基于SOC的电池主动均衡控制策略研究

本文探讨了一种基于SOC (State of Charge) 的主动均衡电池管理系统设计，旨在解决串联和并联电池组中单体电池不一致性的问题。电池的不一致性可能导致电池效率降低和寿命缩短。通过采用DC/DC变换器的均衡拓扑结构，结合Rint-组合电化学模型对单体电池电压进行建模，并利用粒子滤波算法实时估计单体电池的荷电状态(SOC)，系统可以有效地执行均衡策略。 硬件系统设计部分，电池组主动均衡电路采用了开关阵列，通过检测电池参数并由主控MCU (Microcontroller Unit) 控制开关动作，实现能量在电池间的传递，确保均衡。霍尔电流传感器用于监测电池组和单体电池的电流值，提供必要的数据反馈。 在算法设计上，首先进行了理论分析。当某单体电池的容量高于电池组时，系统可以通过让电池组向低SOC单体电池充电，实现能量的转移。反之，如果单体电池的SOC高于电池组，高SOC单体电池则可以向电池组放电，从而实现能量的平衡。这种策略能够显著缩短均衡时间，提高能量效率。 粒子滤波算法在实时SOC估计中的应用是关键。粒子滤波是一种非线性、非高斯状态估计方法，适用于电池SOC的复杂动态变化情况。它通过模拟一系列随机样本（粒子）的演变和权重更新，逼近真实的SOC状态，为均衡策略提供了精确的决策依据。 此外，文章指出，相比于市场上的被动均衡策略，基于SOC的主动均衡具有更多优势，可以更有效地保持电池组的一致性，延长电池的使用寿命。该设计是四川文理学院智能制造产业技术开发研究专项项目和教育教学研究与改革项目的成果，由作者易鸿进行研究，其研究方向为智能控制与智能信息处理、工业自动化技术。 该设计提出了一种创新的电池管理系统，结合先进的建模和估计算法，实现了电池组的高效主动均衡，对于提升锂电池组的性能和可靠性具有重要意义，尤其适用于需要长时间稳定工作的应用场景，如电动汽车、储能系统等。