摘要
二次使用电池组中的电池退化会导致容量不均及内阻差异，这会降低传统平衡方法的效果，并限制电池组的续航时间。尽管相同的充电状态并不一定意味着相同的可用容量，但基于充电状态的控制方式仍适用于注重续航时间的应用场景。本文提出了一种针对在恒定总线电压约束下具有异构结构的可重构电池组的目标均值控制器，该控制器旨在提升续航时间，并实现理论上的最大容量利用率。该控制器仅利用实时的电池充电状态数据以及合法的切换操作，选择能够最大程度减少电池组平均充电状态偏差的配置，同时优先让充电状态高于平均值的电池承担更多电量。这种在线决策方式无需额外的平衡硬件，也不需要对电池容量或健康状况进行额外估算，更无需离线优化；实验中测得的电池容量仅用于校准库仑计算法的充电状态估算。在对具有五节电池的异构可重构电池组进行的仿真测试中，该控制器在电池初始充电状态为满电的情况下，达到了理论上的90%最大利用率目标，同时相比其他对比方法，还能延长续航时间并减少11.75%的切换次数。在五节电池的原型设备上的硬件验证也证实了这一效果：实际利用率达到了89.12%，电池组最终充电状态差异为零，且输出能量也高于其他对比方法。进一步的阶跃负载测试显示，当前集成方案下的利用率达到了88.19%，相当于理论最大利用率的97.99%。这些结果表明，对于具有异构结构的二次使用电池组而言，基于充电状态的可重构控制方法既能够提升续航时间，又能实现接近最大值的容量利用率，而且无需引入复杂的、需考虑电池健康状况的平衡机制。
