鋰電池充電均衡控制研究
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2 均衡充電研究
均衡控制包括能量耗散型和能量轉(zhuǎn)移型兩大類，均衡方法在理論上一般有分流電阻法、DC／DC變流器法、開關(guān)電容法、飛渡電容法等。其中分流電阻法能耗較大，均衡速度慢，效率低。能量轉(zhuǎn)移型可使能量從高壓?jiǎn)误w變換到低壓?jiǎn)误w，動(dòng)態(tài)調(diào)整輸入輸出方向，具有最佳的均衡效率。逆變分壓均衡控制方法如圖3所示，均衡充電電源由電池組自身提供，采用變壓器耦合的多副邊結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)的電池組均衡電路主要由均衡開關(guān)、采集控制以及變壓器設(shè)計(jì)3部分組成。其中采集控制是以STM32F103RB為核心的控制部分，主要完成從信號(hào)采集到發(fā)出控制命令在內(nèi)的任務(wù)。圖中Ca，Cb為儲(chǔ)能電容，C1，C2，…，Cn為濾波電容。E1，E2，…，En組成串聯(lián)電池組。PWM控制器、高頻變壓器T，以及IGBTQ1和IGBTQ2組成的DC—DC變換器構(gòu)成了均衡器，電路中開關(guān)頻率為20 kHz。主控制器控制PWM波形發(fā)生器，通過改變Q1和Q2的脈寬實(shí)現(xiàn)副邊均衡單元均衡充電特性的調(diào)節(jié)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201809/388579.htm
以一個(gè)串聯(lián)電池組為例說明逆變分壓均衡充電的原理。如果設(shè)第i個(gè)電池的端電壓為Ei，i=1，2，…，n)，PWM的開關(guān)控制信號(hào)占空比為，變壓器的各副邊繞組匝數(shù)相同且變比為Np：Ns。設(shè)E為該電池組的平均電壓，Ei和△Ei分別表示第i個(gè)電池的端電壓及其與電池總平均電壓的差值，Ui表示經(jīng)過逆變分壓后施加在第i個(gè)電池兩端的電壓，Ii表示第i個(gè)電池的充放電電流，其值的正、負(fù)分別表示充、放電。研究n個(gè)電池串聯(lián)時(shí)，當(dāng)?shù)趐，q個(gè)子電池的電壓較其他電池電壓低時(shí)，有
由式(6)所示，容量較低的電池均衡充電電流與其偏離平均電壓值的程度成線性關(guān)系，偏離值越大，分配給其的均衡充電電流也越大，容量上升也越快，當(dāng)各電池電壓趨于一致時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入平衡狀態(tài)。這為控制系統(tǒng)的建立提供了理論依據(jù)。
3 均衡控制策略
3．1 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)
基于模糊控制器具有較強(qiáng)邏輯推理功能，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制系統(tǒng)，如圖4所示。其中，R為系統(tǒng)設(shè)定的均衡值，模糊控制器的輸入為鋰離子電池端電壓e和端電壓與電池總平均電壓的差值△e，輸出為鋰離子電池的充電電流。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，可實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)均衡值的調(diào)整。
評(píng)論