基于PSO 演化合作博弈的电池组均衡及其系统实现

The battery pack balance system is of great importance to eliminate the inconsistencies of batteries, to maximize battery performance and to extend battery lives.Dynamic equilibrium of the project's main battery pack energy method and its circuit system. The project is mainly on the control method, circuit structure and system realization for the power battery pack balance system. Learnt from the thinking of cooperative game, an evolutionary cooperative game model is firstly built for the dynamic equilibrium of the battery pack; the model is then optimally solved with the Particle Swarm Optimization algorithm, which is new in the evolutionary algoriths family; the optimal model is then used to control a proper dynamic equalization circuit, to make the whole balance system reliable,efficient and high-performance. The research topics include: (1)The structure design and parameter selection for an efficient energy-feedback bidirectional dynamic balancing circuit; (2) The building of a cooperative game model for dynamic equilization of the battery pack; (3) optimization solution algorithm for the cooperative game model; (4) Realizaiont of an embedded battery pack balance system. Breakthroughs are expected in the following aspects: theories and applications of cooperative game, PSO algorithms for the solution of evolutionary game models, and control algorithms and circuit realization methods for battery pack dynamic equilization. Theoretical and technological supports will be provided for the research and development of battery management system for electric vehicles.

电池组能量均衡系统对于消除电动汽车电池组使用过程中出现的不一致性、最大限度发挥电池组性能、延长整个电池组使用寿命具有十分重要的意义。本项目主要研究动力电池组能量均衡系统中的能量动态均衡电路结构、控制方法及其系统实现。借鉴合作博弈思想，首先构建电池组动态均衡演化合作博弈模型，进而利用PSO算法完成模型的优化求解，以此完成对动态均衡电路的控制，最终设计出一种高度可靠、高效、高性能的电池组动态均衡系统。研究内容包括：（1）高效能量回馈型双向动态均衡电路结构设计及其参数选择；（2）电池组能量动态均衡合作博弈模型的构建；（3）电池组动态均衡演化博弈模型的优化求解算法；（4）电池组动态均衡电路系统的嵌入式实现。通过本项目的研究，有望在合作博弈理论与应用、演化博弈模型的PSO优化求解算法、电池组能量动态均衡控制算法与电路实现等多方面获得突破，为我国电动汽车电池管理系统的研究和开发提供理论和技术支持。

电池组能量均衡系统对于消除电动汽车电池组使用过程中出现的不一致性、最大限度发挥电池组性能、延长整个电池组使用寿命具有十分重要的意义。本项目研究实现了基于主被动多方式混合分层结构的双极差分治锂电池均衡系统，该系统采用分层结构作为锂电池系统的整体硬件架构，以主被动均衡混合的方式应对不同层的失衡情况，设计了针对该锂电池系统均衡的双极差分治控制算法，并将该算法具象化为实际的控制策略。同时，本项目开发了基于准谐振正激变换器的双模式多通道锂电池包均衡器，该均衡器通过双模式混合控制策略，可以实现分钟级的包间均衡，该包均衡器可以与被动式和芯片式的包内单体均衡器配合，大大降低整体均衡方案的体积和成本，同时对不同的开关频率和不同的初始电压分布具有很强的鲁棒性。为实现电池均衡系统的通用智能化信息管理，本项目为电池均衡系统研制了多通信方式信息交互网关系统，通过结合上位机软件、网关硬件以及物联网云服务器，本项目开发了一整套功能完整的锂离子电池组物联网监测与控制系统，实现了锂电池组的智能化管理。本项目通过均衡控制策略与均衡硬件系统的高效协作，为大型锂电池组快速高效均衡提供了一整套更为可靠的解决方案。