秦詠梅 胡鴻飛 周定武

摘 要：電動汽車動力電池面臨著續(xù)航里程衰減的問題，而主動均衡通過把能量從最高單體轉(zhuǎn)移到最低單體，改善單體不一致性帶來的容量損失，利用主動均衡可以改善單體一致性、延長電池壽命;降低電池全生命周期的成本降低對熱管理設(shè)計的要求;可以解決現(xiàn)有里程衰減車輛的問題。

關(guān)鍵詞：動力電池;主動均衡

1 研究背景

電池均衡主要包括兩類：一類是有損均衡，另一類是無損均衡。有損均衡是最早出現(xiàn)的均衡，實現(xiàn)起來比較容易，使用時將其并聯(lián)在需要進行均衡的電池兩端，當電池電壓因充電上升到某一設(shè)定值時，啟動開關(guān)管接通放電電阻，將多余電量以熱能的形式損耗掉，存在一定的不安全因素，不利于節(jié)能和環(huán)保，不適合大功率電池組使用，并且只適用于充電均衡。無損均衡是近年來發(fā)展迅速地一種電池均衡，主要原理是將高電壓電池的一部分電量通過轉(zhuǎn)換裝置回送到電池電路或直接轉(zhuǎn)送到低電壓電池中，用到的儲能元件主要為電容或電感，通過電容或電感的反復(fù)充放電實現(xiàn)電池組內(nèi)各電池電壓的基本平衡，見圖1。

電池管理系統(tǒng)的能量管理方式有很多，分類也比較多，但其中一個關(guān)鍵技術(shù)就是均衡技術(shù)。它可以分被動耗能和主動不耗能兩種。主動均衡的優(yōu)點是效率高、能量損失小且電池殘容量平均;缺點是成本高、電路設(shè)計復(fù)雜。如圖2所示的并聯(lián)電阻均衡拓撲是最簡單典型的被動式均衡方式。

2 電池管理均衡結(jié)構(gòu)設(shè)計

均衡主電路是一種能夠?qū)崿F(xiàn)雙向軟開關(guān)的激變換器。如圖像3所示的集中式均衡結(jié)構(gòu)。它的特點在于，單體電池增加通過增加開關(guān)陣列中開關(guān)的數(shù)量，從而達到控制的目的。它的優(yōu)點是有效的控制系統(tǒng)體積，降低了經(jīng)濟成本。而且可以通過選用有源鉗位雙向反激變換器作為均衡主電路，提高了效率，降低了能耗。

3 系統(tǒng)設(shè)計流程圖

電動汽車電池管理能量管理，是汽車站技術(shù)中的核心。其主動均衡技術(shù)需要進行優(yōu)化設(shè)計以及流程化，使電池組的工作狀態(tài)能夠完美的在充電與放電狀態(tài)之間切換。本設(shè)計的均衡控制流程如圖4所示。

4 結(jié)論

電動汽車電池管理是電動汽車的核心，能夠充分利用電池能力，提高充放電效率，通過本文的均衡控制系統(tǒng)的主電路和控制流程，能量能夠在任意一個單體電池與電池組之間進行雙向流動，同時分析了此種拓撲的工作原理，設(shè)計和制定了一個完整的主動式均衡系統(tǒng)流程，能夠幫助整個系統(tǒng)提高主動均衡的速度與效率。隨著我國電池技術(shù)水平的提高，電池質(zhì)量日益提升，電池不均衡現(xiàn)象會在一定程度上得以改善。但是，如上所述，導(dǎo)致電池不均衡的原因是溫度差異造成的，并非電池本身可以解決的問題，是電池系統(tǒng)應(yīng)該綜合考慮的問題。

基金課題：2019年湖南省職業(yè)教育教學(xué)改革研究項目“基于診斷與改進的PDCA循環(huán)混合式教學(xué)模式研究與實踐”（編號：ZJGB2019309）;

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