《电子技术应用》
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基于Delta型准谐振开关电容的锂电池组电压均衡电路
2020年电子技术应用第5期
文楚强,赵世伟
华南理工大学 电力学院,广东 广州510641
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。
中图分类号: TM912
文献标识码: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.191421
中文引用格式: 文楚强,赵世伟. 基于Delta型准谐振开关电容的锂电池组电压均衡电路[J].电子技术应用,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

    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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作者信息:

文楚强,赵世伟

(华南理工大学 电力学院,广东 广州510641)

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