鋰離子電池能量平衡控制案例研究

電動汽車鋰離子電池組一般采用多單體串并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，由于電池單體本身的不一致性，要在電池組充放電過程中進行能量平衡控制。

采用雙層準諧振開關(guān)電容平衡法實現(xiàn)串聯(lián)電池能量的自動平衡。在對傳統(tǒng)的雙層開關(guān)電容平衡方法進行改進后，采用準諧振軟開關(guān)終止開關(guān)的零電流導通和截止。仿真和實驗結(jié)果表明了該方法的有效性。

電動汽車和混合動力汽車都要動力鋰電池組。目前的電池，不管是鉛酸電池還是鎳氫電池，都是鋰離子電池。由于單節(jié)電池電壓較低，多節(jié)電池要串并聯(lián)才能滿足汽車的高電壓需求。鋰離子電池是目前商用電池中能量密度最高的，因此廣泛應用于電動汽車和混合動力汽車。

水果的鋰離子電池生產(chǎn)過程中,不可能電池特點完全一致,因為生產(chǎn)過程問題和材料的不均勻性,使蓄電池極板厚度、孔隙率、活性物質(zhì)的活化程度,和其他的細微差別,電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和材料不一致,導致相同的批量生產(chǎn)的單體電池電壓、電池容量,內(nèi)阻等參數(shù)。

另外，在電池加載操作中，由于電池裝置方位不同，散熱狀態(tài)不同，自放電程度不同等影響，在一定程度上新增了電池參數(shù)不一致。這樣的不一致導致的使用鋰離子電池串聯(lián),這要電池處理系統(tǒng)動態(tài)平衡電池在充電和放電能量,以防止單電池過度充電或過量放電,并確保每個單電池的最大容量是合適的,然后確保電池壽命和可靠性。

現(xiàn)在電池組采用的均衡方法重要分為強制均衡和自動均衡兩大類。強迫平衡也稱為耗散平衡。它的結(jié)束方法是將一個可控電阻并聯(lián)在每一個電池上，消耗大容量電池的剩余能量，結(jié)束整組電池的電壓平衡。

自動平衡的能量轉(zhuǎn)移平衡,結(jié)束的方法是將高能電池的單體的低能量電池單體,或整個電池能量最低的單電池,在執(zhí)行過程中要一個儲能環(huán)節(jié),這樣的能量通過這個鏈接從一開始分發(fā)。

自動均衡理論有很多，包括使用開關(guān)電容變換器的均衡。在此基礎(chǔ)上，a.c.Baughman等人提出了雙層開關(guān)電容的理論，提出了單層開關(guān)電容的功率平衡。

提出了一種改進的諧振雙層開關(guān)電容平衡控制方法。通過使用LC串聯(lián)諧振開關(guān)電容系統(tǒng)，可以終止開關(guān)的零電流導通和關(guān)斷，進一步降低開關(guān)損耗，改善電磁干擾(EMI)問題和行程平衡功率。