基于可重构电池的稳压及均衡方法研究

廖 力，綦艺博，纪 锋

(1.湖北工业大学太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室，湖北武汉 430068；2.武汉中原长江科技发展有限公司，湖北武汉 430090)

锂离子电池因其优良的性能被广泛应用于电动汽车及储能系统[1-2]。在日常的应用中，我们通常需要将大量性能参数尽可能相同的单体电池进行串联连接来获取更高的电压及功率[3]。但由于制造工艺的差别以及电池本身的特性，电池单元之间仍然会存在差异，这种差异可能导致过充或过放、容量衰减、安全等问题[4]。因此，电池组均衡对延长电池使用寿命有重要意义。均衡方式根据对能量的处理方式不同可分为被动均衡和主动均衡。被动均衡是通过并接电阻来耗散掉电池组中SOC较高的电池单体的多余能量，而主动均衡则是通过储能元件使能量在电池间传递[5]。董亮等[6]以电压为均衡变量并利用非隔离式均衡电路改善了电池组的一致性。此外，Song 等[7]介绍了可重构电池的电路拓扑研究状况，Bouchhima 等[8]在文献中提出了一种有效的可重构电池解决方案，但由于可重构电池的工作原理及放电时电压下降的原因，其输出电压相对不稳定。例如，NCM 锂离子电池的电压范围为3.0～4.2 V，如果负载串联供电的电池越多，则负载的电压范围就越大。

为解决上述问题通常会在电路中加上变换器。如图1(a)所示，可重构电池和其他均衡电路需要连接到DC/DC 转换器以保持电池组的电压。如图1(b)所示，EINHORN 等[9]提出为每个电池单元都配对一个DC/DC 拓扑，电池单元串联连接，而功率转换器并联连接到每个电池单元。……