水电技术|动力电池均衡控制方法研究

水电之家讯：随着新能源汽车的不断发展,锂离子动力电池得到越来越广泛的应用。由于材料、制造工艺、使用环境的差异,即使新电池配组时容量一致,动力锂电池组在使用过程中,串联的各节之间也会出现各种差异,每节电池的荷电状态也就是SOC高低不同,影响电池组的容量发挥。如果不加处理,电池的各项性能会迅速恶化,加速电池的损坏,大大降低电池的使用寿命。均衡的需求如图1所示,对于新电池,随时检查各个电池的SOC状态,防止出现差异分化,对于使用过一段时间的旧电池,缩小电池SOC之间的差异。

图1 均衡的技术需求

均衡的技术可以分为能量转移技术和控制技术两方面,针对电池的使用状态,可以分为放电均衡、充电均衡和静置均衡。

能量转移技术可以分为能量消耗方式和能量利用方式。文献[1]中提出的方法就是能量消耗方式,在电池的正负极之间并联接入一个电阻,控制电阻的放电,从而将电池电量多的电池SOC降低,最终满足所有电池均衡的目的。这种方法结构简单,使用可靠,其缺点是能量完全损耗,且均衡电流产生的热量需要慎重处理,以免温升过高造成问题。文献[2]是一种典型的能量利用方式,每个电池都接到同一个变压器的不同线圈上,变压器的磁储能相当于一个电池之间能量换乘站,这种方式可以把任意一个电池的电能转化为变压器的磁能,再变换为电能给任意一个选定的电池充电。这种方法的优点是可以将电量高的电池中转移出来的电能利用,主要电路体积和变压时产生的脉冲问题。此外,也有电容作为中间储能元件的做法,这类方法的特征就是有一个中间储能单元,这个中间储能单元能够把某个电池放出来的电再充给电池组或者某个电量少的电池,或者把整组电池的电放出来补充给某个电池。

图2 从整组电池转移能量给某个电量低单体的原理示意图

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