总线式电池均衡系统的优化控制算法研究.pdf

总线式电池均衡系统的优化控制算法研究









重庆大学硕士学位论文
（学术学位）


学生姓名：朱哲人
指导教师：黄 勤 教 授
专 业：控制科学与工程
学科门类：工 学


重庆大学自动化学院
二 O 一六年四月
The Research of the Optimizing Control
Algorithms to Solve the Problem of Bused
Battery Equalization





A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering
By
Zhu Zheren


Supervised by Prof. Huang Qin
Specialty：Control Science and Engineering


College of Automation of Chongqing University,
Chongqing, China.
April 2016
重庆大学硕士学位论文 中文摘要

摘 要

锂离子电池是储能技术中一项重要技术。而由于锂离子电池的特性，必须以一
定数目的电池串联成电池组来使用锂离子电池。而当以电池组形式使用时，由于电
池组内部各个电池单体的参数不一，会出现过充现象或者过放现象。该现象的产生，
将会严重影响电池组整体性能的发挥以及电池组整体的使用寿命。因而近年来，对
于电池均衡系统的研究成为了一个热点。
论文针对总线式均衡网络结构的电池均衡系统，展开了对其能量分配问题的
算法研究。利用一致性算法、预测控制优化算法，解决了能量均衡问题。论文工作
如下：
① 对于被控变量为电池电量的系统，根据总线式均衡网络结构，确立系统的
无向拓扑图，再以能量守恒定律作为约束条件，建立了在考虑转移能量损耗问题的
系统模型，设计了一阶一致性协议。运用李雅普诺夫函数分别证明了处于静态时和
处于动态时系统都是渐进稳定的。通过仿真，验证了该算法实现电量一致的可行性。
② 为了减少系统的计算量，降低均衡功率的最大值，以及较为理想的实现电
池能量均衡系统的最终需求，系统以均衡功率为被控变量，建立了带有能量转移损
耗的系统模型，设计了二阶一致性算法。通过借鉴前人提出的二阶一致性定理，证
明了论文使用的控制协议对于该均衡系统是可以实现电量平均一致的。并通过仿
真验证，验证了这一结论。
③ 对以电池电量为被控变量的系统，建立理想状况下的整体模型，设