《電子技術應用》
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基于Delta型準諧振開關電容的鋰電池組電壓均衡電路
2020年電子技術應用第5期
文楚強,趙世偉
華南理工大學 電力學院,廣東 廣州510641
摘要: 基于開關電容的串聯電池組電壓均衡電路因其電路結構簡單、均衡精度高等特點被廣泛研究。Delta型開關電容均衡電路,可以實現周期內任意兩個不均衡電池單元之間的能量轉移,均衡速度快。通過加入諧振電感的方式,使得開關管工作在零電流開關模式,降低了開關管的開關損耗,還進一步提高了電路的均衡速度。
中圖分類號: TM912
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191421
中文引用格式: 文楚強,趙世偉. 基于Delta型準諧振開關電容的鋰電池組電壓均衡電路[J].電子技術應用,2020,46(5):97-101.
英文引用格式: Wen Chuqiang,Zhao Shiwei. Voltage equalization circuit based on delta-structured quasi-resonant switched-capacitor for lithium battery pack[J]. Application of Electronic Technique,2020,46(5):97-101.
Voltage equalization circuit based on delta-structured quasi-resonant switched-capacitor for lithium battery pack
Wen Chuqiang,Zhao Shiwei
School of Electric Power,South China University of Technology,Guangzhou 510641,China
Abstract: The voltage equalization circuit of series-connected battery pack based on switched-capacitor is widely researched because of its simple circuit structure and high equalization precision. Delta-structured switched-capacitor equalizer can realize energy transfer between any two unbalanced-cells cycle by cycle, so it has fast balancing speed. In this paper, through the way of adding the resonant inductors, makes the switch work in zero current switching mode, reduce the switching loss, and further improve the speed of the circuit balancing.
Key words : voltage equalization;switched-capacitor;resonant inductor;zero current switching

0 引言

    鋰電池因其能量密度高、低自放電率等特點廣泛應用于眾多儲能領域。但是鋰電池一般單體電壓較低,需要大量鋰電池進行串并聯組合才能滿足不同的應用場合。在生產制造過程中,鋰電池無法保持內阻、容量等參數的一致性,從而在鋰電池組循環充放電的應用中,單體電池電壓出現不一致的情況,并隨著充放電次數的增加而加重,使得某些電池單元過充或過放,這會對電池的壽命和可靠性造成影響[1-2]。因此,對于鋰電池組電壓均衡方法的研究具有重大的實際意義。

    電池電壓均衡方法主要分為主動型和被動型均衡兩類電路。被動型均衡電路主要通過能量耗散的方式進行均衡,主動型均衡電路主要通過能量轉移的方式進行均衡?;?a class="innerlink" href="http://www.9263695.live/tags/開關電容" target="_blank">開關電容的均衡電路具有均衡精度高、電路結構簡單等優點,本文主要研究開關電容型均衡電路。文獻[3]提出一種經典的開關電容均衡電路,每兩個相鄰電池單體僅需一個電容,因此具有結構簡單、成本低的特點,但是該電路在一個周期內只能實現相鄰不均衡電池單元的能量轉移。文獻[4-6]在經典開關電容均衡電路的基礎上,通過額外增加開關電容回路來減少電池的均衡路徑,組成多層開關電容回路,加快了均衡速度。文獻[7]提出一種星型結構的開關電容均衡電路,該電路的均衡速度與電池單元的數量無關,任意兩個電池單元之間的能量轉移只需要通過兩個開關電容回路。文獻[8-9]基于開關電容均衡電路結構,通過加入諧振小電感的方式,使開關管工作在零電流開關模式,還可以進一步加快電路的均衡速度。

    本文基于Delta型開關電容均衡電路,通過加入小的諧振電感,不僅可以使得開關管工作在零電流開關模式,改善電路的EMI特性,降低開關管的開關損耗,還可以進一步提高均衡速度。




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作者信息:

文楚強,趙世偉

(華南理工大學 電力學院,廣東 廣州510641)

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