高效串联电池组均衡器研究①

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(长安大学汽车学院，陕西 西安 710064)

0 引 言

在纯电动汽车等对电流及电压需要较大的设备中，需要对单体电池进行串并联[1]。但受限于电池制造精度的不足，串联各单体之间会存在电压与容量的差异，现阶段通过电池均衡技术解决串联各单体在使用过程中出现不一致性[2]，其研究集中于均衡电路拓扑结构研究和均衡控制策略改进两大方面[3]，综合现阶段的研究现状，提出以基于改进型Boost电路的均衡器为核心的均衡拓扑电路，该均衡电路能实现单体间的电量转移，克服了相邻单体之间并联电容的均衡电路[4]存在的均衡路径较长、受影响单体多的缺点，且均衡效率较以电容或电感作为介质将电量在两单体间进行转移的均衡电路[5,6]显著提升。另外不涉及具体均衡控制策略的研究，但在均衡指标的选取上，考虑到端电压作为均衡指标[7,8]存在平台期长、均衡误差大的缺点，在研究过程中以电池荷电状态(State of Charge,SOC)作为均衡指标，且均衡指标SOC的参数来自于MATLAB/Simulink 自带电池模型中的SOC估算功能，不涉及具体SOC估算方法[9]。同时均衡电路为非隔离直流转换电路，拓展性强，可与现行的针对多单体的分层均衡结构适配[10]。

1 均衡电路拓扑结构

均衡电路拓扑结构如图1所示，该均衡电路包含开关组a、开关组b、串联电池组(文中以6节单体电池串联为例)以及均衡器四部分，其中开关组a位于均衡器输出一侧，开关组b位于均衡器输入一侧。在一次均衡过程中，通过控制开关组a、b相应开关管的导通，该串联电池组中的最高与最低均衡指标(本文中以SOC为例)单体被分别接在均衡器的输入与输出端，电量经由均衡器从高SOC单体转移至低SOC单体。……