[发明专利]一种锂离子动力电池组全寿命周期均衡控制方法

权利要求书

1.一种锂离子动力电池组全寿命周期均衡控制方法，其特征在于，该方法是通过建立一种描述电池老化速率的模型，并将串联电池老化速率之和作为电池组的老化速率，基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)实现以电池组老化速率最小为目标的均衡策略，包括以下步骤：

S1：选定一批待测电池单体，完成在不同条件下的电池老化实验；

S2：根据获得的电池老化数据，建立一种描述电池老化速率的模型，表达式为：

K(SOC)＝a₁SOC²+a₄DOD

其中，a₁为系数，a₄为考虑不同DOD后方程系数；

S3：建立模型预测控制的目标函数，目标函数为电池组的老化速率最小，将电池组的老化速率定义为串联电池老化速率之和，则目标函数为：

其中，K_i,j(SOC)表示电池组中第i个电池在第j个时刻的老化速率，p和n分别为预测时域和串联电池数量；

S4：以电池模型为预测模型，实现基于模型预测控制的均衡策略。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池组全寿命周期均衡控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括以下步骤：

S11：将待测电池在25℃的恒温环境中静置2h；

S12：以1C的充放电倍率对电池进行循环充放电，循环的荷电状态(State of Charge,SOC)区间为5-15％；

S13：以C/20充放电倍率对满电状态的电池进行放电，放电容量即为该电池当前的容量，每循环500圈提取一次电池容量；

S14：将SOC循环区间分别替换为20-30％、45-55％、70-80％、85-95％或90-100％，用同一批电池中的其它电池重复步骤S11-S13，得到相同放电深度(depth of discharge,DOD)和不同SOC循环区间的老化曲线；

S15：将DOD分别设置为10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％，均值SOC都设为50％，用同一批电池中的其它电池重复步骤S11-S13，得到相同均值SOC和不同DOD的老化曲线；

S16：记录每个电池的容量数据，建立数据库。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池组全寿命周期均衡控制方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21：建立相同DOD和不同SOC循环区间的电池老化速率模型；

S22：添加不同DOD和相同SOC循环区间对老化速率的影响，形成完整的电池老化速率模型；

S23：简化模型，以简化计算，得到最终的电池老化速率模型。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子动力电池组全寿命周期均衡控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：

S41：建立电池模型；

S42：选择MPC的预测时域、控制时域，以及串联电池的数量，得到电池组在预测时域上的状态空间方程；

S43：构建MPC的约束条件，结合状态空间方程和目标函数，形成完整的带约束的MPC优化问题；

S44：通过将MPC优化问题转化为二次规划实现求解，得到实时的均衡电流大小。