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。能量轉移型可使能量從高壓單體變換到低壓單體，動態調整輸入輸出方向，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構。設計的電池組均衡電路主要由均衡開關、采集控制以及變壓器設計3部分組成。其中采集控制是以STM32F103RB為核心的控制部分，主要完成從信號采集到發出控制命令在內的任務。圖中Ca，Cb為儲能電容，C1，C2，…，Cn為濾波電容。E1，E2，…，En組成串聯電池組。PWM控制器、高頻變壓器T，以及IGBTQ1和IGBTQ2組成的DC—DC變換器構成了均衡器，電路中開關頻率為20 kHz。主控制器控制PWM波形發生器，通過改變Q1和Q2的脈寬實現副邊均衡單元均衡充電特性的調節。本文引用地址：http://www.104case.com/article/201809/388579.htm
以一個串聯電池組為例說明逆變分壓均衡充電的原理。如果設第i個電池的端電壓為Ei，i=1，2，…，n)，PWM的開關控制信號占空比為，變壓器的各副邊繞組匝數相同且變比為Np：Ns。設E為該電池組的平均電壓，Ei和△Ei分別表示第i個電池的端電壓及其與電池總平均電壓的差值，Ui表示經過逆變分壓后施加在第i個電池兩端的電壓，Ii表示第i個電池的充放電電流，其值的正、負分別表示充、放電。研究n個電池串聯時，當第p，q個子電池的電壓較其他電池電壓低時，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，當各電池電壓趨于一致時，系統進入平衡狀態。這為控制系統的建立提供了理論依據。
3 均衡控制策略
3．1 模糊神經網絡控制系統
基于模糊控制器具有較強邏輯推理功能，結合神經網絡控制器較強的學習能力，系統設計了神經網絡模糊控制系統，如圖4所示。其中，R為系統設定的均衡值，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。通過神經網絡的學習，可實時實現對均衡值的調整。
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