摘 要:由于鋰電池組間能量的不均衡,文章提出一種新型雙層均衡控制電路,改善了單體電池間電壓差,從而實現(xiàn)電池組間能量的動態(tài)均衡。實驗結(jié)果表明,該方案可以有效實現(xiàn)電池組間能量的動態(tài)均衡,延長鋰電池組使用壽命的目的。
關(guān)鍵詞:鋰電池組;雙層均衡;使用壽命
引言
面對日益嚴峻的能源危機和環(huán)境污染的難題[1],電動汽車由于具有行駛噪聲小,結(jié)構(gòu)簡單等一系列優(yōu)點格外受到人們的關(guān)注[2]。但在其使用過程中,工作環(huán)境不同以及電壓不均衡的積累又加劇了鋰電池組參數(shù)的不一致[3]。因此在實際應用中必須對鋰電池組采取均衡措施。為解決目前鋰電池組電壓均衡方案普遍存在的問題,文章提出了一種新型的雙層無損均衡電路。該電路的主要特點是將整個電池組分為多個模組,每一個模組由3節(jié)單體電池構(gòu)成,因此可以使得非相鄰電池之間進行能量的傳遞,從而大大提高了電池組的均衡速度和工作效率。
1 新型的雙層無損均衡電路
電路拓撲結(jié)構(gòu)由底層Buck-Boost電路,頂層飛渡電容組成。如圖1所示,底層內(nèi)均衡以電感作為能量轉(zhuǎn)移媒介,實現(xiàn)單元內(nèi)單體電池間的能量轉(zhuǎn)移。頂層之間以飛渡電容法作為均衡媒介,實現(xiàn)電池單元間能量的點對點傳遞,從而大大提高電池組間均衡的工作效率。同時雙層均衡系統(tǒng)間通過CAN總線實時進行數(shù)據(jù)傳輸,上下層均衡器協(xié)調(diào)動作,互不干擾。與單層系統(tǒng)相比,該方案能快速實現(xiàn)鋰電池組間能量的動態(tài)轉(zhuǎn)移,提高了整個系統(tǒng)均衡效率。
2 實驗及結(jié)果分析
實驗選用MATLAB/simulink進行仿真實驗以驗證控制效果。在簡化的情況下選取12串(4個電池模組,每個模組由3節(jié)單體電池組成)額定容量為2600mAh鋰電池進行均衡實驗,最大均衡電流5A,電感L為10μH,電感直流電阻約35mΩ,MOSFET導通電阻約30mΩ。
圖2為在均衡過程中電池模組間端電壓情況,由圖可以看出在均衡初期模組間壓差較大,但是在仿真后期模組間壓差明顯變小從而有效保護了電池組。圖3為均衡系統(tǒng)模組內(nèi)各單體電池端電壓情形。文章設計的新型主動均衡系統(tǒng)可使各單體電池的電壓趨于一致,且用時較短,達到了良好的均衡效果。
3 結(jié)束語
文章立足于鋰電池在新能源領(lǐng)域的廣闊前景和實際應用,圍繞均衡系統(tǒng)電路拓撲圖和控制策略,針對傳統(tǒng)均衡系統(tǒng)的不足,提出新型雙層無損均衡控制方案。仿真結(jié)果表明該均衡系統(tǒng)在單片機的控制下可以有效實現(xiàn)鋰電池組間的均衡效果。
參考文獻
[1]Wang J F, Qu S B, Xu Z, et al. A broad band three-dimensional isotropic left-handed metamaterial[J].Journal of Physics D: Applied Physics,2000,42(15):15413.
[2]張松,屈紹波,馬華,等.基于平行金屬條的左手結(jié)構(gòu)設計與仿真研究[J].物理學報,2009,58(6):1-3.
[3]SMITH D R. Electromagnetic parameter retrieval from inhomogeneous metamaterials[J].Physical Review E:2005,71(3):03661.
作者簡介:萬洪(1989-),男,四川人,碩士研究生,研究方向為超材料對天線性能的改善及無線電力傳輸。