Q求出储能模块中的滤波电容输出电压分配的权重分配因子λ，并通过设置的负载参考电压V_bus-ref和外部采样控制器采集到的储能模块中的电感电流及DC-DC转换器的输出电压；

步骤3：双闭环控制中传递补偿函数参数的调节：求得外部采样控制器控制端输出的占空比D_i，从而实现对PWM驱动的控制；

步骤1，具体包括：

步骤11：获得各退役动力电池模块的开路电压OCV值，满充容量Q值；

步骤12：采集退役电池模块的输出电流I，利用安时积分法估算退役动力电池模块的SOC，初始SOC由退役动力电池的由插值法求得的OCV与SOC的对应表计算出；

步骤13：在理想情况下，忽略DC-DC转换器等组件的阻抗值，只考虑电池单元的内部阻抗；储能模块的输出功率和退役动力电池模块的输出功率相等；将退役动力电池电压、容量，SOC等参数作为变量计算权重分配因子关系式

权重分配因子关系式λ_i：

λ_i＝(1-G_PI(s)·(SOC_i-SOC_ref))·ω_i·σ_i

其中，ω_i为退役动力电池的特征参数影响因子，ω_i＝Q_i·V_ocv；V_ocv为退役动力电池电压，Q_i第i个退役动力电池的容量；σ_i为储能模块的安全参数，代表退役动力电池模块的健康状态，其值为0或1，在安全状态下σ_i＝1，当σ_i＝0时，应断开对应的故障开从而断开储能模块；SOC_i为各退役动力电池对应的SOC，SOC_ref为SOC均衡控制的参考目标，通过传递补偿函数G_PI(s)，在达到SOC_ref＝SOC_i后，保证退役电池模块间在达到SOC均衡并不再发生偏离；

步骤14：基于权重分配因子λ_i的输出电压分配规则，通过对输出电压的不同分配从而实现退役动力电池模块不同放电率的分配，实现退役动力电池模块间的SOC均衡：

V_dc,i，为第i个储能模块中的滤波电容输出电压，i＝1,2，…N。

2.根据权利要求1所述的退役动力电池模块间的SOC均衡系统的控制方法，其特征在于，步骤2，具体包括：

步骤21：设置负载参考电压V_bus-ref通过设计的输出电压分配权重分配因子λ_i，导出储能模块的输出参考电压V_i-ref；

步骤22：电压调节控制根据输出参考电压V_i-ref来控制调节储能模块中的滤波电容输出电压V_dc,i。