面向混合儲能系統(tǒng)的串聯(lián)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(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，浙江 湖州 313100）

0 引言

串聯(lián)電池組在使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)能量不均衡的現(xiàn)象，影響串聯(lián)電池組的正常運行。因此，針對串聯(lián)電池組能量加以均衡控制是十分必要的，且具有極高的現(xiàn)實意義，受到相關(guān)應(yīng)用部門的熱切關(guān)注。串聯(lián)電池組能量均衡控制方法是均衡控制串聯(lián)電池組能量的有效途徑，也是保證其運行穩(wěn)定性的重要前提[1]。以往，針對串聯(lián)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(lián)電池組能量均衡控制速率，均衡控制串聯(lián)電池組能量。傳統(tǒng)串聯(lián)電池組能量均衡控制方法在現(xiàn)實應(yīng)用中存在均衡控制波特率低的缺點，主要原因為對串聯(lián)電池組能量均衡控制輸入量的計算不精準(zhǔn)，導(dǎo)致串聯(lián)電池組能量均衡控制穩(wěn)定性能差[2]。基于此，有必要針對此方面對串聯(lián)電池組能量均衡控制方法展開優(yōu)化設(shè)計?；旌蟽δ芟到y(tǒng)在傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過引進不同存儲技術(shù)，最大限度上提高了混合儲能系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性。因此，有必要將混合儲能系統(tǒng)應(yīng)用在串聯(lián)電池組能量均衡控制方法設(shè)計中，本文通過設(shè)計一種新型面向混合儲能系統(tǒng)的串聯(lián)電池組能量均衡控制方法，從根本上提高串聯(lián)電池組能量均衡控制波特率，進而提升串聯(lián)電池組能量均衡控制穩(wěn)定性，為實現(xiàn)串聯(lián)電池組能量均衡控制的節(jié)本增效提供支持。

1 面向混合儲能系統(tǒng)的串聯(lián)電池組能量均衡控制方法

1.1 采集串聯(lián)電池組能量均衡控制信號

在串聯(lián)電池組能量均衡控制中，預(yù)先采集串聯(lián)電池組能量均衡控制信號，并將采集到的信號通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞到控制主站，由控制主站將分析上報的串聯(lián)電池組能量均衡控制信號，確定串聯(lián)電池組能量均衡控制頻率以及智能控制區(qū)段[3]?？紤]到串聯(lián)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(lián)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(shè)其目標(biāo)函數(shù)為R，可得公式（1）。

1.2 處理串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)

在采集串聯(lián)電池組能量均衡控制信號的基礎(chǔ)上，還需要將串聯(lián)電池組能量均衡控制信號轉(zhuǎn)換為串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)，進一步處理串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)[4]。本文面向混合儲能系統(tǒng)，按照Myspl_num4，進行信號與數(shù)據(jù)之間的同步轉(zhuǎn)換功能，將串聯(lián)電池組能量均衡控制信號從某一個數(shù)據(jù)服務(wù)器連接到另一臺服務(wù)器上，并按照數(shù)據(jù)的分類與存儲方式進行控制信號與數(shù)據(jù)之間的同步轉(zhuǎn)換。此過程中應(yīng)考慮到控制信號與數(shù)據(jù)之間同步轉(zhuǎn)換行為的發(fā)生并不是一個獨立的行為，因此串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)的處理應(yīng)可滿足面向混合儲能系統(tǒng)，多數(shù)據(jù)異步并存的優(yōu)勢，為下文建立串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)通信協(xié)議提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.3 建立串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)通信協(xié)議

完成串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)處理后，本文建立串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)通信協(xié)議。通過通信協(xié)議，統(tǒng)一控制數(shù)據(jù)的傳輸機制，允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備建立一個串聯(lián)電池組與通信設(shè)備之間的邏輯連接[5]?？紤]到串聯(lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)實時傳輸過程中，所需交換的信息量不大，通過通信協(xié)議只需要將主站采集的控制數(shù)據(jù)作為主令信號，將通信協(xié)議發(fā)送和采集的控制數(shù)據(jù)字節(jié)均控制在2個以下即可。與此同時，面向混合儲能系統(tǒng)，測試串聯(lián)電池組能量均衡控制中的電流、電壓，根據(jù)電流、電壓的具體變化情況，判斷串聯(lián)電池組能量均衡控制實時數(shù)據(jù)采集信號是否出現(xiàn)波動，結(jié)合混合儲能系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信號中出現(xiàn)的波動幅度，均衡控制串聯(lián)電池組能量[6]。在此基礎(chǔ)上，獲取標(biāo)簽信息，根據(jù)建立的通信協(xié)議，不斷調(diào)整控制數(shù)據(jù)傳輸速度確保控制數(shù)據(jù)傳輸功能的穩(wěn)定運行。

1.4 面向混合儲能系統(tǒng)計算串聯(lián)電池組能量均衡控制輸入量

根據(jù)傳輸?shù)玫降拇?lián)電池組能量均衡控制數(shù)據(jù)，面向混合儲能系統(tǒng)計算串聯(lián)電池組能量均衡控制輸入量。計算時，首先給串聯(lián)電池組一個已知的數(shù)值，利用該數(shù)值，自動給出串聯(lián)電池組一個原始恒定的運行速度，待串聯(lián)電池組運行一段時間后，通過改變這一定值，計算相關(guān)當(dāng)量均衡控制串聯(lián)電池組能量[7]。設(shè)串聯(lián)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(lián)電池組能量均衡控制過程中的比例系數(shù)；x指的是系統(tǒng)自動采樣次數(shù)，為實數(shù)；f(x)指的是當(dāng)系統(tǒng)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(shù)。利用上述公式計算出串聯(lián)電池組能量均衡控制輸入量，以此為均衡控制關(guān)鍵參數(shù)，執(zhí)行串聯(lián)電池組能量均衡控制。

1.5 實現(xiàn)串聯(lián)電池組能量均衡控制

在串聯(lián)電池組能量均衡控制過程中，為避免控制承擔(dān)處理量出現(xiàn)超負(fù)荷的情況，本文通過計算串聯(lián)電池組能量均衡控制承擔(dān)處理增量值，實現(xiàn)串聯(lián)電池組能量均衡控制[8-9]。設(shè)其目標(biāo)函數(shù)為k，則有公式（3）。

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

2 實驗分析

2.1 實驗準(zhǔn)備

構(gòu)建實例分析，實驗對象選擇某串聯(lián)電池組。串聯(lián)電池組具體參數(shù)，如表1所示。

表1 串聯(lián)電池組參數(shù)

結(jié)合表1所示，本次實驗內(nèi)容為串聯(lián)電池組能量均衡控制。首先，使用本文設(shè)計方法均衡控制串聯(lián)電池組能量，通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設(shè)為實驗組；再使用傳統(tǒng)方法均衡控制串聯(lián)電池組能量，同樣通過MATALB測試控制波特率，并記錄，將其設(shè)為對照組。由此可見，本次實驗主要內(nèi)容為測試兩種方法的控制波特率，控制波特率數(shù)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(shù)據(jù)。

2.2 實驗結(jié)果與分析

對比結(jié)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(shè)計的控制方法控制波特率明顯高于對照組，具有現(xiàn)實推廣價值。

3 結(jié)語

本文通過實例分析的方式，證明了設(shè)計控制方法在實際應(yīng)用中的適用性，以此為依據(jù)，證明此次優(yōu)化設(shè)計的必要性。因此，有理由相信通過本文設(shè)計，能夠解決傳統(tǒng)串聯(lián)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(xiàn)為未對本次實例分析測定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進行檢驗，進一步提高測定結(jié)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(lián)電池組能量均衡控制的優(yōu)化設(shè)計提出深入研究，以此為提高串聯(lián)電池組能量均衡控制質(zhì)量提供建議。