面向混合儲能系統的串聯電池組能量均衡控制方法

沈杰，宋亞娟

（長興縣國家動力電池產品質量監督檢驗中心，浙江 湖州 313100）

0 引言

串聯電池組在使用過程中，經常會出現能量不均衡的現象，影響串聯電池組的正常運行。因此，針對串聯電池組能量加以均衡控制是十分必要的，且具有極高的現實意義，受到相關應用部門的熱切關注。串聯電池組能量均衡控制方法是均衡控制串聯電池組能量的有效途徑，也是保證其運行穩定性的重要前提[1]。以往，針對串聯電池組能量均衡控制方法的研究比較局限，主要是通過計算其串聯電池組能量均衡控制速率，均衡控制串聯電池組能量。傳統串聯電池組能量均衡控制方法在現實應用中存在均衡控制波特率低的缺點，主要原因為對串聯電池組能量均衡控制輸入量的計算不精準，導致串聯電池組能量均衡控制穩定性能差[2]?；诖耍斜匾槍Υ朔矫鎸Υ撾姵亟M能量均衡控制方法展開優化設計。混合儲能系統在傳統儲能系統的基礎上，通過引進不同存儲技術，最大限度上提高了混合儲能系統的安全性以及穩定性。因此，有必要將混合儲能系統應用在串聯電池組能量均衡控制方法設計中，本文通過設計一種新型面向混合儲能系統的串聯電池組能量均衡控制方法，從根本上提高串聯電池組能量均衡控制波特率，進而提升串聯電池組能量均衡控制穩定性，為實現串聯電池組能量均衡控制的節本增效提供支持。

1 面向混合儲能系統的串聯電池組能量均衡控制方法

1.1 采集串聯電池組能量均衡控制信號

在串聯電池組能量均衡控制中，預先采集串聯電池組能量均衡控制信號，并將采集到的信號通過通訊網絡傳遞到控制主站，由控制主站將分析上報的串聯電池組能量均衡控制信號，確定串聯電池組能量均衡控制頻率以及智能控制區段[3]?？紤]到串聯電池組能量均衡控制信號類型繁多，需要處理采集到的信號。本文通過將串聯電池組能量均衡控制輻射功率最小化，從而起到除雜、降噪的目的，進一步保障信號的精度。此過程可通過計算方程式加以表示，設其目標函數為R，可得公式（1）。

1.2 處理串聯電池組能量均衡控制數據

在采集串聯電池組能量均衡控制信號的基礎上，還需要將串聯電池組能量均衡控制信號轉換為串聯電池組能量均衡控制數據，進一步處理串聯電池組能量均衡控制數據[4]。本文面向混合儲能系統，按照Myspl_num4，進行信號與數據之間的同步轉換功能，將串聯電池組能量均衡控制信號從某一個數據服務器連接到另一臺服務器上，并按照數據的分類與存儲方式進行控制信號與數據之間的同步轉換。此過程中應考慮到控制信號與數據之間同步轉換行為的發生并不是一個獨立的行為，因此串聯電池組能量均衡控制數據的處理應可滿足面向混合儲能系統，多數據異步并存的優勢，為下文建立串聯電池組能量均衡控制數據通信協議提供基礎數據。

1.3 建立串聯電池組能量均衡控制數據通信協議

完成串聯電池組能量均衡控制數據處理后，本文建立串聯電池組能量均衡控制數據通信協議。通過通信協議，統一控制數據的傳輸機制，允許網絡設備建立一個串聯電池組與通信設備之間的邏輯連接[5]。考慮到串聯電池組能量均衡控制數據實時傳輸過程中，所需交換的信息量不大，通過通信協議只需要將主站采集的控制數據作為主令信號，將通信協議發送和采集的控制數據字節均控制在2個以下即可。與此同時，面向混合儲能系統，測試串聯電池組能量均衡控制中的電流、電壓，根據電流、電壓的具體變化情況，判斷串聯電池組能量均衡控制實時數據采集信號是否出現波動，結合混合儲能系統采集數據信號中出現的波動幅度，均衡控制串聯電池組能量[6]。在此基礎上，獲取標簽信息，根據建立的通信協議，不斷調整控制數據傳輸速度確?？刂茢祿鬏敼δ艿姆€定運行。

1.4 面向混合儲能系統計算串聯電池組能量均衡控制輸入量

根據傳輸得到的串聯電池組能量均衡控制數據，面向混合儲能系統計算串聯電池組能量均衡控制輸入量。計算時，首先給串聯電池組一個已知的數值，利用該數值，自動給出串聯電池組一個原始恒定的運行速度，待串聯電池組運行一段時間后，通過改變這一定值，計算相關當量均衡控制串聯電池組能量[7]。設串聯電池組能量均衡控制輸入量為W，可得公式（2）：

公式（2）中，K指的是串聯電池組能量均衡控制過程中的比例系數；x指的是系統自動采樣次數，為實數；f(x)指的是當系統第x次自動采樣時與實際定量之間的偏差；j指的是控制誤差比例系數。利用上述公式計算出串聯電池組能量均衡控制輸入量，以此為均衡控制關鍵參數，執行串聯電池組能量均衡控制。

1.5 實現串聯電池組能量均衡控制

在串聯電池組能量均衡控制過程中，為避免控制承擔處理量出現超負荷的情況，本文通過計算串聯電池組能量均衡控制承擔處理增量值，實現串聯電池組能量均衡控制[8-9]。設其目標函數為k，則有公式（3）。

公式（3）中，E指的是串聯電池組能量波動系數；A指的是串聯電池組能量均衡控制權重；U指的是環境影響因素；1θ指的是串聯電池組能量均衡控制能夠到達期望的概率；2θ指的是串聯電池組能量均衡控制未能夠到達期望的概率；φ指的是串聯電池組能量均衡控制成本。通過公式（4），均衡控制串聯電池組能量，進一步確保串聯電池組能量均衡。

2 實驗分析

2.1 實驗準備

構建實例分析，實驗對象選擇某串聯電池組。串聯電池組具體參數，如表1所示。

表1 串聯電池組參數

結合表1所示，本次實驗內容為串聯電池組能量均衡控制。首先，使用本文設計方法均衡控制串聯電池組能量，通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設為實驗組；再使用傳統方法均衡控制串聯電池組能量，同樣通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設為對照組。由此可見，本次實驗主要內容為測試兩種方法的控制波特率，控制波特率數值越高證明該方法的控制效率越高。通過10次對比實驗，針對實驗測得的控制波特率，記錄實驗數據。

2.2 實驗結果與分析

對比結果，如下圖1所示。

圖1 控制波特率對比圖

通過圖1可知，本文設計的控制方法控制波特率明顯高于對照組，具有現實推廣價值。

3 結語

本文通過實例分析的方式，證明了設計控制方法在實際應用中的適用性，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統串聯電池組能量均衡控制中存在的缺陷。但本文同樣存在不足之處，主要表現為未對本次實例分析測定結果的精密度與準確度進行檢驗，進一步提高測定結果的可信度。這一點，在未來針對此方面的研究中可以加以補足。與此同時，還需要對串聯電池組能量均衡控制的優化設計提出深入研究，以此為提高串聯電池組能量均衡控制質量提供建議。