串聯(lián)動力電池六單體直接均衡器研究.pdf

1、動力鋰離子電池作為儲能設備應用于人造衛(wèi)星、電動汽車和不間斷電源等領域時，為了滿足電壓等級的要求，通常需要幾十節(jié)甚至上百節(jié)串聯(lián)使用。在串聯(lián)電池組的使用過程中，由于各單體電池參數(shù)的不一致性，使單體之間電壓出現(xiàn)不平衡，進而導致電池組的有效使用容量降低，循環(huán)壽命減少。因此，為了提高串聯(lián)電池組的工作性能，開展鋰離子電池均衡技術的研究是十分必要的。
　　本文將圖論中的有向圖和賦權矩陣引入到均衡拓撲結(jié)構的分析中，分別建立了典型結(jié)構的有向圖及賦權

2、矩陣描述，重點研究了均衡結(jié)構本身對能量傳遞路徑的影響，在此基礎上，歸納總結(jié)出理想均衡拓撲的有向圖描述，明確了理想均衡拓撲中任意兩個單體間都應有能量的直接流通路徑，分析了理想均衡拓撲的可實現(xiàn)性，為尋求新型拓撲結(jié)構提供了理論指導。
　　在對現(xiàn)有拓撲結(jié)構分析的基礎上，提出了一種基于多輸出繞組變壓器的均衡拓撲，該拓撲可以在兩步內(nèi)實現(xiàn)任意單體間能量的直接傳遞。本文以六單體為例詳細闡述該拓撲的工作原理，依據(jù)變壓器繞組同名端的位置將六節(jié)單體電池

3、分為兩組，根據(jù)組間和組內(nèi)的不同失衡情況令該拓撲工作于三種模式，即反激模式、無輸出電感正激模式和反激-反激模式，力求在不同失衡條件下均能實現(xiàn)快速、有效的均衡；對主電路的電磁元件和雙向開關等進行了設計；分析了變壓器漏感等參數(shù)對均衡器效率的影響，為進一步提高均衡器的效率提供理論依據(jù)。
　　依據(jù)六單體直接均衡拓撲的工作模式分析，設計了六單體均衡器的控制電路。采用電池監(jiān)測芯片LTC6802-1實現(xiàn)電池電壓的采樣，以提高采樣精度、簡化采樣電路

4、結(jié)構；為了避免雙向開關中均衡電流可能在過零后繼續(xù)反向增大而引起均衡器工作過程紊亂、均衡效率降低的問題，本文設計了均衡電流采樣與邏輯判斷單元；依據(jù)串聯(lián)電池組可能出現(xiàn)的多種失衡情況，制定了六單體均衡器的均衡策略，設定了各雙向開關的動作規(guī)則，確保了均衡器可靠、有序運行。
　　針對50Ah的動力鋰離子電池，搭建了六單體均衡器，分別在不同失衡條件下對均衡效果進行了實驗測試及分析。實驗結(jié)果表明，六單體直接均衡拓撲可以實現(xiàn)能量在任意單體間直接傳