[发明专利]串联动力蓄电池均衡电路开关器件的脉冲占空比计算方法

权利要求书

1.一种用于串联动力蓄电池均衡电路开关器件的脉冲占空比计算方法，其特征是：根据锂离子电池开路电压与SOC的关系，拟合出SOC与开路电压的二次多项式的关系表达式。然后根据电池充电态动态模型，推出充电过程中电池端电压与开路电压关系，再由各电池在参数检测期间的SOC值S_pn计算均衡模块PWM占空比，达到各单体电池荷电状态在充电过程中趋于一致的目的。

2.根据权利要求1所述用于串联动力蓄电池均衡电路开关器件的脉冲占空比计算方法，其特征是：该方法具体包括以下步骤：

(1)开关关断时，开关管上的电流立即降为零，则I_avn通过下式得到：

Iavn=1T∫0DnTVBLtdt=VBDn2T2L;]]>

其中，I_avn为一个周期内流入均衡模块的平均电流，D_n为开关占空比，T为开关周期，V_B为电池端电压。同理，一周期内电感释放的平均电流I_Ldn按下式得到：

ILdn=VBDn2T2L(2N-n),1≤n≤NILdn=VBDn2T2L(n-1),N+1≤n≤2N.]]>

(2)在均衡电路工作期间，流入蓄电池的电流除了充电电源的充电电流外，还有各工作均衡模块的回送电流，平均电流I_bn的计算按下式进行：

Ibn=Ic+Σi=1n-1ILdi+Σi=N+12NILdi,1≤n≤NIbn=Ic+Σi=1NILdi+Σi=n+12NILdi,N+1≤n≤N.]]>

(3)根据锂离子电池开路电压与SOC的关系，SOC在20％-100％期间，与开路电压的关系可由以下二次多项式有效拟合：

S＝-3.712V²+31.149V-64.363。

考虑到电池充电动态过程中，受电池充电等效内阻及终端电阻的影响，测得的电池端电压与开路电压会有差异，于是采用电池充电态动态模型，得到充电过程中电池端电压与开路电压关系：

V₀＝V_b-I_CR。

其中R＝R_C+R_b，为电池充电态总内阻。从而：

S＝-3.712(V_b-I_CR)²+31.149(V_b-I_CR)-64.363。

(4)在SOC均衡期间，为保持各电池容量平衡，使各单体电池的SOC达到总电池平均SOC的均衡目标值S_t：

St=ICTSQt+12NΣn=12NSpn;]]>

实际上，在SOC均衡阶段，由于受各工作均衡电路的影响，流入某一单体电池的电荷量各有差异，其实际电池容量为：

Q_Sn＝Q_pn+(I_bn-I_sn)T_S；

其中Q_pn为参数检测阶段的电池容量，两边同除以电池额定容量Q_t得相应的实际SOC：

SSn=Spn+(Ibn-Isn)TSQt;]]>

其中S_pn为参数检测期间的SOC值，故在SOC均衡阶段，各工作均衡模块应使各单体电池实际SOC达到目标的平衡荷电状态S_t，即：

S_t＝S_Sn

将(1)、(2)、(3)式代入式(10)，可得均衡电路开关管PWM占空比：

Dn=[2LQt(Spn-12NΣi=12NSpi)VBTTS+Σi=1n-1Di22N-i+Σi=N+12NDi2i-1]12,1≤n≤N[2LQt(Spn-12NΣi=12NSpi)VBTTS+Σi=1NDi22N-i+Σi=n+12NDi2i-1]12,N+1≤n≤2N.]]>