[发明专利]一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法

说明书

本发明涉及一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法，包括：步骤1)：控制电路拓扑结构设计；步骤2)：开关S1和开关S2的占空比补偿值计算；步骤3)：混合控制方法设计；步骤4)：混合控制方法流程设计；步骤5)：仿真实验设计。本发明的有益效果是：本发明设计了一种适用于电动汽车能量管理系统的并联电流控制方法，电路电流简化为高负载电流。控制电路引入升压变换器，提高超级电容器的两端电压，实现分担负载电流和提高整体功率的目的。本发明提出电流混合控制方法，实现对升压变换器、开关S1和开关S2的协调控制，有效控制锂电池电流值。

技术领域

本发明涉及可再生锂电池领域，尤其是涉及一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法。

背景技术

现代电动汽车在综合考虑环境、成本、性能等方面因素后，主要采用可再生锂电池(RLIB)作为主要能量源，并通过削减峰值功率实现能量回收。多数汽车制造商为了有效利用可再生锂电池的剩余可用容量，将废旧锂电池用于传统的火力发电厂或长期使用的低速车辆中。通常，可再生锂电池的循环寿命或健康状况(SOH)取决于放电/充电过程的电流和工作温度，放电电流过大、工作温度过高均会损坏锂电池并缩短其循环寿命。已有文献提出利用超级电容器来进行支路电流分流，以降低锂电池的峰值功率，并在电动汽车能量管理系统(EMS)中实现功率提高、能效增加和电池使用寿命延长等目的。利用超级电容器来进行支路电流分流方法的作用效果主要表现在并联电路结构和串联电路结构两方面：在串联电路结构中，超级电容器被动地将直流支路的电压升高，以降低负载电流。在并联电路结构中，超级电容器的工作模式分为无源和有源：无源模式下，超级电容器(UC)作为吸收直流支路中电流峰值的缓冲器；有源模式下，DC-DC变换器作为管理负载、锂电池和超级电容器间功率流的接口。目前，研究者提出多种控制电路拓扑结构，这些控制电路拓扑结构均通过降低开关元件的电压和电流应力来提高DC-DC变换器的耐久性。DC-DC变换器作为辅助锂电池的接口，实现分流负载电流的功能。但电动汽车能量管理系统中DC-DC变换器的控制方法与传统的电压调节问题不同，完整的电动汽车能量管理系统电路用于功率/电流分配和开关控制。因此，为了有效降低放电深度，锂电池的电流值必须尽可能小。

综上所述，目前拟寻求一种有效控制锂电池电流值的方法就显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法，在可再生锂电池和超级电容器支路上并联升压变换器，设计有效的支路电流控制结构，并提出混合电流控制方法。

这种基于升压变换器的可再生锂电池/超级电容器电流控制方法，包括以下步骤：

步骤1：控制电路拓扑结构设计，设计拓扑结构1与拓扑结构2，调节锂电池电流到特定需求比例，有效地降低可再生锂电池的放电深度；

步骤2：开关S1和开关S2的占空比补偿值计算，引入Lyapunov电压定义：

式中，L和C分别为电路中的电感值和电容值，K为正常数，V₁为电感和电容的Lyapunov电压，V₂为锂电池的Lyapunov电压，公式(9)表示稳定性方程，公式(10)表示性能方程；

推导V₁的时间域方程，得出：

控制过程表示为状态调节过程，假定平衡状态为不变或缓慢变化，满足和同时，公式(11)在以下条件下保持稳定：

v_ee_D1-v_uc+R_uci_e＝0(12)