基于simulink的四节串联锂电池的主动均衡算法（PID控制）

       

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       电动汽车往往搭载上百节单体电池作为能量来源,如此多的电池聚在一起其性能差异往往造成电量的不一致。不均衡性会随着电池的充放电循环而不断加剧,致使单体容量快速衰减，最终个别单体的失效就会影响整个电池组乃至用电系统的工作。常见的均衡方式可分为主动均衡和被动均衡。其中主动均衡利用中间储能元件和一系列的开关元件，将电池组中SOC较高的电池的能量转移到SOC较低的电池中去，以达到均衡的目的，今天的文章也是讲如何在simulink中搭建四节电池的主动均衡算法。

       四节电池的均衡拓扑结构如图1所示，四节电池通过串联形成完整的回路，相邻的两节电池之间分配有开关管与二极管用来控制电流的流向，电感L1、L2与L3作为储能元件，原理是以磁场的方式来存储能量，在该模型中电感会吸收高SOC的电池能量，并将该能量转移给低SOC的电池以实现均衡。在图1中可以通过双击battery来设置电池的参数，如图2所示。由于我们均衡的依据是SOC均衡，因此讲四节电池的初始SOC都设置不同的值，从上到下的SOC初始值依次设置为：65%、60%、50%、40%。

 图1 四节主动均衡拓扑结构

图2 battery 参数设置

       我们现在来分析上面两节电池的均衡过程，分别命名为B1、B2，B1的初始SOC=65%，B2的初始SOC=60%，电感型均衡是以电感为中心，不断使其充放电，通过开关管和二极管改变电流流向，实现电量在相邻电池间迁移。改变开关管导通频率，可控制电流大小，导通次序由均衡策略决定。此处以任意相邻两节电池SOC差达到1%为触发条件，小于1%为终止条件，电路结构如图3所示,

图3 B1与B2两节电池的拓扑结构以及均衡时的电流流向分析

       使用PID控制来调节两节电池之间的SOC误差，如图4所示。

图4 PID控制

       所有电池的逻辑控制如图5所示：

图5 所有电池的逻辑控制

       SOC的均衡过程的SOC变化曲线如图6所示，可以发现经过一段时间后，四节电池的SOC之间的差异越来越小，说明本模型的控制算法具有很好的均衡效果。

综合而言，在仿真环境下该均衡电路和均衡策略能够有效解决电池间电量不均衡问题，且误差满足设计要求。

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