[发明专利]基于半桥串联的锂电池管理系统及其控制策略

摘要

本发明涉及一种基于半桥串联的锂电池管理系统及其控制策略，锂电池管理系统由依次串联的N个半桥模块组成，通过控制各个模块半桥开关器件的开闭，控制电池电流流向与母线电压，其中锂电池均衡控制策略，运用闭环控制获得基本控制占空比，在获得基本控制占空比后，根据各电池电量状况，旁路或锁定接入电量过低或过高的模块，同时重新计算分配其余模块的控制占空比，从而在保证等效两电平输出前提下，实现快速的电池电量的均衡控制。

主权项

1.一种基于半桥串联的锂电池控制策略，其特征在于：包括基于半桥串联的锂电池管理系统，该基于半桥串联的锂电池管理系统包括若干个依次串联的半桥模块，所述半桥模块包括相互并联连接的功率半桥模块与电池模块，所述功率半桥模块包括至少一个开关器件，所述电池模块包括至少一锂电池，所述功率半桥模块的正、负端与所述锂电池的正、负端连接，每个所述半桥模块包括COM端和负端，多个所述半桥模块由其COM端、负端为接口依次串联，串联后的多个所述半桥模块由最顶端的所述半桥模块的COM端和最底端的所述半桥模块的负端作为整个锂电池管理系统的充放电接口，通过控制各个所述半桥模块中的开关器件的开合从而控制每个半桥模块的输出电流流向，从而控制整个锂电池管理系统的母线电压值；该锂电池控制策略包括以下步骤：1)初始化锂电池管理系统中各个半桥模块，多个半桥模块由其COM端、负端为接口依次串联；2)使用传感器获取系统直流母线上的电压电流信息，以所有半桥模块全部运行时的基本占空比d_m为控制目标，通过电压闭环或电流闭环调节控制各基本模块占空比，从而达到控制直流母线放电电压/充电电流的效果；3)使用传感器获取各个半桥模块中电池的电极电压及输出电流，经过均值计算后获得各模块的电量数组SOC[i]和平均电量SOCavr，并通过快速排序算法获得电量顺序数组SOCorder[i]，其中i取1至N；4)当检测到各模块SOC不平衡时，启动均衡控制，通过在系统中设定SOC阈值，选定SOC过高的模块，使其在充电时旁路、放电时锁定接入；选定SOC过低的模块，使其在充电时锁定接入、放电时旁路；同时根据旁路模块数P、锁定接入模块数S及总模块数N，按照公式计算并调节其余模块的控制占空比d_c，从而让不同SOC等级的模块按照不同的电流充放电，达到SOC均衡的效果；5)当调整到各模块SOC不需要继续均衡时，切换回普通移相脉冲宽度调制技术PWM控制方式，只控制直流母线放电电压或充电电流。