锂电池充电均衡控制研究
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2 均衡充电研究
均衡控制包括能量耗散型和能量转移型两大类，均衡方法在理论上一般有分流电阻法、DC／DC变流器法、开关电容法、飞渡电容法等。其中分流电阻法能耗较大，均衡速度慢，效率低。能量转移型可使能量从高压单体变换到低压单体，动态调整输入输出方向，具有最佳的均衡效率。逆变分压均衡控制方法如图3所示，均衡充电电源由电池组自身提供，采用变压器耦合的多副边结构。设计的电池组均衡电路主要由均衡开关、采集控制以及变压器设计3部分组成。其中采集控制是以STM32F103RB为核心的控制部分，主要完成从信号采集到发出控制命令在内的任务。图中Ca，Cb为储能电容，C1，C2，…，Cn为滤波电容。E1，E2，…，En组成串联电池组。PWM控制器、高频变压器T，以及IGBTQ1和IGBTQ2组成的DC—DC变换器构成了均衡器，电路中开关频率为20 kHz。主控制器控制PWM波形发生器，通过改变Q1和Q2的脉宽实现副边均衡单元均衡充电特性的调节。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201809/388579.htm
以一个串联电池组为例说明逆变分压均衡充电的原理。如果设第i个电池的端电压为Ei，i=1，2，…，n)，PWM的开关控制信号占空比为，变压器的各副边绕组匝数相同且变比为Np：Ns。设E为该电池组的平均电压，Ei和△Ei分别表示第i个电池的端电压及其与电池总平均电压的差值，Ui表示经过逆变分压后施加在第i个电池两端的电压，Ii表示第i个电池的充放电电流，其值的正、负分别表示充、放电。研究n个电池串联时，当第p，q个子电池的电压较其他电池电压低时，有
由式(6)所示，容量较低的电池均衡充电电流与其偏离平均电压值的程度成线性关系，偏离值越大，分配给其的均衡充电电流也越大，容量上升也越快，当各电池电压趋于一致时，系统进入平衡状态。这为控制系统的建立提供了理论依据。
3 均衡控制策略
3．1 模糊神经网络控制系统
基于模糊控制器具有较强逻辑推理功能，结合神经网络控制器较强的学习能力，系统设计了神经网络模糊控制系统，如图4所示。其中，R为系统设定的均衡值，模糊控制器的输入为锂离子电池端电压e和端电压与电池总平均电压的差值△e，输出为锂离子电池的充电电流。通过神经网络的学习，可实时实现对均衡值的调整。
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