[发明专利]一种可重构电池组容量利用最大化控制方法

权利要求书

1.一种可重构电池组容量利用最大化控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.通过实验获取电池组内所有单体的参数信息，包括各单体原始容量及各单体直流内阻、交流内阻；

步骤S1包括以下子步骤：

S101.电池组由m个模组M_i(i∈[1,2,...,m])串联构成，每个模组由k个单体并联构成，对电池组内所有单体进行最大可用容量测试实验，获取各单体原始容量

S102.对电池组内所有单体进行HPPC混合脉冲测试实验，根据所取得的实验数据采用最小二乘法离线辨识各单体的直流内阻极化内阻

S2.采用大容量模组先拆分后组合、小容量模组先旁通后回归的方法，依次均衡各模组，同时维持电池组端电压，直至所有模组容量等于模组平均容量；

所述步骤S2包括以下子步骤：

S201.所有单体处于满电状态，由各模组内各单体原始容量相加得各模组初始容量C_{M_i}(0)(i∈[1,2,...,m])，按容量大小降序排列m个模组[M₁,M₂,...,M_m-1,M_m]，计算模组的平均初始容量C_{M_avg}(0)；所有模组串联以电流I放电；

S202.通过可重构电池组中的开关动作，初始容量最大的模组M₁先拆分，M₁中容量最大的单体分离成为独立子模组，M₁中剩余单体成为另一子模组，两子模组串联；为保证串联模组数量不变以维持电池组端电压，通过开关动作，使初始容量最小的模组M_m被旁通，M_m退出放电；

S203.M₁的拆分使其承受相对其他未旁通模组2倍的速率放电，M_m的旁通使其放电速率为0；令放电时间t单位为秒，由干路电流I对t积分得串联回路的累计安时通量，即：

随放电进行，计算初始容量最大模组M₁的实时容量C_{M_1}(0)-2C_Ah(t)、模组实时平均容量C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)；实时比较C_{M_1}(0)-2C_Ah(t)与C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)的大小、C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)与初始容量最小模组M_m容量C_{M_m}(0)的大小：

若C_{M_1}(0)-2C_Ah(t)＝C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)而C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)＞C_{M_m}(0)，表明初始容量最大模组M₁相对于模组平均容量多出的容量已释放完毕，M₁结束拆分，原属M₁的所有单体回归重新组合为M₁；初始容量次大的模组M₂随后开始拆分，M₂中容量最大单体单独放电；M₁拆分、M₂开始拆分过程中M_m始终保持旁通；

若C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)＝C_{M_m}(0)而C_{M_1}(0)-2C_Ah(t)＞C_{M_avg}(0)-C_Ah(t)，表明初始容量最小模组M_m相对于模组平均容量缺少的容量已被弥补，M_m结束旁通，回归串联模组放电序列；初始容量次小模组M_m-1随后开始旁通而退出放电；M_m旁通、M_m-1开始旁通过程中M₁始终保持拆分；

S204.由模组容量降序序列[M₁,M₂,...,M_m-1,M_m]左、右两端向序列中间分别通过大容量模组依次拆分多放电、小容量模组依次旁通少放电的方式使得所有模组容量都收敛于模组实时平均容量，实现电池组端电压维持的模组容量均衡；

S3.采用PWM分时接通的方法，根据各模组中单体的容量比、内阻比确定单体工作占空比，错开各单体接通时间保证至少有一个单体处于接通状态，直至同模组所有单体容量相等；

S4.若各模组内单体容量相等到达均衡状态，则电池组内所有单体均衡，电池组结束放电。

2.根据权利要求1所述的一种可重构电池组容量利用最大化控制方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下子步骤：

S301.由电压传感器和电流传感器采集的单体端电压和负载电流，根据安时积分法和卡尔曼滤波算法实时估计各单体SOC，步骤S2结束时各单体SOC乘以各单体原始容量得各单体均衡初始容量确定PWM周期时长；设PWM初始周期数j＝0；

S302.按容量大小降序排列模组M_i中的k个单体令最大容量单体初始占空比为100％，根据各单体容量比、内阻比计算同模组内其他单体初始占空比

S303.在第j个PWM周期初始时刻，由PWM周期时长乘以各单体占空比计算各单体接通时间；为防止同一模组内所有单体同时断开而导致模组断开，同一模组内所有单体的接通时间相互错开，保证模组内每时刻至少有一个单体接通使得模组始终接通；

S304.在第j个PWM周期内，通过可重构电池组中的开关动作，控制各单体按照步骤S303计算出的接通时间接通；

S305.在第j个PWM周期结束时刻，判断电池组中所有单体SOC与放电终止SOC门限SOC_thr间的大小关系：

若任一单体SOC小于等于SOC门限：则单体均衡过程结束；

若所有单体SOC均大于SOC门限：根据同一模组M_i内各单体间的SOC偏差，采用PID微调各单体占空比得第j+1个PWM周期各单体占空比令j＝j+1，返回步骤S303继续单体均衡过程。