带有升降压变换器的飞渡电容式电池组均衡技术研究

在现有电池技术水平条件下,电动汽车必须使用多个大容量的电池单体构成的电池组来获得所需的电压,但由于电池单体的性能的不一致性,导致过充和过放,影响电池组的使用寿命,限制了电动汽车的发展和产业化。目前,国内外研究人员对串联电池组充放电均衡技术研究主要集中在能量转移型的均衡方法上,但电路结构和控制方法一般都较复杂且成本较高,难以实现。另一方面,这些均衡方法大部分仅停留在理论研究上,并没有充分考虑电池组的充放电特性,因而缺乏相应的均衡控制策略,难以推广实用。 本文在深入分析国内外对动力电池组均衡技术研究的基础上,提出了带有升降压变换器的飞渡电容式的均衡方法,该方法可实现电池组动静态均衡,且均衡电流平稳可控,从而消除了脉动均衡电流对电池的脉动冲击。基于该方法,研制出了一个能实现对12节动力锂电池串联组成的电池组进行均衡的均衡系统,该系统由均衡主电路和均衡控制器两部分组成,其中均衡控制器以单片机为控制核心,还包括电压采集、CAN通信、开关阵列和相应的驱动与控制电路。经过大量的实验,得出了所设计的均衡系统的均衡效率、均衡速度、均衡精度等特性曲线和参数。通过对上述实验数据的分析和比较,验证了此种均衡方案能够使电池组单体电池的电压在静态和充放电过程中快速达到电压一致,且具有较高的均衡精度和均衡效率。 最后针对该均衡方案的不足,又提出了改进型的基于双向升降压变换器的总线式均衡方法,并对该方法的结构和工作原理进行了详细阐述,给出了该均衡方法的控制算法的设计原则,通过设计对比仿真实验验证了该方法的可行性。