串联电池组多路径均衡电路研究

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1、硕士学位论文串联电池组多路径均衡电路研究RESEARCHONMULTI-PATHEQUALIZATIONCIRCUITFORSERIESBATTERYPACK张劲哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM912学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文串联电池组多路径均衡电路研究硕士研究生：张劲导师：杨威副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912U.D.C

2、:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMULTI-PATHEQUALIZATIONCIRCUITFORSERIESBATTERYPACKCandidate：ZhangJinSupervisor：AssociateProf.YangWeiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofEle

3、ctricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要新能源技术的发展离不开电池，而在一些电压等级较高的场合需要将电池串联使用，如新能源汽车。电池在串联使用时存在着一些问题，比如，由于单体间的参数存在差异，在使用时可能会发生某些单体过充、过放的情况，影响电池的使用寿命，因此需要引入电池均衡技术。近几年，随着电池

4、串联数量的增加，电池失衡情况越发复杂，所需均衡功率也越来越大，对均衡电路的要求也不断提高。针对上述情况，提出了串联电池组多路径均衡电路。该电路是在飞渡电感均衡电路的基础上进行改进，由电池附近的开关阵列和一个电感储能电路组成。通过控制开关阵列和电感储能电路中开关的先后导通次序以实现电感储能、续流、馈能三种工作过程来回切换，从而构成了整个均衡过程。提出了相邻奇数单体构成小组也可以参与均衡的思路，使得该电路可以实现任意单体之间、单体与小组之间以及小组与小组之间的均衡功能，均衡路径更加灵活。分析了串联电池组多路径均衡

5、电路的工作原理，具体包括奇对奇、偶对偶、奇对偶和偶对奇四种典型的工作路径，并以奇对偶均衡为例对该电路进行了仿真分析。构造了串联电池组多路径均衡电路的等效电路模型，并使用此模型分析了均衡电流、均衡功率、均衡效率等均衡性能的影响因素。以此为依据研究了多路径均衡电路的最大功率控制策略、最大效率控制策略和一种选择频率和电感量的方法。对不同路径下最大功率控制和最大效率控制的均衡功率和均衡效率进行对比，得出了不同路径下均衡性能的优劣势。选用6节20Ah的串联锂电池组搭建了串联电池组多路径均衡系统，并进行了软硬件设计。通过

6、实验，该系统工作在最大功率模式下电池侧的最大平均均衡电流可达3.7A，最大功率可达11W；工作在最大效率模式下的最大效率可达89%。实验不仅证明了串联电池组多路径均衡系统在断续、连续模式均可工作，还证实了该电路可以实现任意单体之间、电池组和单体之间、电池组之间的多路径均衡。此外，该电路还能实现更加复杂的多步路径均衡，此功能可以同时减小任意数量、任意位置单体之间的压差。综上所述，串联电池组多路径均衡电路能有效应对因电池串联数量的增加而形成的复杂失衡状况。关键词：电池均衡；多路径均衡；飞渡电感-I-哈尔滨工业大学

7、工学硕士学位论文AbstractThedevelopmentofnewenergytechnologiesisinseparablefromthebattery,andinsomeoccasionswherethevoltagelevelishigh,thebatteriesneedtobeusedintandem,suchasnewenergyvehicles.Therearesomeproblemswhenthebatteriesareusedinseries.Forexample,duetodiffer

8、encesintheparametersamongthemonomers,somemonomersmaybeoverchargedandoverdischargedduringuse,affectingtheservicelifeofthebatteries.Therefore,itisnecessarytointroducebatteryequalization.technology.Inrece