面向混合储能系统的串联电池组能量均衡控制方法

沈杰，宋亚娟

（长兴县国家动力电池产品质量监督检验中心，浙江 湖州 313100）

0 引言

串联电池组在使用过程中，经常会出现能量不均衡的现象，影响串联电池组的正常运行。因此，针对串联电池组能量加以均衡控制是十分必要的，且具有极高的现实意义，受到相关应用部门的热切关注。串联电池组能量均衡控制方法是均衡控制串联电池组能量的有效途径，也是保证其运行稳定性的重要前提[1]。以往，针对串联电池组能量均衡控制方法的研究比较局限，主要是通过计算其串联电池组能量均衡控制速率，均衡控制串联电池组能量。传统串联电池组能量均衡控制方法在现实应用中存在均衡控制波特率低的缺点，主要原因为对串联电池组能量均衡控制输入量的计算不精准，导致串联电池组能量均衡控制稳定性能差[2]。基于此，有必要针对此方面对串联电池组能量均衡控制方法展开优化设计。混合储能系统在传统储能系统的基础上，通过引进不同存储技术，最大限度上提高了混合储能系统的安全性以及稳定性。因此，有必要将混合储能系统应用在串联电池组能量均衡控制方法设计中，本文通过设计一种新型面向混合储能系统的串联电池组能量均衡控制方法，从根本上提高串联电池组能量均衡控制波特率，进而提升串联电池组能量均衡控制稳定性，为实现串联电池组能量均衡控制的节本增效提供支持。

1 面向混合储能系统的串联电池组能量均衡控制方法

1.1 采集串联电池组能量均衡控制信号

在串联电池组能量均衡控制中，预先采集串联电池组能量均衡控制信号，并将采集到的信号通过通讯网络传递到控制主站，由控制主站将分析上报的串联电池组能量均衡控制信号，确定串联电池组能量均衡控制频率以及智能控制区段[3]。考虑到串联电池组能量均衡控制信号类型繁多，需要处理采集到的信号。本文通过将串联电池组能量均衡控制辐射功率最小化，从而起到除杂、降噪的目的，进一步保障信号的精度。此过程可通过计算方程式加以表示，设其目标函数为R，可得公式（1）。

1.2 处理串联电池组能量均衡控制数据

在采集串联电池组能量均衡控制信号的基础上，还需要将串联电池组能量均衡控制信号转换为串联电池组能量均衡控制数据，进一步处理串联电池组能量均衡控制数据[4]。本文面向混合储能系统，按照Myspl_num4，进行信号与数据之间的同步转换功能，将串联电池组能量均衡控制信号从某一个数据服务器连接到另一台服务器上，并按照数据的分类与存储方式进行控制信号与数据之间的同步转换。此过程中应考虑到控制信号与数据之间同步转换行为的发生并不是一个独立的行为，因此串联电池组能量均衡控制数据的处理应可满足面向混合储能系统，多数据异步并存的优势，为下文建立串联电池组能量均衡控制数据通信协议提供基础数据。

1.3 建立串联电池组能量均衡控制数据通信协议

完成串联电池组能量均衡控制数据处理后，本文建立串联电池组能量均衡控制数据通信协议。通过通信协议，统一控制数据的传输机制，允许网络设备建立一个串联电池组与通信设备之间的逻辑连接[5]。考虑到串联电池组能量均衡控制数据实时传输过程中，所需交换的信息量不大，通过通信协议只需要将主站采集的控制数据作为主令信号，将通信协议发送和采集的控制数据字节均控制在2个以下即可。与此同时，面向混合储能系统，测试串联电池组能量均衡控制中的电流、电压，根据电流、电压的具体变化情况，判断串联电池组能量均衡控制实时数据采集信号是否出现波动，结合混合储能系统采集数据信号中出现的波动幅度，均衡控制串联电池组能量[6]。在此基础上，获取标签信息，根据建立的通信协议，不断调整控制数据传输速度确保控制数据传输功能的稳定运行。

1.4 面向混合储能系统计算串联电池组能量均衡控制输入量

根据传输得到的串联电池组能量均衡控制数据，面向混合储能系统计算串联电池组能量均衡控制输入量。计算时，首先给串联电池组一个已知的数值，利用该数值，自动给出串联电池组一个原始恒定的运行速度，待串联电池组运行一段时间后，通过改变这一定值，计算相关当量均衡控制串联电池组能量[7]。设串联电池组能量均衡控制输入量为W，可得公式（2）：

公式（2）中，K指的是串联电池组能量均衡控制过程中的比例系数；x指的是系统自动采样次数，为实数；f(x)指的是当系统第x次自动采样时与实际定量之间的偏差；j指的是控制误差比例系数。利用上述公式计算出串联电池组能量均衡控制输入量，以此为均衡控制关键参数，执行串联电池组能量均衡控制。

1.5 实现串联电池组能量均衡控制

在串联电池组能量均衡控制过程中，为避免控制承担处理量出现超负荷的情况，本文通过计算串联电池组能量均衡控制承担处理增量值，实现串联电池组能量均衡控制[8-9]。设其目标函数为k，则有公式（3）。

公式（3）中，E指的是串联电池组能量波动系数；A指的是串联电池组能量均衡控制权重；U指的是环境影响因素；1θ指的是串联电池组能量均衡控制能够到达期望的概率；2θ指的是串联电池组能量均衡控制未能够到达期望的概率；φ指的是串联电池组能量均衡控制成本。通过公式（4），均衡控制串联电池组能量，进一步确保串联电池组能量均衡。

2 实验分析

2.1 实验准备

构建实例分析，实验对象选择某串联电池组。串联电池组具体参数，如表1所示。

表1 串联电池组参数

结合表1所示，本次实验内容为串联电池组能量均衡控制。首先，使用本文设计方法均衡控制串联电池组能量，通过MATALB测试控制波特率，并记录，将其设为实验组；再使用传统方法均衡控制串联电池组能量，同样通过MATALB测试控制波特率，并记录，将其设为对照组。由此可见，本次实验主要内容为测试两种方法的控制波特率，控制波特率数值越高证明该方法的控制效率越高。通过10次对比实验，针对实验测得的控制波特率，记录实验数据。

2.2 实验结果与分析

对比结果，如下图1所示。

图1 控制波特率对比图

通过图1可知，本文设计的控制方法控制波特率明显高于对照组，具有现实推广价值。

3 结语

本文通过实例分析的方式，证明了设计控制方法在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次优化设计的必要性。因此，有理由相信通过本文设计，能够解决传统串联电池组能量均衡控制中存在的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次实例分析测定结果的精密度与准确度进行检验，进一步提高测定结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中可以加以补足。与此同时，还需要对串联电池组能量均衡控制的优化设计提出深入研究，以此为提高串联电池组能量均衡控制质量提供建议。