摘要: 基于开关电容的串联电池组电压均衡电路因其电路结构简单、均衡精度高等特点被广泛研究。Delta型开关电容均衡电路,可以实现周期内任意两个不均衡电池单元之间的能量转移,均衡速度快。通过加入谐振电感的方式,使得开关管工作在零电流开关模式,降低了开关管的开关损耗,还进一步提高了电路的均衡速度。
0 引言
锂电池因其能量密度高、低自放电率等特点广泛应用于众多储能领域。但是锂电池一般单体电压较低,需要大量锂电池进行串并联组合才能满足不同的应用场合。在生产制造过程中,锂电池无法保持内阻、容量等参数的一致性,从而在锂电池组循环充放电的应用中,单体电池电压出现不一致的情况,并随着充放电次数的增加而加重,使得某些电池单元过充或过放,这会对电池的寿命和可靠性造成影响[1-2]。因此,对于锂电池组电压均衡方法的研究具有重大的实际意义。
电池电压均衡方法主要分为主动型和被动型均衡两类电路。被动型均衡电路主要通过能量耗散的方式进行均衡,主动型均衡电路主要通过能量转移的方式进行均衡。基于开关电容的均衡电路具有均衡精度高、电路结构简单等优点,本文主要研究开关电容型均衡电路。文献[3]提出一种经典的开关电容均衡电路,每两个相邻电池单体仅需一个电容,因此具有结构简单、成本低的特点,但是该电路在一个周期内只能实现相邻不均衡电池单元的能量转移。文献[4-6]在经典开关电容均衡电路的基础上,通过额外增加开关电容回路来减少电池的均衡路径,组成多层开关电容回路,加快了均衡速度。文献[7]提出一种星型结构的开关电容均衡电路,该电路的均衡速度与电池单元的数量无关,任意两个电池单元之间的能量转移只需要通过两个开关电容回路。文献[8-9]基于开关电容均衡电路结构,通过加入谐振小电感的方式,使开关管工作在零电流开关模式,还可以进一步加快电路的均衡速度。
本文基于Delta型开关电容均衡电路,通过加入小的谐振电感,不仅可以使得开关管工作在零电流开关模式,改善电路的EMI特性,降低开关管的开关损耗,还可以进一步提高均衡速度。
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