基于脉冲变压器的锂离子电池组均衡系统研究.pdf

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1、第48卷第9期电力电子技术Vo1．48，No．92014年9月PowerElectronicsSeptember2014基于脉冲变压器的锂离子电池组均衡系统研究杨毅(武汉电力职业技术学院，湖北武汉430079)摘要：介绍了锂离子电池的工作特性及能量均衡的必要性，重点分析了单／双层电容均衡、集中式DC／DC均衡法等3种非耗散型双向均衡方案，比较了其拓扑结构、工作原理及优缺点。针对锂离子电池组大功率、高电压和高容量的工况，提出了1种基于脉冲变压器的动力电池均衡电路，阐述了该均衡系统的电路结构和2种均衡策略。电路仿真及实验结果证明了该结构方案的可行性和有效性。关键词：锂离子电池；均

2、衡电路：脉冲变压器中图分类号：TM911文献标识码：A文章编号：1000—100X(2014)09—0023—03ResearchonBalancingSystemforLi-ionBatteryBasedonPulseTransformerYANGYi(WuhanElectricTechnicalPowerCollege，Wuhan430079，China)Abstract：ThecharacteristicsofLi—ionbatteryandthenecessityforsystembalancingareintroduced．threenon—dissi-pative

3、bi-directionalequalizationsystemsnamedcapacityblancing，centralizedDC／DCblancingareresearchedintheirtopologicalstructuresandprinciplesaswellasthestrengthsandweaknesses．Forhighpowerandvoltageworkingcon—tition，anewbalancingsystembasedonflybackmulti-windingtransformerisdesigned．Principalandcirc

4、uitoftheequ—alizationsystemarepresented．Simulationandexperimentalresultsprovethefeasibilityandefectivenessofthesystem．Keywords：lithium-ionbattery；balancingcircuit；pulsetransformer1引言聚焦在无损式均衡(非耗散法)。同时很多国外企业也针对电池均衡开发了专用芯片。其中ISL9208锂离子电池具有较高的比能量和工作端电系列芯片可完成最多l2节串联的小容量锂离子压、较小的热效应等，同时无记忆效应，充电效率电

5、池均衡。与耗散法相比，非耗散均衡法更加节也远高于其他氢镍电池。然而由于单体电池电压能、高效，是锂电池组均衡的发展方向。和容量有限，通常需将多个单体电池串并联形成2．1单，双层电容均衡大容量高电压电池组。KobzevGA提出基于开关电容的均衡方法串并联后的电池组中单体电池的化学特性、它利用电容与开关的相互组合实现能量在相邻电工作温度及老化过程等存在不一致性，经多次充池中的传递，直到所有电池达到统一电压。采用该放电循环，电池的荷电状态(SOC)将产生差异，表方案对Ⅳ节单体电池进行均衡．需N一1个能量电现为单体电池电压发散越来越大，导致电池组的容和Ⅳ个功率开关，从而形成开关电容网络

6、。性能受到极大影响『】1。在实际过程中，当容量最小AndrewC等人采用了一种改进的双层电容方的单体电量告罄或充满时，串联电池组的放电或法实现电池均衡。在这种双层电容均衡结构中，在充电过程提前结束，为避免单体电池过充或过放原有单层开关电容的基础上增加了一层电容桥。现象的发生，充分利用电池组能量，对电池组进行通过这种改进，采用不同的电容和开关组合方式．能量均衡十分必要[21。目前，国内外对电池组均衡可实现每对电池通过储能电容直接相连。与传统方法的研究方向主要集中在非耗散均衡法【3_。单层电容均衡方法相比，采用双层电容均衡结构2非耗散均衡技术现状可大幅降低电池组均衡时间。在传输较

7、多电能的目前．国外对锂离子电池组均衡电路的研究同时．降低了电容承受均衡电流的大小．均衡效能对器件参数的敏感性也得到了改善。2．2集中式DC／DC均衡定稿日期：2014—02—25作者简介：杨毅(1980一)，女，湖北人，研究方向为电力KutkutNH等人采用集中式DC／DC方案该电子技术与电网安全评估。方案通过一个多输出的变压器，将能量传递到电第48卷第9期电力电子技术Vo1．48，No．92014年9月PowerElectronicsSeptember2014压最低的电池中。该方案初、次级采用变压器正