CN109849737A - 一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，属于新能源技术领域。该方法包括以下步骤：通过对动力电池的特征参数进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值；通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量；根据所述反馈输入量通过模糊控制策略对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制。本发明实现动力电池多参数综合评价最优意义上的动力电池主动均衡。

Description

一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法。

背景技术

发展清洁能源已经成为世界各国应对金融危机和经济衰退的核心战略之一。电动汽车是解决汽车污染和能源问题的最有效途径之一，锂离子电池以其优良的性能被认为是电动汽车的理想能源。

在电动汽车的产业化过程中，动力电池的性能是影响整车性能的关键因素之一。由于电动汽车对电池电压要求较高，电池在实际应用中需要串联使用。而电池在串联使用中，各单体电池之间会存在不一致的问题。这种电池的不一致性不仅会降低电池组的使用水平，影响电动汽车整车的性能，而且还可能产生大量的热量引起电池燃烧或***。因此研究先进的电池均衡控制技术，以减轻单体电池在使用过程中出现的差异，既能够最大限度地发挥电池的效率、延长使用寿命，还能增加电动汽车的安全性，极大的促进电动汽车相关技术的发展。

造成单体电池不一致性主要原因有：①电池制作过程中，由于工艺等原因，同批次电池的容量、内阻等存在差异；②电池自放电率的不同，长时间的积累，造成电池容量的差异；③电池使用过程中，使用环境如温度、电路板的差异、接插件安装问题等，导致电池的不均衡。为减小这种不一致性对电池组的影响，在电池组的充放电过程中，要使用电池均衡***。对于电池是否一致，传统意义上衡量的标准大多是电压是否一致，能量是否一致。由电池一致性判断的标准衍生出的电池均衡方式主要包括电压均衡和能量均衡，电压均衡即为依靠电池组中各单体电池电压值的差异来判断均衡，能量均衡即为依靠电池组中各单体电池能量的差异来判断均衡。传统的均衡方式主要分为两大类，分别是能量消耗型、非能量消耗型。能量消耗型就是在每只单体电池上并联一个可控电阻，当电池电压达到或超过限制电压时，电阻导通，承担一部分充电电流，使流过电池内部的充电电流减小，从而维持限制电压，流过电阻的电能以热的形式释放，达到电压和能量的均衡。非能量消耗型，一般需要一个电压转换器，在主控制器检测到某单体电压偏高时，将单体高压通过变换器反馈到组高压，能量被重新利用，达到电压和能量的均衡。上述两种均衡方式都是在电压检测的基础上，通过比较电压的差值，经过简单的算法计算进行均控制实现电池组均衡。

在电动汽车动力电池***中，电池一致性不仅仅表现在电压和容量上，还包括温度、SOH、SOP、老化速度等一致性问题上。其中SOH一致性为电池的健康情况差异，在相同的电压下如果SOH不同，电池的剩余可用容量也会存在差别。SOP一致性为电池可用功率情况，即使电池的电压一致，但是在使用过程中SOP不同，也会导致电池的剩余容量不一致。温度一致性为电池组温度差分布、电池本身的温度差异，温度对电池的老化速度也有影响。这些因素互相关联，互相影响，任何一个因素都会影响到整个电池组的使用性能。传统的均衡是针对电压和能量进行均衡，并未考虑其它因素，不能达到真正意义上的电池组均衡。

均衡控制策略在均衡***中有着至关重要的作用。传统的均衡控制策略一般有三种，分别是电压均衡控制策略、SOC均衡控制策略和模糊控制均衡控制策略。

1)电压均衡控制策略

一般电压均衡是实时检测电池组中各单体电池的电压值，以各单体电池电压值与电池组的平均电压之间的差值Δu参数为电池组均衡的判别依据，当Δu大于设定的门限值时对相应的单体进行均衡。这种控制策略主要优点是控制思路简单，在应用中实现容易，但是由于电池的瞬态特性，当给电池一个充电或放电电流时，开路电压会受内阻特性影响而有一个阶跃变化，此时的开路电压值不能真实反映电池的能量状态，因此该均衡策略必须在均衡时留出一定的电压恢复时间再做均衡判断，均衡的时间就被延长了，同时如果均衡时间把握不当，还有过均衡的可能。

2)SOC均衡控制策略

SOC均衡控制策略，即容量均衡控制策略。对于SOC均衡，一般是实时计算电池组中各单体电池的SOC值，通过比较单体电池SOC与电池组平均SOC的差值ΔSOC作为均衡判断的依据，当ΔSOC大于设定门限值时对相应的单体进行均衡。这种控制策略主要优点是均衡精度高，但是对于电动汽车动力电池组有上百节的电池串联，同时计算出各个单体的SOC值，难度较大。

3)模糊均衡控制策略

模糊均衡控制策略一般是建立精确的锂离子电池模型，依据电池模型建立模糊控制规则，通过模糊控制来调节各单体电池的均衡电流。该方法难点在于确定适用于不同锂离子电池的模糊控制器设计规则。

目前的均衡策略都是针对电压均衡和容量均衡进行研究，没有考虑温度、SOH、SOP、老化速度等因素。因此这种均衡策略不能使电池达到真正意义上的平衡。同时上述分析的均衡控制策略中都未对电池一致性特征参数进行深入分析研究，而电池一致性特征参数是研究电池均衡策略的基础，只有深入分析电池一致性特征参数，才能制定符合电动汽车运行的均衡控制策略。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，以提高动力电池成组性能为目标，用于解决上述传统的电池组均衡控制策略存在的部分或全部问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，包括以下步骤：通过对动力电池的特征参数进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值；通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量；根据所述反馈输入量通过模糊控制策略对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制。

进一步，所述模糊控制策略包括模糊化、模糊推理和反模糊化；所述模糊化，用于对所述动力电池均衡策略的反馈输入量模糊化并输出控制量模糊值；所述模糊推理，用于根据电池组的均衡机制和电池组内电池的状态确定均衡对象，并根据所述均衡对象的控制量模糊值选择均衡动作；所述反模糊化，用于根据所述均衡对象的控制量模糊值得到电池组均衡电路开关控制量。

进一步，通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量，包括：计算每节电池综合主成分得分值Z_zi与的欧氏距离 为每节电池综合主成分得分值Z_zi的均值其中，n为电池数目，i为按照主成分得分值排序的电池编号；对欧式距离求导后，得到动力电池均衡策略的反馈输入量D_i和为D_i的导数，D_i≠0，第i节电池为需均衡对象。

进一步，所述每节电池综合主成分得分值Z_zi为根据动力电池的特征参数荷电状态SOC_i、电池功率状态SOP_i、电池健康状态SOH_i、电池电压V_i、电池内阻R_i、电池温度T_i进行主成分分析得到，其中，i为动力电池编号。

进一步，对所述动力电池均衡策略的反馈输入量进行模糊化并输出控制量模糊值包括：根据公式计算D_i的平均值当时，D_i模糊化为PB；当时，D_i模糊化为ZO；其中，0＜λ＜1；当时，模糊化为ZO；当时，模糊化为NB。

进一步，所述电池组内电池的状态包括释放能量到电池组状态、暂停工作状态和正常工作状态。

进一步，所述均衡对象的控制量模糊值初始化包括：将电池处于释放能量到电池组的状态模糊为PB，将电池处于暂停工作状态模糊为NB，将电池处于正常工作状态模糊为ZO。

进一步，根据电池组的均衡机制和电池组内电池的状态确定均衡对象，并根据所述均衡对象的控制量模糊值选择均衡动作包括：正常工作的第i节电池被判定为均衡对象后，D_ik为PB时，其中，k为采样时刻，优先选择的均衡动作为PB；如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为NB，则保持当前均衡动作；如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为ZO，则更换均衡动作为NB，直至某一采样时刻D_ik+m变为ZO，其中，m＞1；以上循环往复。

进一步，根据所述均衡对象的控制量模糊值得到电池组均衡电路开关控制量包括：当控制量模糊值为PB时，电池组均衡电路开关控制量S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1；当控制量模糊值为ZO时，电池组均衡电路开关控制量S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1；当控制量模糊值为NB时，电池组均衡电路开关控制量对应S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0；其中，S_3i-2、S_3i-1、S_3i为第i节电池对应的开关控制量，i为均衡对象的电池编号。

进一步，所述对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制包括：当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池串联入电池组，不进行均衡操作；当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池释放能量到电池组；当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0时，第i节电池不工作。

本发明技术方案的有益效果：一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，包括以下步骤：通过对动力电池的特征参数进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值；通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量；根据所述反馈输入量通过模糊控制策略对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制。本发明实现动力电池多参数综合评价最优意义上的动力电池主动均衡，同时不依赖电池型号与类别，可实现离线数据计算，便于充电机与电池管理***数据嵌入，易于工程化实现。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例的一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法流程图；

图2为本发明实施例的基于模糊控制的动力电池均衡策略示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

缩略语和关键术语定义

动力电池，为电动汽车、电动列车、电动自行车等工具提供电源动力的电池。

荷电状态(State of Charge，SOC)，为动力电池储存电量多少的表示，其值等于电池实际储存电量与标称电量的比值。

健康状态(State of health，SOH)，为动力电池使用寿命的表示参数，其值等于电池实际容量与初始容量的比值。

功率状态(State of Power，SOP)，为动力电池充放电的最大功率。

本发明实施例通过引入主成分分析法进行动力电池多参数一致性评估，并应用模糊控制的相关方法，提出一种基于动力电池多参数一致性评价的主动均衡方法。该方法本质上是针对基于多参数进行最优评估选择的问题，对于此问题通常解决思路是削减参数的个数，但这又会引起数据信息的丢失，导致信息不完整问题的出现，因此探索实现参数缩减同时保持信息完整的数据处理算法，而主成分分析法即是一种兼顾参数降维和信息完整性的数据分析方法。主成分分析法以最少的信息损失为前提，将原有的多参量综合成较少几个综合指标，称为主成分，其具有以下几个特点：(1)主成分个数少于原有参量的个数，原有参量综合成少数几个主成分之后，主成分将可以替代原有参量参与算法计算，以减少分析过程中的计算量；(2)主成分能够反映原有参量的绝大部分信息，主成分并不是原有参量的简单取舍，而是原有参量重新构成的结果，因此不会造成原有参量信息的大量丢失，能够代表原有参量的绝大部分信息；(3)主成分之间互不相关，通过主成分分析得出的各主成分之间互不相关，主成分参与算法分析能够有效地解决参量信息重叠给分析应用带来的问题。综上，主成分分析法是研究如何以最少的信息丢失将众多原有参量浓缩成少数几个主成分的多元统计分析方法。

主成分分析法的基本原理介绍如下：

主成分分析是进行数据降维的一种方法，基本思想是将原来众多的具有一定相关性的指标参量X_j(j＝1,2···,p)(p为指标参量的个数)，重新构合成一组具有较少个数的互不相关的主成分Z_m(m为主成分的个数，m≤p)来代替原有的指标参量。最大程度的提取原有指标参量X_j(j＝1,2···,p)代表的信息，且使各主成分之间保持互不相关，即信息不重叠是主成分分析的前提。将第一主成分Z₁应用原指标参量的线性组合来表示：

Z₁＝a₁₁X₁+a₁₂X₂+···+a_1pX_p (1)

基于数学分析知识可知，主成分提取的信息量可以用其方差大小来度量，Var(Z₁)越大，表示Z₁包含的信息越多。通常希望第一主成分Z₁包含的信息量最大，因此在构建第一主成分时应选取X_j(j＝1,2···,p)所有线性组合中方差最大的。当第一主成分Z₁不足以代表原来p个指标参量的信息时，再考虑选取第二主成分Z₂。为有效地反映原信息，Z₁已有的信息就不需要再出现在Z₂中，即Z₂与Z₁要保持互不相关，用数学语言表达就是其协方差Cov(Z₁,Z₂)＝0。因此，Z₂是与Z₁互不相关的X_j(j＝1,2···,p)的所有线性组合中方差最大的，进而可以构造出m个主成分：

由上述分析可得出以下结论：

1.各主成分两两互不相关，即Cov(Z_i,Z_j)＝0(i,j＝1,2,···,m；i≠j)，且有Var(Z_i)＝a′_iΣa_i，其中Σ为X_j(j＝1,2···,p)的协方差矩阵，a_i为系数向量；

2.Z₁是X_j(j＝1,2···,p)的一切线性组合中方差最大的，Z_i(i＝2,···,m)是与Z₁、Z₂，…，Z_i-1都不相关的X_j(j＝1,2···,p)的所有线性组合中方差最大者。

因此，为实现原有参量的主成分分析需要进行的计算有：

1.确定各主成分Z_i(i＝2,···,m)关于原变量X_j(j＝1,2···,p)表达式的系数，即a_ij(i＝1,2,···,m；j＝1,2,···,p)，数学上可以证明，原指标参量协方差矩阵的特征根是主成分的方差，所以前m个较大特征根就代表前m个较大的主成分的方差值；原指标参量的协方差矩阵前m个较大的特征值λ_i(i＝1,2,···,m)所对应的特征向量就是相应主成分Z_i表达式的系数向量a_i，通常系数向量a_i为λ_i对应的单位特征向量；

2.计算主成分载荷，主成分载荷反映的是主成分Z_i与原变量X_j(j＝1,2···,p)之间的相互关联程度：

主成分分析的具体步骤如下：

(1)计算协方差矩阵Σ

计算指标参量数据的协方差矩阵Σ：

其中，n为指标参量的测量组数。

(2)求出Σ的特征值λ_i及相应的正交化单位特征向量a_i

Σ的前m个较大的特征值λ₁≥λ₂≥···≥λ_m＞0，就是前m个主成分对应的方差，λ_i对应的单位特征向量a_i就是主成分Z_i的关于原指标参量的系数：

Z_i＝a′_iX (5)

其中，X为原指标参量构成的向量。

(3)计算主成分的方差贡献率

主成分的方差贡献率用来反映主成分信息量的大小，主成分Z_i的方差贡献率用α_i表示：

(4)选择主成分

主成分个数m通过累计贡献率G(m)确定：

通常认为当G(m)＞85％时，主成分就足够反映原指标参量的信息了。

(5)计算主成分载荷

主成分载荷是反映主成分Z_i与原指标参量X_j之间的相互关联程度，主成分载荷l(Z_i,X_j)计算公式同(3)。

(6)计算主成分得分

将原指标参量代入(5)式，计算原指标参量在m个主成分上的得分。

动力电池的各个充电效率指标参量在不同的数量尺度上，因此需要在主成分计算之前消除数量尺度的影响，采用的方法是将原指标参量进行标准化：

其中，n为指标参量X_j的测量组数，x_ij表示指标参量X_j的第i组测量值，表示x_ij的标准化数值。根据数学公式知道，任何随机变量做标准化变换后，其协方差等同于其相关系数，因此对指标参量标准化后的协方差矩阵就是指标参量的相关系数矩阵。

主成分分析法的应用步骤可重新整理如下：

(1)计算相关系数矩阵

其中，r_ij(i,j＝1,2,…p)为原指标参量x_·i与x_·j的相关系数，且r_ij＝r_ji，其计算公式为：

(2)计算特征值与特征向量

解特征方程|λI-R|＝0，并使解得的特征值按大小顺序排列λ₁≥λ₂≥…≥λ_p≥0；求出对应于特征值λ_j的单位特征向量a_j(j＝1,2,···,p)。

(3)计算贡献率及累计贡献率

贡献率α_j：

累计贡献率G(m)：

取累计贡献率超过85％的j值为主成分个数m。

(4)计算主成分载荷

(5)计算主成分得分

其中，n为指标参量的测量组数，为标准化指标参量构成的向量，z_ij为第i组指标参量测量值的第j个主成分得分值。

(6)计算综合主成分得分

综上，完成了对主成分分析方法计算过程的推导，下面基于主成分分析方法展开基于动力电池多参数一致性评估和模糊控制的主动均衡方法的说明。

本发明的一个具体实施例，如图1所示，公开了一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，包括以下步骤：

S101，通过对动力电池的特征参数进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值；

S102，通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量；

S103，根据所述反馈输入量通过模糊控制策略对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制。

与现有方法相比，本发明深入分析电池一致性特征参数基础上实现动力电池多参数综合评价最优意义上的动力电池主动均衡。

本发明的一个具体实施例，如图2所示的基于模糊控制的动力电池均衡策略示意图，所述模糊控制策略包括模糊化、模糊推理和反模糊化；所述模糊化，用于对所述动力电池均衡策略的反馈输入量模糊化并输出控制量模糊值；所述模糊推理，用于根据电池组的均衡机制和电池组内电池的状态确定均衡对象，并根据所述均衡对象的控制量模糊值选择均衡动作；所述反模糊化，用于根据所述均衡对象的控制量模糊值得到电池组均衡电路开关控制量。需要说明的是，模糊控制的基本原理是基于专家知识，对输入量进行模糊化，并通过模糊控制规则得到的模糊控制量，最后进行反模糊化，实现对象控制。

本发明的一个具体实施例，通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量，包括：计算每节电池综合主成分得分值Z_zi与的欧氏距离 为每节电池综合主成分得分值Z_zi的均值其中，n为电池数目，i为按照主成分得分值排序的电池编号；对欧式距离求导后，得到动力电池均衡策略的反馈输入量D_i和为D_i的导数，D_i≠0，第i节电池为需均衡对象。这里需要说明的是，作为均衡策略的反馈输入量D_i和D_i为电池状态控制的当前结果，为电池状态控制结果的控制趋势，使得电池状态趋于控制目标。

本发明的一个具体实施例，所述每节电池综合主成分得分值Z_zi为根据动力电池的特征参数荷电状态SOC_i、电池功率状态SOP_i、电池健康状态SOH_i、电池电压V_i、电池内阻R_i、电池温度T_i进行主成分分析得到，其中，i为动力电池编号。也即，对动力电池的特征参数荷电状态SOC_i、电池功率状态SOP_i、电池健康状态SOH_i、电池电压V_i、电池内阻R_i、电池温度T_i(i为动力电池编号)进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值Z_zi。动力电池一致性判定标准：

电池综合主成分得分值Z_zi的均值：

每节电池综合主成分得分值与的欧氏距离：

其中，n为电池数目。如果D_i≠0，则认为i号电池为需均衡对象。

本发明的一个具体实施例，结合图2所示的基于模糊控制的动力电池均衡策略示意图，对所述动力电池均衡策略的反馈输入量进行模糊化并输出控制量模糊值包括：根据公式计算D_i的平均值当时，D_i模糊化为PB；当时，D_i模糊化为ZO；其中，0＜λ＜1；当时，模糊化为ZO；当时，模糊化为NB。

也就是说，为进行动力电池均衡策略反馈输入量的模糊化，需要计算D_i的平均值

当时，认定为D_i模糊化为PB。为避免电池Z_zi值关于值对称分布导致的使D_i的模糊化失效，引入因子λ(0＜λ＜1，本课题中取λ＝0.9)。当时，D_i模糊化为PB；当时，D_i模糊化为ZO。

对的模糊化：当时，模糊化为ZO；当时，模糊化为NB。动力电池均衡策略反馈输入量的模糊化可以总结为表1。

表1反馈输入量的模糊化

本发明的一个具体实施例，所述电池组内电池的状态包括释放能量到电池组状态、暂停工作状态和正常工作状态。

需要说明的是，对于电池组内被认定的均衡对象，存在两种情况，一种是释放能量到电池组以达到均衡目的，另一种是电池处于能量短缺或温度偏高状态等状态时，采用暂停此电池工作的方法达到均衡目的。因此，对于电池组内电池存在三种状态：释放能量到电池组状态、暂停工作状态和正常工作状态。

本发明的一个具体实施例，所述均衡对象的控制量模糊值初始化包括：将电池处于释放能量到电池组的状态模糊为PB，将电池处于暂停工作状态模糊为NB，将电池处于正常工作状态模糊为ZO。也即，动力电池均衡策略输出控制量(Output)的模糊化可以总结为表2。

表2均衡策略输出控制量模糊化

均衡策略输出模糊条件	释放能量到电池组	正常工作	暂停工作
				模糊值	PB	ZO	NB

本发明的一个具体实施例，根据电池组的均衡机制和电池组内电池的状态确定均衡对象，并根据所述均衡对象的控制量模糊值选择均衡动作包括：正常工作的第i节电池被判定为均衡对象后，D_ik为PB时，其中，k为采样时刻，优先选择的均衡动作为PB；如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为NB，则保持当前均衡动作；如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为ZO，则更换均衡动作为NB，直至某一采样时刻D_ik+m变为ZO，其中，m＞1；以上循环往复。

需要说明的是，电池均衡***只能通过调节电池SOC的“联动”作用，间接地调节电池的SOP、V、T，而电池的SOH、R在电池均衡操作周期时间尺度内，几乎不会发生变化，可以被当做常量。动力电池的Z_zi由电池多特征参数耦合得到，耦合机制复杂，通过调节电池SOC，Z_zi的变化趋势很难确定。基于“试错”思想的均衡策略，即对电池组的均衡机制做以下假设：正常工作的电池被判定为均衡对象后(D_ik为PB时，k为采样时刻)，优先选择的均衡动作为PB，如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为NB，则保持当前均衡动作；如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为ZO，则更换均衡动作为NB，直至某一采样时刻D_ik+m(m＞1)变为ZO；循环往复。模糊推理总结如下：

(1)If D_ik is ZO,then Output is ZO；

If D_ik is PB,then Output is PB；

(2)If D_ik+1 is PB andis NB,then Ouput is PB；

If D_ik+1 is PB andis ZO,then Ouput is NB until D_ik+m turns to ZO；

(3)回到(1)。

本发明的一个具体实施例，根据所述均衡对象的控制量模糊值得到电池组均衡电路开关控制量包括：当控制量模糊值为PB时，电池组均衡电路开关控制量S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1；当控制量模糊值为ZO时，电池组均衡电路开关控制量S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1；当控制量模糊值为NB时，电池组均衡电路开关控制量对应S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0；其中，S_3i-2、S_3i-1、S_3i为第i节电池对应的开关控制量，i为均衡对象的电池编号。

本发明的一个具体实施例，所述对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制包括：当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池串联入电池组，不进行均衡操作；当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池释放能量到电池组；当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0时，第i节电池不工作。

也就是说，电池组均衡电路存在三种工作状态：第一种，当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池串联入电池组，不进行均衡操作；第二种，当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池释放能量到电池组；第三种，当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0时，第i节电池不工作。因此，对均衡策略输出控制量模糊值进行清晰化即为PB对应S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1；ZO对应S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1；NB对应S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0。均衡策略输出控制量模糊值反模糊化如表3所示。

表3均衡策略输出控制量模糊值反模糊化

输出控制量模糊值	反模糊化
		PB	S<sub>3i-2</sub>＝1、S<sub>3i-1</sub>＝0、S<sub>3i</sub>＝1
ZO	S<sub>3i-2</sub>＝0、S<sub>3i-1</sub>＝0、S<sub>3i</sub>＝1
		NB	S<sub>3i-2</sub>＝0、S<sub>3i-1</sub>＝1、S<sub>3i</sub>＝0

综上所述，本发明公开了一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，包括以下步骤：通过对动力电池的特征参数进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值；通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量；根据所述反馈输入量通过模糊控制策略对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制。本发明实现动力电池多参数综合评价最优意义上的动力电池主动均衡，同时不依赖电池型号与类别，可实现离线数据计算，便于充电机与电池管理***数据嵌入，易于工程化实现。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种动力电池多参数一致性的均衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过对动力电池的特征参数进行主成分分析，得到每节电池的综合主成分得分值；

通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量；

根据所述反馈输入量通过模糊控制策略对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模糊控制策略包括模糊化、模糊推理和反模糊化；

所述模糊化，用于对所述动力电池均衡策略的反馈输入量模糊化并输出控制量模糊值；

所述模糊推理，用于根据电池组的均衡机制和电池组内电池的状态确定均衡对象，并根据所述均衡对象的控制量模糊值选择均衡动作；

所述反模糊化，用于根据所述均衡对象的控制量模糊值得到电池组均衡电路开关控制量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过计算所述每节电池的综合主成分得分值与电池综合主成分得分值均值的欧式距离，得到动力电池均衡策略的反馈输入量，包括：

计算每节电池综合主成分得分值Z_zi与的欧氏距离 为每节电池综合主成分得分值Z_zi的均值其中，n为电池数目，i为按照主成分得分值排序的电池编号；

对欧式距离求导后，得到动力电池均衡策略的反馈输入量D_i和 为D_i的导数，D_i≠0，第i节电池为需均衡对象。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述每节电池综合主成分得分值Z_zi为根据动力电池的特征参数荷电状态SOC_i、电池功率状态SOP_i、电池健康状态SOH_i、电池电压V_i、电池内阻R_i、电池温度T_i进行主成分分析得到，其中，i为动力电池编号。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，对所述动力电池均衡策略的反馈输入量进行模糊化并输出控制量模糊值包括：

根据公式计算D_i的平均值

当时，D_i模糊化为PB；当时，D_i模糊化为ZO；其中，0＜λ＜1；

当时，模糊化为ZO；当时，模糊化为NB。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电池组内电池的状态包括释放能量到电池组状态、暂停工作状态和正常工作状态。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述均衡对象的控制量模糊值初始化包括：将电池处于释放能量到电池组的状态模糊为PB，将电池处于暂停工作状态模糊为NB，将电池处于正常工作状态模糊为ZO。

8.根据权利要求2或7所述的方法，其特征在于，根据电池组的均衡机制和电池组内电池的状态确定均衡对象，并根据所述均衡对象的控制量模糊值选择均衡动作包括：

正常工作的第i节电池被判定为均衡对象后，D_ik为PB时，其中，k为采样时刻，优先选择的均衡动作为PB；

如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为NB，则保持当前均衡动作；

如果下一采样时刻D_ik+1仍为PB、为ZO，则更换均衡动作为NB，直至某一采样时刻D_ik+m变为ZO，其中，m＞1；以上循环往复。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述均衡对象的控制量模糊值得到电池组均衡电路开关控制量包括：

当控制量模糊值为PB时，电池组均衡电路开关控制量S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1；

当控制量模糊值为ZO时，电池组均衡电路开关控制量S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1；

当控制量模糊值为NB时，电池组均衡电路开关控制量对应S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0；

其中，S_3i-2、S_3i-1、S_3i为第i节电池对应的开关控制量，i为均衡对象的电池编号。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述对每节电池的开关进行控制，以完成对每节电池的主动均衡控制包括：

当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池串联入电池组，不进行均衡操作；

当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝1、S_3i-1＝0、S_3i＝1时，第i节电池释放能量到电池组；

当均衡电路开关控制量为S_3i-2＝0、S_3i-1＝1、S_3i＝0时，第i节电池不工作。