一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法及系统

1.本发明涉及协同控制技术领域，尤其涉及一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法及系统。


背景技术：

2.随着全球航空工业的飞速发展，越来越多的航空制造商和航空产业商将目光聚焦于航空节能、运行可靠性等关键技术领域，航空动力系统的发展受到特别关注。混合动力推进飞行器改变了传统航空发动机集中动力输出的模式，燃油发动机驱动发电机输出电能，与附设的动力电池组协同工作，在不同的功率输出要求下，动力电池组进行充放电，从而使得发动机工作在效率最优运行点附近，飞行器的动力输出由各个独立电机推动旋翼提供。混合动力推进驱动模式具有体积小、运行费用低、操控灵便和安全性高等诸多优势，广泛应用于民用和军事领域。
3.目前绝大多数储能电池协调控制算法主要关注个体状态趋于一致(如电流，soc等)，但是对于混合动力系统协调控制而言，所期望的目标并不仅仅是个体状态趋于一致，而是在不同工况载荷变化情况下，各动力源提供的功率总和能够跟踪上负载，从而保障供电系统母线电压的稳定。然而，关于状态总量的理论分析方法并不完备。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法及系统，利用若干组动力电池的快速响应特性，采用总量一致控制方式，使得各动力源总的能量输出快速跟踪上给定值，保障混合动力系统优质可靠的供电。
5.为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法，包括能量管理器、发动机、发电机、整流器、直流母线、若干组动力电池及直流母线端负载；所述发动机驱动所述发电机进行发电，所述发电机与所述整流器相连，所述直流母线分别与所述整流器、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载相连接；所述能量管理器分别与所述发电机、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载控制信号连接；所述方法包括：
6.根据所述直流母线电压控制进行混合动力的若干组动力电池及dc/dc数学模型处理，获得若干组动力电池及dc/dc数学模型；
7.基于总量一致的若干组动力电池控制策略对所述若干组动力电池及dc/dc数学模型进行发电机及若干组动力电池协同控制处理。
8.可选的，所述若干组动力电池基于双向dc/dc变换器并联的方式与所述直流母线相连接。
9.可选的，所述若干组动力电池及dc/dc数学模型如下：
[0010][0011]
其中，ig表示发电机输出的电流；u
kb
、i
kb
分别表示第k组动力电池的端电压与输出电流；ik表示第k组dc/dc变换器的输出电流；rk、lk分别表示电阻和电感；c表示直流母线的电容；u
dc
表示直流母线的电压；tk表示开关函数的函数值；i1,
…
,in表示第1组到第n组的dc/dc变换器的输出电流；i
l
表示直流母线端负载电流。
[0012]
可选的，所述开关函数表现形式如下：
[0013][0014]
其中，tk表示开关函数的函数值；u
kb
表示第k组动力电池的输出电流；t
k1
和t
k2
分别表示施加到开关管q
k1
、q
k2
上的脉冲宽度调制波。
[0015]
可选的，所述总量一致的若干组动力电池控制策略，包括：
[0016]
实时获得发动机的最优分配电流值和若干组动力电池的最优分配电流值总和；
[0017]
其中，若干组动力电池的最优分配电流值总和i
*
的表示形式如下：
[0018][0019]
其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；k表示动力电池的组数；
[0020]
定义若干组动力电池输出电流值总和若干组动力电池的最优分配电流值总和之间的偏差为则若干组动力电池的电流跟踪误差e及其一阶导数如下：
[0021][0022]
其中，表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；i
*
表示若干组动力电池的最优分配电流值总和；i
1b
，i
2b
，
…
，i
nb
分别表示第1组、第2组及第n组动力电池的输出电流；为i
1b
，i
2b
，
…
，i
nb
对应的一阶导数；为i
*
对应的一阶导数；rk表示电阻；lk表示电感；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；u
dc
表示直流母线的电压；u
kb
表示第k组动力电池的端电压；tk表示第k组开关函数的函数值；k＝1，2，
…
，n。
[0023]
可选的，所述若干组动力电池防止过冲或过放，引入电流缩放因子mk，使得所述若干组动力电池在工作过程中能够按照各组动力电池的荷电状态soc成比例充放电。
[0024]
可选的，所述电流缩放因子mk的表现形式如下：
[0025][0026]
其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；i
ib
表示第i组动力电池的输出电流；soci表示第i组动力电池的荷电状态；sock表示第k组动力电池的荷电状态；其中k≠i。
[0027]
可选的，所述方法还包括：
[0028]
以第i组动力电池为参照，则跟踪误差改写为：
[0029][0030]
设计交互式切换函数s(e，t)如下：
[0031]
s(e，t)＝e-p(t)；
[0032]
p(t)为待设计函数，则p(t)如下：
[0033][0034]
其中，e0、分别为协同跟踪误差及其导数的初始值；a
jl
(j＝0，1；l＝0，1)为待设计常数；ts为时间常数；t表示时间变量；
[0035]
对交互式切换函数s(e，t)求导如下：
[0036][0037]
其中，mk为电流缩放因子，k＝1，2，
…
，n；i
ib
为第i组动力电池的输出电流；为i
ib
对应的一阶导数；i
*
若干组动力电池的最优分配电流值总和；为i
*
对应的一阶导数；表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；ri表示电阻；li表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；ti表示第i组开关函数的函数值；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数。
[0038]
可选的，所述发电机及若干组动力电池协同控制协议设计为：
[0039][0040]
其中，ηi＞0，mk＞0；
[0041]
既有：
[0042][0043]
其中，为lyapunov函数的一阶导数；ti为第i组开关函数的函数值；ri表示电阻；li表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；mk为第k组动力电池的电流缩放因子，k＝1，2，
…
，n；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数；为i
*
对应的一阶导数；s表示交互式切换函数；为s的一阶导数；sgn(.)为阶跃函数。
[0044]
另外，本发明实施例还提供了一种基于总量一致的动力电池组协同控制系统，所述系统包括能量管理器、发动机、发电机、整流器、直流母线、若干组动力电池及直流母线端负载；所述发动机驱动所述发电机进行发电，所述发电机与所述整流器相连，所述直流母线分别与所述整流器、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载相连接；所述能量管理器
分别与所述发电机、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载控制信号连接；所述系统被配置为用于执行上述任意一项所述的动力电池组协同控制方法。
[0045]
在本发明实施例中，利用若干组动力电池的快速响应特性，采用总量一致控制方式，使得各动力源总的能量输出快速跟踪上给定值，保障混合动力系统优质可靠的供电；通过设计电流缩放因子，使得若干组动力电池按照荷电状态(soc)成比例分配能量，放电过程中soc高的放电电流大，充电过程中soc高的放电电流小，从而保障若干组动力电池的使用安全。
附图说明
[0046]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0047]
图1是本发明实施例中的基于总量一致的动力电池组协同控制方法的流程示意图；
[0048]
图2是本发明实施例中的基于总量一致的动力电池组协同控制系统的结构组成示意图。
具体实施方式
[0049]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050]
实施例一，请参阅图1，图1是本发明实施例中的基于总量一致的动力电池组协同控制方法的流程示意图。
[0051]
如图1所示，一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法，包括能量管理器、发动机、发电机、整流器、直流母线、若干组动力电池及直流母线端负载；所述发动机驱动所述发电机进行发电，所述发电机与所述整流器相连，所述直流母线分别与所述整流器、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载相连接；所述能量管理器分别与所述发电机、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载控制信号连接；所述方法包括：
[0052]
s11：根据所述直流母线电压控制进行混合动力的若干组动力电池及dc/dc数学模型处理，获得若干组动力电池及dc/dc数学模型；
[0053]
在本发明具体实施过程中，所述若干组动力电池基于双向dc/dc变换器并联的方式与所述直流母线相连接。
[0054]
进一步的，所述若干组动力电池及dc/dc数学模型如下：
[0055]
[0056]
其中，ig表示发电机输出的电流；u
kb
、i
kb
分别表示第k组动力电池的端电压与输出电流；ik表示第k组dc/dc变换器的输出电流；rk、lk分别表示电阻和电感；c表示直流母线的电容；u
dc
表示直流母线的电压；tk表示开关函数的函数值；i1，
…
，in表示第1组到第n组的dc/dc变换器的输出电流；i
l
表示直流母线端负载电流。
[0057]
进一步的，所述开关函数表现形式如下：
[0058][0059]
其中，tk表示开关函数的函数值；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；t
k1
和t
k2
分别表示施加到开关管q
k1
、q
k2
上的脉冲宽度调制波。
[0060]
具体的，在本发明实施例中的混合动力系统采用串联式结构，通过电机驱动推进器，使得推进器与传动系统完全解耦，发动机不直接驱动推进器，这为发动机组持续运行在最优燃油经济区提供了条件。由于引进了发电机，电力变换器等电气部件，导致串联混动系统效率降低，但串联系统推进器与传动系统完全解耦的优势，使得飞机有更好的内外流场耦合、机身机翼一体化设计的可能，从而降低飞机的推进功耗需求，从需求端就减少对动力系统部件的功率要求，从而获得降低飞机自身重量、减少综合能耗的优势。其中，若干组动力电池通过双向dc/dc变换器并联的方式与直流母线相连接，将实现平抑负荷波动、补偿发电机的功率缺额。
[0061]
在根据直流母线电压控制进行混合动力的若干组动力电池及dc/dc数学模型处理，获得若干组动力电池及dc/dc数学模型时，该若干组动力电池及dc/dc数学模型如下：
[0062][0063]
其中，ig表示发电机输出的电流；u
kb
、i
kb
分别表示第k组动力电池的端电压与输出电流；ik表示第k组dc/dc变换器的输出电流；rk、lk分别表示电阻和电感；c表示直流母线的电容；u
dc
表示直流母线的电压；tk表示开关函数的函数值；i1，
…
，in表示第1组到第n组的dc/dc变换器的输出电流；i
l
，表示直流母线端负载电流。
[0064]
开关函数表现形式如下：
[0065][0066]
其中，tk表示开关函数的函数值；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；t
k1
和t
k2
分别表示施加到开关管q
k1
、q
k2
上的脉冲宽度调制波。
[0067]
s12：基于总量一致的若干组动力电池控制策略对所述若干组动力电池及dc/dc数学模型进行发电机及若干组动力电池协同控制处理。
[0068]
在本发明具体实施过程中，所述总量一致的若干组动力电池控制策略，包括：
[0069]
实时获得发动机的最优分配电流值和若干组动力电池的最优分配电流值总和；
[0070]
其中，若干组动力电池的最优分配电流值总和i
*
的表示形式如下：
[0071]
[0072]
其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；k表示动力电池的组数；
[0073]
定义若干组动力电池输出电流值总和若干组动力电池的最优分配电流值总和之间的偏差为则若干组动力电池的电流跟踪误差e及其一阶导数如下：
[0074][0075]
其中，表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；i
*
表示若干组动力电池的最优分配电流值总和；i
1b
，i
2b
，
…
，i
nb
分别表示第1组、第2组及第n组动力电池的输出电流；为i
1b
，i
2b
，
…
，i
nb
对应的一阶导数；为i
*
对应的一阶导数；rk表示电阻；lk表示电感；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；u
dc
表示直流母线的电压；u
kb
表示第k组动力电池的端电压；tk表示第k组开关函数的函数值；k＝1，2，
…
，n。
[0076]
进一步的，所述若干组动力电池防止过冲或过放，引入电流缩放因子mk，使得所述若干组动力电池在工作过程中能够按照各组动力电池的荷电状态soc成比例充放电。
[0077]
进一步的，所述电流缩放因子mk的表现形式如下：
[0078][0079]
其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；i
ib
表示第i组动力电池的输出电流；soci表示第i组动力电池的荷电状态；sock表示第k组动力电池的荷电状态；其中k≠i。
[0080]
进一步的，所述方法还包括：
[0081]
以第i组动力电池为参照，则跟踪误差改写为：
[0082][0083]
设计交互式切换函数s(e，t)如下：
[0084]
s(e，t)＝e-p(t)；
[0085]
p(t)为待设计函数，则p(t)如下：
[0086][0087]
其中，e0、分别为协同跟踪误差及其导数的初始值；a
jl
(j＝0，1；l＝0，1)为待设计常数；ts为时间常数；t表示时间变量；
[0088]
对交互式切换函数s(e，t)求导如下：
[0089][0090]
其中，mk为电流缩放因子，k＝1，2，
…
，n；i
ib
为第i组动力电池的输出电流；为i
ib
对应的一阶导数；i
*
若干组动力电池的最优分配电流值总和；为i
*
对应的一阶导数；表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；ri表
示电阻；li表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；ti表示第i组开关函数的函数值；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数。
[0091]
进一步的，所述发电机及若干组动力电池协同控制协议设计为：
[0092][0093]
其中，ηi＞0，mk＞0；
[0094]
既有：
[0095][0096]
其中，为lyapunov函数的一阶导数；ti为第i组开关函数的函数值；ri表示电阻；li表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；mk为第k组动力电池的电流缩放因子，k＝1，2，
…
，n；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数；为i
*
对应的一阶导数；s表示交互式切换函数；为s的一阶导数；sgn(.)为阶跃函数。
[0097]
具体的，混合动力能源管理系统可根据发电机组燃油消耗特性以及负载协调优化分配各动力源功率，从而实时获取发电机与动力电池组电流最优分配值和i
*
，其中，若干组动力电池的最优分配电流值总和i
*
的表示形式如下：
[0098][0099]
其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；k表示动力电池的组数；
[0100]
定义若干组动力电池输出电流值总和若干组动力电池的最优分配电流值总和之间的偏差为则若干组动力电池的电流跟踪误差e及其一阶导数如下：
[0101][0102]
其中，表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；i
*
表示若干组动力电池的最优分配电流值总和；i
1b
，i
2b
，
…
，i
nb
分别表示第1组、第2组及第n组动力电池的输出电流；为i
1b
，i
2b
，
…
，i
nb
对应的一阶导数；为i
*
对应的一阶导数；rk表示电阻；lk表示电感；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；u
dc
表示直流母线的电压；u
kb
表示第k组动力电池的端电压；tk表示第k组开关函数的函数值；k＝1，2，
…
，n。
[0103]
为了防止若干组动力电池过冲或过放，引入电流缩放因子mk，使得若干组动力电池在工作过程中能够按照各动力电池的储能荷电状态soc成比例充放电；其中，电流缩放因子mk的表现形式如下：
[0104][0105]
其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；i
ib
表示第i组动力电池的输出电流；soci表示第i组动力电池的荷电状态；sock表示第k组动力电池的荷电状态；其中k≠i。
[0106]
以第i组电池为参照，则跟踪误差可改写为：
[0107][0108]
设计交互式切换函数s(e，t)如下：
[0109]
s(e，t)＝e-p(t)；
[0110]
p(t)为待设计函数，则p(t)如下：
[0111][0112]
其中，e0、分别为协同跟踪误差及其导数的初始值；a
jl
(j＝0，1；l＝0，1)为待设计常数；ts为时间常数；t表示时间变量；
[0113]
对交互式切换函数s(e，t)求导如下：
[0114][0115]
其中，mk为电流缩放因子，k＝1，2，
…
，n；i
ib
为第i组动力电池的输出电流；为i
ib
对应的一阶导数；i
*
若干组动力电池的最优分配电流值总和；为i
*
对应的一阶导数；表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；ri表示电阻；li表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；ti表示第i组开关函数的函数值；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数。
[0116]
根据引理条件，通过设计；a
jl
可以使得p(t)，在t＝ts时刻等于零，由此可以得到如下的线性方程组：
[0117][0118]
根据上述线性方程组求得参数a
jl
的值为：
[0119][0120]
引理：p(t)：r
+
→
r，
…
p
(n)
∈l
∞
，对于某一个常数ts＞0，p(t)在时间段[0，ts]上是有界的，并且p(0)＝e0，
…
，p
(n)
(0)＝e
(n)0
，而且，当时间t＞ts时，p＝0，p
(n)
＝0，e0为协同跟踪误差的初始值。
[0121]
在基于滑模的有限时间一致性控制中，控制协议tk应该能够迫使系统的所有状态轨迹在有限时间内到达切换面s(e，t)＝0上，进而在控制律的作用下沿切换面收敛至原点，在切换面上运动时保留了滑模控制的所有优点，对满足匹配条件的参数摄动等不确定性具
有完全鲁棒性。
[0122]
证明：备选的lyapunov函数为：
[0123][0124]
对其沿系统轨迹求导得：
[0125][0126]
定理：对于一类如式描述的n个本质非线性系统，采取如下式的总量协同控制协议，可以确保各子系统输出总和在有限时间ts内跟踪到设定的参考值，即
[0127]
若干组动力电池总量一致的协同控制协议设计为：
[0128][0129]
其中，ηi＞0，mk＞0；
[0130]
既有：
[0131][0132]
其中，为lyapunov函数的一阶导数；ti为第i组开关函数的函数值；ri表示电阻；li表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；mk为第k组动力电池的电流缩放因子，k＝1，2，
…
，n；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数；为i
*
对应的一阶导数；s表示交互式切换函数；为s的一阶导数；sgn(.)为阶跃函数。
[0133]
故协同跟踪误差能够在有限时间内到达切换面，根据滑模等值原理有到达切换面后，依据引理的条件到达切换面后，依据引理的条件则即若干组动力电池的电流输出总和可以在有限时间内跟踪到设定的参考值，证明完毕。
[0134]
在本发明实施例中，利用若干组动力电池的快速响应特性，采用总量一致控制方式，使得各动力源总的能量输出快速跟踪上给定值，保障混合动力系统优质可靠的供电；通过设计电流缩放因子，使得若干组动力电池按照荷电状态(soc)成比例分配能量，放电过程中soc高的放电电流大，充电过程中soc高的放电电流小，从而保障若干组动力电池的使用安全。
[0135]
实施例二，请参阅图2，图2是本发明实施例中的基于总量一致的动力电池组协同控制系统的结构组成示意图。
[0136]
如图2所示，一种基于总量一致的动力电池组协同控制系统，所述系统包括能量管理器、发动机、发电机、整流器、直流母线、若干组动力电池及直流母线端负载；所述发动机驱动所述发电机进行发电，所述发电机与所述整流器相连，所述直流母线分别与所述整流器、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载相连接；所述能量管理器分别与所述发电
机、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载控制信号连接；所述系统被配置为用于执行上述任意一项所述的动力电池组协同控制方法。
[0137]
在本发明具体实施过程中，系统部分的具体实施方式可参详方法部分的实施例，在此不再赘述。
[0138]
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(rom，read only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁盘或光盘等。
[0139]
另外，以上对本发明实施例所提供的一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法及系统进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法，其特征在于，包括能量管理器、发动机、发电机、整流器、直流母线、若干组动力电池及直流母线端负载；所述发动机驱动所述发电机进行发电，所述发电机与所述整流器相连，所述直流母线分别与所述整流器、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载相连接；所述能量管理器分别与所述发电机、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载控制信号连接；所述方法包括：根据所述直流母线电压控制进行混合动力的若干组动力电池及dc/dc数学模型处理，获得若干组动力电池及dc/dc数学模型；基于总量一致的若干组动力电池控制策略对所述若干组动力电池及dc/dc数学模型进行发电机及若干组动力电池协同控制处理。2.根据权利要求1所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述若干组动力电池基于双向dc/dc变换器并联的方式与所述直流母线相连接。3.根据权利要求1所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述若干组动力电池及dc/dc数学模型如下：其中，i
g
表示发电机输出的电流；u
kb
、i
kb
分别表示第k组动力电池的端电压与输出电流；i
k
表示第k组dc/dc变换器的输出电流；r
k
、l
k
分别表示电阻和电感；c表示直流母线的电容；u
dc
表示直流母线的电压；t
k
表示开关函数的函数值；i1,
…
,i
n
表示第1组到第n组的dc/dc变换器的输出电流；i
l
表示直流母线端负载电流。4.根据权利要求3所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述开关函数表现形式如下：其中，t
k
表示开关函数的函数值；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；t
k1
和t
k2
分别表示施加到开关管q
k1
、q
k2
上的脉冲宽度调制波。5.根据权利要求1所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述总量一致的若干组动力电池控制策略，包括：实时获得发动机的最优分配电流值和若干组动力电池的最优分配电流值总和；其中，若干组动力电池的最优分配电流值总和i
*
的表示形式如下：其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；k表示动力电池的组数；定义若干组动力电池输出电流值总和若干组动力电池的最优分配电流值总和之间的偏差为则若干组动力电池的电流跟踪误差e及其一阶导数如下：
其中，表示若干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；i
*
表示若干组动力电池的最优分配电流值总和；i
1b
,i
2b
,
…
,i
nb
分别表示第1组、第2组及第n组动力电池的输出电流；为i
1b
,i
2b
,
…
,i
nb
对应的一阶导数；为i
*
对应的一阶导数；r
k
表示电阻；l
k
表示电感；i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；u
dc
表示直流母线的电压；u
kb
表示第k组动力电池的端电压；t
k
表示第k组开关函数的函数值；k＝1,2,
…
,n。6.根据权利要求1所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述若干组动力电池防止过冲或过放，引入电流缩放因子m
k
，使得所述若干组动力电池在工作过程中能够按照各组动力电池的荷电状态soc成比例充放电。7.根据权利要求6所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述电流缩放因子m
k
的表现形式如下：其中，i
kb
表示第k组动力电池的输出电流；i
ib
表示第i组动力电池的输出电流；soc
i
表示第i组动力电池的荷电状态；soc
k
表示第k组动力电池的荷电状态；其中k≠i。8.根据权利要求7所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述方法还包括：以第i组动力电池为参照，则跟踪误差改写为：设计交互式切换函数s(e,t)如下：s(e,t)＝e-p(t)；p(t)为待设计函数，则p(t)如下：其中，e0、分别为协同跟踪误差及其导数的初始值；a
jl
(j＝0,1；l＝0,1)为待设计常数；t
s
为时间常数；t表示时间变量；对交互式切换函数s(e,t)求导如下：其中，m
k
为电流缩放因子，k＝1,2,
…
,n；i
ib
为第i组动力电池的输出电流；为i
ib
对应的一阶导数；i
*
若干组动力电池的最优分配电流值总和；为i
*
对应的一阶导数；表示若
干组动力电池的电流跟踪误差的一阶导数；e表示若干组动力电池的电流跟踪误差；r
i
表示电阻；l
i
表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；t
i
表示第i组开关函数的函数值；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数。9.根据权利要求8所述的动力电池组协同控制方法，其特征在于，所述发电机及若干组动力电池协同控制协议设计为：其中，η
i
>0，m
k
>0；既有：其中，为lyapunov函数的一阶导数；t
i
为第i组开关函数的函数值；r
i
表示电阻；l
i
表示电感；u
dc
表示直流母线的电压；m
k
为第k组动力电池的电流缩放因子，k＝1,2,
…
,n；u
ib
表示第i组动力电池的端电压；为待设计函数对应的导数；为i
*
对应的一阶导数；s表示交互式切换函数；为s的一阶导数；sgn(.)为阶跃函数。10.一种基于总量一致的动力电池组协同控制系统，其特征在于，所述系统包括能量管理器、发动机、发电机、整流器、直流母线、若干组动力电池及直流母线端负载；所述发动机驱动所述发电机进行发电，所述发电机与所述整流器相连，所述直流母线分别与所述整流器、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载相连接；所述能量管理器分别与所述发电机、所述若干组动力电池及所述直流母线端负载控制信号连接；所述系统被配置为用于执行权利要求1-9任意一项所述的动力电池组协同控制方法。

技术总结
本发明公开了一种基于总量一致的动力电池组协同控制方法及系统，其中，所述方法包括：根据所述直流母线电压控制进行混合动力的若干组动力电池及DC/DC数学模型处理，获得若干组动力电池及DC/DC数学模型；基于总量一致的若干组动力电池控制策略对所述若干组动力电池及DC/DC数学模型进行发电机及若干组动力电池协同控制处理。在本发明实施例中，利用若干组动力电池的快速响应特性，采用总量一致控制方式，使得各动力源总的能量输出快速跟踪上给定值，保障混合动力系统优质可靠的供电。保障混合动力系统优质可靠的供电。保障混合动力系统优质可靠的供电。


技术研发人员：李建奇 孙健 李建英 杨民生 叶华 齐庭庭 鲁建全 万晶莹 唐一文
受保护的技术使用者：湖南文理学院
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/9/6