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串聯(lián)鋰離子電池組均衡拓?fù)渚C述

2021-03-02 23:33:51·  來源：Battery Insight view  作者：battery 風(fēng)清揚(yáng)  
　
點(diǎn)擊藍(lán)字丨關(guān)注我們 0引言 ? 電池均衡技術(shù)主要包括均衡策略和均衡拓?fù)?，前者通過算法對電路進(jìn)行控制，后者通過元件連接形成電流通路。在電池均衡技術(shù)的發(fā)展過程中，由于智能均衡策略的算法控制復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)難度較大，目前大都停留在實(shí)驗(yàn)室仿真和驗(yàn)證階段，其落
電池均衡技術(shù)主要包括均衡策略和均衡拓?fù)洌罢咄ㄟ^算法對電路進(jìn)行控制，后者通過元件連接形成電流通路。在電池均衡技術(shù)的發(fā)展過程中，由于智能均衡策略的算法控制復(fù)雜、實(shí)現(xiàn)難度較大，目前大都停留在實(shí)驗(yàn)室仿真和驗(yàn)證階段，其落地應(yīng)用和推廣仍是一個(gè)巨大的難點(diǎn)和挑戰(zhàn)。而均衡拓?fù)涞难芯肯鄬Ρ容^成熟，對現(xiàn)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化是主要研究內(nèi)容之一。均衡拓?fù)渥鳛殡姵鼐饧夹g(shù)的關(guān)鍵組成部分之一，不僅關(guān)系到電池均衡的能量耗散或轉(zhuǎn)移方式，而且對電池均衡效果有一定影響。改進(jìn)均衡拓?fù)淠軌蛴行岣唠姵鼐獾乃俣群托?，減少電路損耗，降低均衡成本，從而推進(jìn)BMS的優(yōu)化與發(fā)展。
 
基本均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要可分為被動均衡和主動均衡兩大類。被動均衡又稱能耗型均衡，是指將電池單體多余的能量全部以熱量的方式消耗。而主動均衡作為一種非能耗型均衡，是指能量通過儲能元件進(jìn)行轉(zhuǎn)移，從而減小電池組不一致性。根據(jù)能量轉(zhuǎn)移元件的不同，主動均衡又可分為基于電容、基于電感、基于變壓器和基于變換器這四類均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示。
在電池均衡的落地應(yīng)用上，對于電動汽車等小規(guī)模儲能應(yīng)用，被動均衡因其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、易于控制和實(shí)現(xiàn)，更加符合工業(yè)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)和控制成本的需要。而對于儲能電站等大規(guī)模儲能應(yīng)用領(lǐng)域而言，由于儲能系統(tǒng)配置容量較高，電池?cái)?shù)量巨大，其充放電電流可高達(dá)幾百安，因此，被動均衡的優(yōu)勢并不顯著。為改善儲能電站大容量電池組的不一致性，基于變壓器或變換器的均衡方法因其適用性和可行性而具有更廣闊的應(yīng)用空間。目前，儲能電站產(chǎn)業(yè)正逐漸由示范項(xiàng)目向商業(yè)化應(yīng)用過渡轉(zhuǎn)型，對儲能電池的性能和電池均衡的效果也提出了更高的要求，電池均衡拓?fù)鋵⒅鸩较蚋咝Э煽?、更低損耗、更經(jīng)濟(jì)的方向發(fā)展。
在電池均衡的研究現(xiàn)狀上，國內(nèi)外學(xué)者已對基本均衡拓?fù)溥M(jìn)行了相關(guān)整理和綜述，但其研究主要側(cè)重于不同均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的橫向?qū)Ρ群驮u價(jià)，涉及縱向改進(jìn)和發(fā)展過程的綜述較為少見。本文對串聯(lián)鋰離子電池組均衡拓?fù)涞难芯窟M(jìn)展進(jìn)行了系統(tǒng)性的梳理，并對均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展過程進(jìn)行分析，旨在為未來進(jìn)一步優(yōu)化均衡拓?fù)?、提出新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)提供指導(dǎo)。本文分為以下幾個(gè)部分：第1節(jié)對電池均衡系統(tǒng)進(jìn)行簡介；第2節(jié)闡述被動均衡的若干應(yīng)用及其局限性；第3節(jié)主要針對四類主動均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)地介紹，重點(diǎn)闡述電路由基本拓?fù)湓透倪M(jìn)和發(fā)展的過程；第4節(jié)對各類均衡拓?fù)涞男阅芎蛢?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)對比，提出不同場景下均衡拓?fù)涞倪x擇和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)分析了均衡拓?fù)涞母倪M(jìn)思路，并對未來可能的均衡拓?fù)浒l(fā)展方向做出展望。最后在第5節(jié)進(jìn)行總結(jié)。
1電池均衡系統(tǒng)
1.1電池均衡系統(tǒng)簡介
電池均衡系統(tǒng)是一種能量管理系統(tǒng)，其目的是減小電池組內(nèi)各電池單體間的能量差異，從而提高電池組的一致性。電池均衡系統(tǒng)的工作原理如圖2所示，主要包含均衡控制策略和均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。均衡控制策略主要研究均衡一致性評價(jià)指標(biāo)、均衡條件、均衡路徑優(yōu)化等問題，通過采集電池組及各電池單體的電壓、電流、溫度等狀態(tài)量來決定均衡路徑；均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)則為電池單體間的能量耗散或轉(zhuǎn)移提供通道。
電池均衡技術(shù)自產(chǎn)生以來經(jīng)歷了一系列改進(jìn)和演變，大致可以分成以下三個(gè)階段，如圖3所示。在研究初期，電池均衡主要以單一拓?fù)浜烷_環(huán)控制為主，其中以被動均衡最為典型。這種均衡方法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)難度很小，且無需閉環(huán)控制，但其電阻熱效應(yīng)嚴(yán)重，導(dǎo)致能量利用率很低。20世紀(jì)末，主動均衡的出現(xiàn)使電池均衡技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了新階段。在此期間，學(xué)者采用電容、電感、變壓器、變換器等電路元件搭建不同種類的基本均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)和衍生，同時(shí)采用合適的均衡策略控制電路開關(guān)，不僅有效解決了被動均衡熱管理的難題，更提高了均衡速度和效率。近年來，隨著人工智能的發(fā)展和大型用電設(shè)備的普及，電池均衡技術(shù)的發(fā)展更趨于模塊化、智能化、層次化、系統(tǒng)化，在達(dá)到均衡指標(biāo)的基礎(chǔ)上，電路的延展性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性也成為了均衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。因此研究電池均衡是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，追求效果更優(yōu)、性能更佳、性價(jià)比更高的電池均衡系統(tǒng)是目前的研究熱點(diǎn)。
1.2均衡控制策略
均衡控制策略是指通過選取合適的均衡指標(biāo)，根據(jù)該指標(biāo)的動態(tài)變化，運(yùn)用算法控制開關(guān)的開斷，進(jìn)而控制能量轉(zhuǎn)移的路徑。根據(jù)均衡指標(biāo)的不同，均衡控制策略可分為基于電壓、基于荷電狀態(tài)(stateofcharge，SOC)和基于剩余電量的均衡控制策略。
良好的均衡策略具有高精度、運(yùn)行快、易操作等特點(diǎn)，有利于進(jìn)一步提升均衡效果。目前常見的均衡策略有最大值均衡法、平均值及差值比較法、模糊控制法等。
1.3均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為電池單體間的能量轉(zhuǎn)移提供了路徑，其包含的電路元件和電路連接方式對均衡拓?fù)涞男阅苡兄羁痰挠绊憽?/div>
理想的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、控制簡單；成本較低；體積較??；電流、電壓應(yīng)力??；易擴(kuò)展、易模塊化；均衡速度快、均衡效率高；耐熱性能較好；雙向均衡。
良好的均衡效果是均衡拓?fù)涞幕竟δ芤螅負(fù)浣?jīng)濟(jì)性、可集成性、尺寸以及控制和實(shí)現(xiàn)難度則關(guān)系到均衡拓?fù)涞穆涞貞?yīng)用和推廣。在現(xiàn)有的研究成果中，尚無一個(gè)均衡拓?fù)淠軌蛲瑫r(shí)滿足以上要求，且諸多新型均衡拓?fù)涞墓こ虒?shí)用性仍有待考證，因此，均衡拓?fù)涞难芯控酱M(jìn)一步推進(jìn)。本文后續(xù)部分將對各類基本均衡拓?fù)浼捌涓倪M(jìn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
2被動均衡
根據(jù)均衡控制方式不同，被動均衡可分為固定分流電阻結(jié)構(gòu)和開關(guān)分流電阻結(jié)構(gòu)，如圖4所示。被動均衡雖然均衡電流不大，且電路熱效應(yīng)顯著，但其設(shè)計(jì)簡單、成本低廉、電路體積小且控制容易，是現(xiàn)代工業(yè)中最受歡迎的均衡形式。
在家用汽車上，以日產(chǎn)leaf、特斯拉、寶馬i系及福特VOLT等為代表的國外電動汽車和以比亞迪為代表的國內(nèi)電動汽車多采用18650三元鋰電池組的被動均衡形式，其給定的均衡電流通常在100~200mA之間，在電動汽車運(yùn)行初期基本滿足需要。在卡丁車等電競賽車上，Abronzini等人設(shè)計(jì)了無源分布式電池管理系統(tǒng)及其優(yōu)化算法，其安全性和均衡時(shí)間都達(dá)到了較高的性能。為進(jìn)一步提高均衡效率，Abronzini等人還在此基礎(chǔ)上考慮了BMS單元的熱模型，從而將均衡時(shí)間最小化。
除了電動汽車外，我國電動自行車閥控鉛酸蓄電池組也應(yīng)用了被動均衡技術(shù)，但被動均衡效果甚微，電池組的循環(huán)壽命短仍是阻礙自行車行業(yè)發(fā)展的絆腳石。此外，被動均衡還應(yīng)用于IC公司生產(chǎn)的芯片，例如Linear公司推出的LTC680X系列、TI公司生產(chǎn)的BQ系列芯片、O2Micro公司提出的OZ890x系列。
由于鋰離子電池組不可過充或過放，單一的被動均衡無法滿足電池系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的要求。因此，不少學(xué)者將被動均衡與主動均衡相結(jié)合，形成主被動復(fù)合均衡電池管理系統(tǒng)，這種方法在理論上能夠?qū)崿F(xiàn)兩者互補(bǔ)共贏，改善被動均衡的不足，但是也導(dǎo)致了電路體積增大、控制更為復(fù)雜等問題。與此同時(shí)，被動均衡固有的熱管理問題未得到有效緩解，因此仍需要進(jìn)一步研究。
3主動均衡
主動均衡通過儲能元件完成電池之間的能量轉(zhuǎn)移，其基本能夠滿足均衡效率高、均衡速度快、均衡電流大的要求。但其較高的成本、復(fù)雜的控制策略降低了可靠性，且有些復(fù)雜技術(shù)難題尚未解決。因此，主動均衡的研究仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
3.1基于電容的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
基于電容的電池均衡，也稱電荷轉(zhuǎn)移均衡，主要利用電容的儲能特性，以電容為能量轉(zhuǎn)移載體，根據(jù)電壓差調(diào)整開關(guān)選通從而實(shí)現(xiàn)電池之間的能量流動。該均衡方法具有一致性好、可靠性高、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但其根據(jù)電壓差實(shí)現(xiàn)均衡的特性也造成一定的局限性，僅適用于對均衡速度和精度要求不高的場合。
根據(jù)電容數(shù)量不同，基于電容的均衡方法可分為單開關(guān)電容結(jié)構(gòu)和多開關(guān)電容結(jié)構(gòu)。
3.1.1單開關(guān)電容
單開關(guān)電容結(jié)構(gòu)以單個(gè)電容器作為能量儲存元件，通過選擇源電池、目標(biāo)電池以及相應(yīng)的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)單體電池之間的能量轉(zhuǎn)移，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。該電路的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單，電路成本較低。但該拓?fù)湟淮沃辉试S一對單體電池進(jìn)行均衡，整體均衡速度和均衡效率都不高，不適用于長電池串均衡，因此其研究受到一定限制。
3.1.2多開關(guān)電容
多開關(guān)電容結(jié)構(gòu)最早由Pascual和Krein提出，如圖6所示，它的優(yōu)點(diǎn)是不需要智能控制，在充放電狀態(tài)下均可工作，缺點(diǎn)是只使用一層電容器在相鄰的電池之間交換能量，均衡效率和速度較低。
基于上述基本開關(guān)電容結(jié)構(gòu)，國內(nèi)外學(xué)者作出了進(jìn)一步改進(jìn)。改進(jìn)思路主要分為三大類：第一類是使用更多的開關(guān)或電容來實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的均衡路徑；第二類是改變電容器的連接結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電池間的直接能量傳遞；第三類是針對傳導(dǎo)損耗、開關(guān)損耗、電池間電壓差有限等缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。本文將針對這三種思路，詳細(xì)闡述開關(guān)電容的改進(jìn)拓?fù)湟约半娐酚珊喌椒钡陌l(fā)展過程。
1)增加開關(guān)/電容數(shù)量
當(dāng)開關(guān)電容應(yīng)用于鋰離子電池，且電池?cái)?shù)量較大時(shí)，電池的均衡速度通常較慢。因此，Kim等人提出了開關(guān)電容的鏈結(jié)構(gòu)，如圖7所示，這種結(jié)構(gòu)通過增加電池電荷交換路徑實(shí)現(xiàn)了頂部電池和底部電池之間電荷的直接交換，從而提高了均衡速度。但該電路中附加開關(guān)的電壓應(yīng)力等于電池串的總電壓，因此這種結(jié)構(gòu)很難應(yīng)用于大規(guī)模電池組。
為了解決以上問題，Ye等人提出了開關(guān)電容的串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖8所示。在均衡過程中，首先電池與對應(yīng)電容并聯(lián)，完成充放電過程，然后通過控制開關(guān)并聯(lián)所有電容，使電荷自動地從高電壓電容流向低電壓電容。通過兩種狀態(tài)交替，能量可以直接從高電壓電池轉(zhuǎn)移到低電壓電池。然而，該電路所需要的開關(guān)數(shù)是多開關(guān)電容均衡結(jié)構(gòu)的兩倍，從而導(dǎo)致其體積大、成本高。
2)改變電容器的連接結(jié)構(gòu)
開關(guān)電容的雙層結(jié)構(gòu)是多開關(guān)電容均衡結(jié)構(gòu)的派生之一，不同之處在于它使用雙電容層進(jìn)行能量傳遞。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，第二層電容器能使均衡時(shí)間縮短四分之一，且可以同時(shí)進(jìn)行充放電操作。
當(dāng)雙層開關(guān)電容應(yīng)用于長電池串時(shí)，Du等人將電路模塊化，如圖9所示。每個(gè)模塊均包含獨(dú)立均衡系統(tǒng)的子模塊單元，同時(shí)模塊間通過電容傳遞能量。該結(jié)構(gòu)能夠顯著降低開關(guān)電壓和電流應(yīng)力。
為進(jìn)一步縮短均衡時(shí)間和提高均衡效率，Ye等人提出了一種在不增加開關(guān)數(shù)量的前提下實(shí)現(xiàn)任意單體電池之間均衡的結(jié)構(gòu)，即開關(guān)電容的平行結(jié)構(gòu)。如圖10所示，該結(jié)構(gòu)的均衡速度和效率與電池?cái)?shù)量和電池電壓的初始分布無關(guān)。然而，電容數(shù)量的增加會導(dǎo)致電容電壓的不確定性。
另一種類似的方法是由Shang等人提出的開關(guān)耦合電容均衡器，如圖11所示。該電路利用開關(guān)耦合電容器完成單體電池之間能量轉(zhuǎn)移，更易于控制和模塊化，但并未有效減小電路體積和成本。
為了改善以上缺點(diǎn)，Shang等人提出了基于三角結(jié)構(gòu)的開關(guān)電容均衡器，如圖12所示。每個(gè)電池只需要兩個(gè)開關(guān)，任意單體電池之間均通過一個(gè)電容器傳遞能量，從而實(shí)現(xiàn)快速高效的均衡。該系統(tǒng)具有控制簡單、效率高、自動同步均衡等優(yōu)點(diǎn)。
與三角結(jié)構(gòu)相對應(yīng)，Shang還提出了另一種實(shí)現(xiàn)任意單體電池間自動均衡的結(jié)構(gòu)，即開關(guān)電容的星型結(jié)構(gòu)，如圖13所示。與平行結(jié)構(gòu)和三角結(jié)構(gòu)相比，該電路使用更少的MOSFET開關(guān)和電容，從而以更小的尺寸進(jìn)一步提高了均衡速度和效率。
此外，為了在系統(tǒng)復(fù)雜度和均衡性能之間取得較好的平衡，Shang等人還提出了一種權(quán)衡平行結(jié)構(gòu)和三角結(jié)構(gòu)的改進(jìn)電路，即開關(guān)電容的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖14所示。該電路繼承了控制簡單、效率高、均衡快的優(yōu)點(diǎn)，在任何非均衡狀態(tài)下都能實(shí)現(xiàn)快速均衡。與平行結(jié)構(gòu)相比，新增加的電容器承受電壓應(yīng)力較低，并不會造成體積和成本的顯著增加。
3)降低電路損耗
在開關(guān)電容結(jié)構(gòu)中，開關(guān)的電壓降會導(dǎo)致電池的電壓不能完全均衡，同時(shí)，硬開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)致電路的開關(guān)損耗非常高。
針對這一問題，Ye等人將新型準(zhǔn)諧振開關(guān)電容器應(yīng)用于串聯(lián)電池組均衡，以實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)和零電壓間隙，如圖15所示。該電路既繼承了傳統(tǒng)開關(guān)電容電池均衡系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了傳導(dǎo)損耗、開關(guān)損耗、電池間電壓差有限等缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，該電路的效率高達(dá)98%，適用于對均衡效率要求較高的電池管理系統(tǒng)。
3.2基于電感的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
基于電感的電池均衡主要利用電感電流不能突變的特性，以電感為能量轉(zhuǎn)移載體，實(shí)現(xiàn)電池之間的能量轉(zhuǎn)移。由于電感均衡的能量以電流形式轉(zhuǎn)移，即使相鄰單體電池間的電壓差值比較小，也能夠?qū)崿F(xiàn)均衡，因此更適用于電壓平臺寬且在充放電始末端變化快的電池體系。
根據(jù)電感數(shù)量不同，基于電感的均衡可分為單開關(guān)電感結(jié)構(gòu)和多開關(guān)電感結(jié)構(gòu)。
3.2.1單開關(guān)電感
與單開關(guān)電容類似，單開關(guān)電感結(jié)構(gòu)采用單電感實(shí)現(xiàn)單體電池之間的能量流動，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖16所示。由于該結(jié)構(gòu)的均衡速度和效率隨著電池?cái)?shù)量增加而下降，因此同樣不適合長電池串均衡。
為了實(shí)現(xiàn)電池單體與電池組之間的能量轉(zhuǎn)移，可增加兩個(gè)開關(guān)使電感與電池組并聯(lián)，改進(jìn)后的電路如圖17所示。與圖16所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相比，該電路不僅增加了均衡路徑，還大大減少了MOSFET開關(guān)的數(shù)量，從而有效降低電路的開關(guān)損耗，在一定程度上提高了均衡速度和效率。
3.2.2多開關(guān)電感
多開關(guān)電感結(jié)構(gòu)如圖18所示，每個(gè)均衡模塊輪流、分時(shí)工作，能量轉(zhuǎn)移路徑較長，從而限制了均衡速度，只適合在串聯(lián)電池?cái)?shù)量較少且對均衡速度要求不高的場合。
復(fù)雜電感均衡拓?fù)涠嗖捎门c變壓器、變換器結(jié)合的形式來實(shí)現(xiàn)更高效率的均衡，相關(guān)電路將在3.3、3.4節(jié)闡述。
3.3基于變壓器的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
基于變壓器的電池均衡屬于隔離型均衡，它以變壓器為能量轉(zhuǎn)移載體，將電池組或電池單體的部分能量儲存在繞組中，并通過互感傳遞到另一個(gè)繞組，最后通過開關(guān)將能量傳遞到需要均衡的電池組或電池單體中。該均衡方法的均衡速度較快，但隨著串聯(lián)電池?cái)?shù)量增加，變壓器線圈的繞制越來越復(fù)雜，大大增加了電路的成本和體積。
根據(jù)變壓器種類，基于變壓器的均衡可分為單繞組變壓器、同軸多繞組變壓器和多重變壓器結(jié)構(gòu)。
3.3.1單繞組變壓器
3.3.2同軸多繞組變壓器
同軸多繞組變壓器由一個(gè)磁芯、一個(gè)初級繞組和多個(gè)次級繞組構(gòu)成。其工作原理是通過“共享變壓器”完成整個(gè)電池組與所要均衡的電池單體之間的能量轉(zhuǎn)移，它有兩種電路結(jié)構(gòu)：反激模式和正激模式，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖20所示。該電路的優(yōu)點(diǎn)是開關(guān)數(shù)量少、均衡速度快、均衡效率高，缺點(diǎn)是不易擴(kuò)展、次級繞組數(shù)量多、變壓器設(shè)計(jì)困難、維修成本高，一般適用于中等長度的串聯(lián)電池組。
在反激模式下，當(dāng)初級繞組側(cè)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，變壓器儲存能量；當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時(shí)，能量被轉(zhuǎn)移到變壓器的次級繞組，感應(yīng)電流通過二極管給電池充電。
在正激模式下，當(dāng)檢測到電壓差時(shí)，最高電壓電池對應(yīng)的開關(guān)被打開，能量通過變壓器和開關(guān)的反并聯(lián)二極管從該電池傳輸?shù)狡渌姵?。正激電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，且存在多繞組變壓器磁飽和問題。
同軸多繞組變壓器均衡的改進(jìn)思路包括正反激結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、改變變壓器結(jié)構(gòu)和降低電路損耗。
1)正反激結(jié)構(gòu)改進(jìn)及模塊化
Kuhn等人針對反激模式能量單向傳遞的不足，采用雙向開關(guān)來實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動，如圖21所示。另一種類似改進(jìn)電路采用基于反激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)雙向均衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并通過優(yōu)化參數(shù)和仿真分析驗(yàn)證其有效性。
在混合動力汽車等大功率應(yīng)用中，儲能電池多以串聯(lián)長電池串的形式存在，因此由多繞組變壓器衍生的模塊化結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，該結(jié)構(gòu)有效增強(qiáng)了電路的擴(kuò)展性。圖22為模塊化多繞組變壓器均衡結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，各模塊內(nèi)部通過反激變壓器均衡，模塊之間則通過主變壓器與整個(gè)電池組進(jìn)行能量傳遞。雖然這種均衡結(jié)構(gòu)體積龐大且成本高昂，但在高功率和高速均衡的電動汽車應(yīng)用中比其他均衡技術(shù)具有更高的效率。
2)改變變壓器結(jié)構(gòu)
為解決正激模式磁飽和問題，Shang等人提出了一種不需要額外消磁電路和電池監(jiān)控電路的自動均衡器，如圖23所示。該均衡器將變壓器的繞組分為兩組，這兩組繞組具有相反的極性，其組內(nèi)均衡基于正激變換，組間均衡基于反激變換，同時(shí)反激變換可以自動復(fù)位變壓器中儲存的磁能，而不需要額外的消磁電路。
為進(jìn)一步減小電路體積，Shang等人又對上述電路進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種基于多繞組變壓器耦合半橋變換器的優(yōu)化自動均衡器，如圖24所示。該均衡器不僅將變壓器繞組減少了一半，從而達(dá)到減小體積、降低成本的目的，而且實(shí)現(xiàn)了任意電池單體之間的自動均衡，大大加快了均衡速度。
為在低復(fù)雜度的情況下實(shí)現(xiàn)快速均衡和高均衡效率，Chen等人提出了一種利用多繞組變壓器的雙向有源均衡方法，如圖25所示。該電路允許能量通過正激或反激變換直接從最高能量電池傳輸?shù)阶畹湍芰侩姵?，為能量轉(zhuǎn)移提供了一個(gè)較短的路徑，從而保證了較快的均衡速度。
對于大功率應(yīng)用場合中的長電池串，通過改變變壓器繞組的連接方式是實(shí)現(xiàn)電路模塊化的改進(jìn)方式之一。Kwon等人提出了一種采用擴(kuò)展多繞組變壓器的模塊化電池均衡結(jié)構(gòu)。該電路通過連接變壓器之間的繞組來實(shí)現(xiàn)模塊間均衡，其優(yōu)點(diǎn)是易于模塊化和控制，不受電池?cái)?shù)量限制。另一種改進(jìn)方法是圖26所示的基于級聯(lián)多繞組變壓器均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的多繞組變壓器均衡結(jié)構(gòu)相比，該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在變壓器結(jié)構(gòu)上更簡單、更易于制造。
同軸多繞組變壓器均衡的改進(jìn)思路包括正反激結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、改變變壓器結(jié)構(gòu)和降低電路損耗。
3)降低電路損耗
通過軟開關(guān)技術(shù)降低電路開關(guān)損耗是均衡結(jié)構(gòu)改進(jìn)的常見方法之一。Hsieh等人[53]提出如圖27所示的改進(jìn)電路，變壓器勵(lì)磁電感與電容Cs構(gòu)成振蕩電路，不僅降低了開關(guān)損耗，還有效實(shí)現(xiàn)了磁芯復(fù)位，進(jìn)一步提高了均衡效率。
3.3.3多重變壓器
如圖28所示，在多重變壓器均衡結(jié)構(gòu)中，各電池單體均有專用變壓器，并通過專用控制開關(guān)將同一初級側(cè)繞組連接在一起。該電路均衡速度較快，但多臺變壓器的使用導(dǎo)致電路體積龐大、成本高昂、磁化損耗嚴(yán)重等問題。
為了在提高均衡效率的同時(shí)實(shí)現(xiàn)更多電池單體的均衡，Yu等人提出了一種基于反激變換的均衡結(jié)構(gòu)及其控制方法。與傳統(tǒng)均衡電路不同，該電路以12V鉛酸電池作為“能量轉(zhuǎn)換站”，不僅減少了一半的開關(guān)，還能夠?qū)崿F(xiàn)多單體與多單體之間的能量轉(zhuǎn)移，且均衡系統(tǒng)穩(wěn)定，均衡速度較快。
3.4基于變換器的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
利用DC/DC變流電路實(shí)現(xiàn)均衡的方法稱為基于變換器的電池均衡，它同樣是以電容、電感或變壓器作為能量儲能元件。該類均衡拓?fù)湫阅芎们壹啥雀?，是主動均衡重點(diǎn)發(fā)展方向之一。但目前該結(jié)構(gòu)還存在設(shè)計(jì)較為復(fù)雜且應(yīng)用成本較高等問題。
根據(jù)DC/DC變流電路的特點(diǎn)，基于變換器的均衡可分為非隔離型電路結(jié)構(gòu)和隔離型電路結(jié)構(gòu)。
3.4.1非隔離型電路
在電池均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)種常用的非隔離DC/DC變換電路主要分為Cuk電路、Boost電路、Buck-Boost電路。
1)Cuk電路
典型的Cuk斬波電路均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖29所示，該結(jié)構(gòu)僅能實(shí)現(xiàn)相鄰電池間能量轉(zhuǎn)移，當(dāng)其應(yīng)用在大規(guī)模電池組中時(shí)，長距離的均衡過程導(dǎo)致電池組均衡速度及均衡效率不理想。此外，Cuk電路使用元器件較多，因此成本偏高。
針對以上缺陷，Moghaddam等人提出了一種使用耦合電感的Cuk式均衡電路，如圖30所示。當(dāng)均衡含有2n個(gè)電池單體的電池組時(shí)，該電路共需n+1個(gè)耦合電感、n個(gè)電容以及2n個(gè)開關(guān)。同圖29所示的電路相比，拓?fù)湓?shù)量大幅度減少。引入耦合電感后，該電路還能夠有效改善Cuk電路應(yīng)用于長電池串均衡時(shí)所產(chǎn)生的均衡時(shí)間長的問題，其電路的集成性得以進(jìn)一步提高。
Qi等人通過改進(jìn)傳統(tǒng)Cuk電路，設(shè)計(jì)了一種多路輸入Cuk變換器，如圖31所示。該電路不僅使用的元器件數(shù)量較少，而且電池單體的電流可根據(jù)端電壓進(jìn)行自調(diào)整，從而避免了不必要的能量損失。此外，該電路還具備一定的容錯(cuò)能力。
2)Boost電路
Moo等人提出一種基于Boost斬波電路的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖32所示。通過控制開關(guān)導(dǎo)通，高能量電池中的電能可儲存至并聯(lián)的電感中，而后在開關(guān)關(guān)斷期間經(jīng)續(xù)流二極管向上游低能量電池串轉(zhuǎn)移，其中第一個(gè)電池單體的能量可轉(zhuǎn)移至其余電池。
之后，Moo等人改進(jìn)了上述電路結(jié)構(gòu)，在該電路中，高能量電池中的電能不僅可以往下游電池串轉(zhuǎn)移，而且可以通過電容儲能元件向整個(gè)電池組轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步提高了電路的靈活性，有利于減少均衡時(shí)間。
3)Buck-Boost電路
Phung等人進(jìn)一步提出了基于Buck-Boost斬波電路的均衡拓?fù)?，如圖33所示。該結(jié)構(gòu)通過控制開關(guān)的通斷能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰電池單體間的均衡。但當(dāng)其應(yīng)用于長電池串均衡時(shí)，均衡速度將會受到影響。Ma等人研究了基于該電路的兩級均衡拓?fù)?，有效改善了電路均衡速度慢的問題。Zhang等人研究了基于該電路的混合式兩級均衡拓?fù)?，其第二級電路中采用的是基于變壓器的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了各電池模塊間的直接均衡，進(jìn)一步提高了均衡速度并減少了電路損耗。但該拓?fù)涫芟抻诙嗬@組變壓器的繞組數(shù)量，可擴(kuò)展性較差。
中開關(guān)導(dǎo)通損耗。實(shí)驗(yàn)表明加入準(zhǔn)諧振電路后，系統(tǒng)均衡效率提升了20%~30%。但該電路諧振電壓峰值大，對器件的耐壓性能要求更高。另外，諧振周期會隨電路輸入電壓以及負(fù)載變化而改變，這給驅(qū)動電路的設(shè)計(jì)增加了難度。
3.4.2隔離型電路
隔離型電路結(jié)構(gòu)具備輸入端與輸出端相互隔離的功能，因此基于該類型電路的均衡拓?fù)渲饕且宰儔浩髯鳛閮δ茉?/div>
常用的隔離DC/DC變換電路主要分為正激變換、反激變換以及橋式變換。前兩類拓?fù)渑c3.3節(jié)中敘述的變壓器拓?fù)浞绞接兄睾现?，此處不再贅述?/div>
全橋變換器是一種全控型變換器，如圖35所示。該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)交流電與直流電的轉(zhuǎn)化，適用于插電式混合動力汽車等功率較高的電池組均衡。但其主要缺點(diǎn)是電路成本較高，控制相對比較復(fù)雜。
4均衡拓?fù)浔容^及分析
4.1基本均衡拓?fù)浔容^
電池均衡對提高電池組的使用性能具有重要作用。在儲能電池領(lǐng)域，開發(fā)新型均衡拓?fù)浜透倪M(jìn)現(xiàn)有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對推動當(dāng)前及未來儲能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。為優(yōu)化均衡效果和推進(jìn)電池均衡的落地應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了許多研究，其研究成果已在第2、3節(jié)中進(jìn)行介紹。
為評價(jià)和比較不同類別均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能，在相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，圖36-38對電池均衡中基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的體積、成本、控制難度、實(shí)現(xiàn)難度、電壓應(yīng)力、電流應(yīng)力、均衡速度、均衡效率等指標(biāo)進(jìn)行了評價(jià)。
由圖36可知，被動均衡的電路體積和成本很低，且易于控制和實(shí)現(xiàn)，但其均衡速度非常慢，且存在較嚴(yán)重的熱管理問題，在多數(shù)情況下無法滿足電池組的均衡要求。
由圖37、圖38可知，基于電容的均衡效率很高，其電路功率損耗處于較低水平，但是均衡速度和控制難度是制約其發(fā)展的主要因素。相比于多開關(guān)電容均衡結(jié)構(gòu)，單開關(guān)電容結(jié)構(gòu)的均衡速度更快、體積更小，一定程度上降低了電路成本，增強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)性。
與電容類似，基于電感的均衡功率損耗也非常小，其余各項(xiàng)指標(biāo)基本處于中等水平。單開關(guān)電感結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于其極小的電流應(yīng)力以及較小的電路體積，尤其在能量雙向流動的條件下，功率損失幾乎可以忽略不計(jì)。
基于變壓器的均衡的顯著特征是體積大、成本高，但其控制難度相對適中。其中，多重變壓器結(jié)構(gòu)由于電壓、電流應(yīng)力的增大以及鐵磁損耗的存在，其電路效率不高，且損耗隨著變壓器數(shù)量的增加而增大，因此實(shí)用性相對較低。
基于變換器的均衡電路損耗較低，均衡速度較快，但控制和實(shí)現(xiàn)難度較大。相比于隔離型電路結(jié)構(gòu)，非隔離型電路結(jié)構(gòu)的均衡效果更佳，但其驅(qū)動電路的復(fù)雜性不利于均衡拓?fù)涞墓こ虘?yīng)用。
4.2均衡拓?fù)溥x擇方法
均衡拓?fù)涞倪x擇對電池均衡的效果有著深刻的影響。選擇合適的均衡電路有利于提高電路的能量利用率，實(shí)現(xiàn)能量的有效轉(zhuǎn)移。因此，針對不同均衡要求和應(yīng)用場合，為電池組選擇合適、有效的均衡方法顯得非常有必要。表1列舉了各基本均衡拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)，可為均衡拓?fù)涞倪x擇提供一定參考。
均衡拓?fù)溥x擇方法如圖39所示。對于低功率應(yīng)用，由于電路本身電流較小，電阻熱效應(yīng)不顯著，因此一般的開關(guān)分流電阻結(jié)構(gòu)即可滿足均衡電路的基本需求，其低成本、小體積、控制簡單、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)也有利于低功率產(chǎn)品的工業(yè)批量生產(chǎn)、應(yīng)用和推廣。
對于中、高功率應(yīng)用，被動均衡則無法達(dá)到較高的均衡指標(biāo)。在設(shè)計(jì)成本有限的條件下，如果對均衡速度要求不高，且要求電路體積盡可能小，則可選擇基于電容的均衡方法；如果對均衡速度有一定的要求，且電池電壓平臺較寬時(shí)，則采用基于電感的均衡方法更為合適。在預(yù)算充裕的條件下，如果不限制電路體積，且負(fù)載電流較大，功率較高，一般采用基于變壓器的均衡方法，但仍需重視變壓器的磁損耗問題；如果對均衡效果要求較高，且控制技術(shù)相對比較成熟，為避免變壓器磁損耗，可采用基于變換器的均衡方法。
表1基本均衡拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)
Tab.1Advantagesanddisadvantagesofbasicbalancing
topologies
4.3均衡拓?fù)湓O(shè)計(jì)及改進(jìn)思路
由于基本均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的均衡效果十分有限，因此對現(xiàn)有拓?fù)湓瓦M(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化是目前研究的熱點(diǎn)之一。改進(jìn)后的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能與原型相比均有一定提升，但同時(shí)也會帶來其他缺點(diǎn)，例如控制難度加大、實(shí)現(xiàn)更加困難等。因此，在均衡拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)上，需要從不同角度分析電路的性能，并在不同性能指標(biāo)中尋求一個(gè)平衡點(diǎn)，從而找到在既定條件下最為合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這是設(shè)計(jì)和改進(jìn)均衡拓?fù)涞年P(guān)鍵因素之一。
在對均衡拓?fù)涞母倪M(jìn)思路上，應(yīng)基于關(guān)鍵性能指標(biāo)，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：
1)增加均衡路徑：電路的連接方式是能量轉(zhuǎn)移路徑的決定因素之一，增加均衡路徑能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)電池單體間同時(shí)均衡，從而有效提高均衡速度。
2)減小電路體積、減少電路元件：電路元器件越大、數(shù)量越多，電路體積就越大，因此在不降低均衡效果的基礎(chǔ)上，簡化電路結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。
3)降低成本：均衡電路的經(jīng)濟(jì)性關(guān)系到其落地應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)，因此這是設(shè)計(jì)者需要考慮的因素之一。
4)改善電路元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)：開關(guān)管、變壓器等電路元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)對電路性能存在一定影響，通過對元件本身進(jìn)行優(yōu)化有助于改善其固有缺點(diǎn)，減少不必要的損耗。
5)降低電路損耗：通過軟開關(guān)技術(shù)、諧振電路等措施對電路進(jìn)行優(yōu)化，從而提高均衡效率。
4.4均衡拓?fù)溲芯空雇?/div>
目前，電池均衡技術(shù)的發(fā)展正處于上升時(shí)期，現(xiàn)有均衡拓?fù)洳粩啾桓倪M(jìn)和優(yōu)化，得到性能更加優(yōu)異的新型均衡拓?fù)洹?/div>
縱觀近兩年的研究成果，電池均衡拓?fù)湓诰饴窂絻?yōu)化、原理優(yōu)化、模塊化均衡及集成系統(tǒng)等方面均得到了不同程度的發(fā)展。
在均衡路徑優(yōu)化方面，開關(guān)電容的三角結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等拓?fù)涞奶岢?，不僅增加了均衡路徑，提高了均衡速度，還兼顧了拓?fù)涞膹?fù)雜度，但這類拓?fù)涞难诱剐云毡椴桓?，無法滿足長電池串均衡的需要。
在均衡原理優(yōu)化方面，變換器均衡與準(zhǔn)諧振電路原理相結(jié)合，能夠有效降低電路的開關(guān)損耗，但諧振電路增加了無源元件的數(shù)量，一定程度上增加了電路的成本和體積，且控制難度和電路復(fù)雜度也會有所增加。
隨著儲能電池技術(shù)逐漸向中、高功率應(yīng)用領(lǐng)域拓展，大容量電池組均衡系統(tǒng)對均衡拓?fù)涞目煽啃?、延展性、?jīng)濟(jì)性提出了更高的要求。在模塊化系統(tǒng)的研究上，傳統(tǒng)模塊化均衡系統(tǒng)在模塊內(nèi)和模塊間均需要設(shè)置均衡器，例如正反激變壓器組合均衡系統(tǒng)，雖然這在一定程度上提升了均衡效率，但系統(tǒng)成本和復(fù)雜性居高不下，因此，不少學(xué)者在簡化模塊化均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方面進(jìn)行了研究。Uno等人、Dam等人均通過無源器件連接相鄰電池模塊，從而降低了模塊化系統(tǒng)的復(fù)雜性，有利于實(shí)現(xiàn)電路的小型化，但均衡系統(tǒng)控制難度較大。Tavakoli等人通過串聯(lián)變壓器三級繞組實(shí)現(xiàn)了模塊化均衡拓?fù)涞暮喕?，但需要基于電壓傳感器的分布式控制技術(shù)。由此可見，模塊化均衡系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制難度存在一定矛盾，構(gòu)建低成本、易于控制、經(jīng)濟(jì)可靠的模塊化均衡系統(tǒng)仍需進(jìn)一步研究。
在集成系統(tǒng)的研究上，為進(jìn)一步降低電路成本和體積，Liu等人提出了由鈦酸鋰電池和超級電容器組成的集成儲能系統(tǒng)，電容模塊兼具均衡和儲能的功能，適用于電動汽車等領(lǐng)域。但對于面向電網(wǎng)的大容量電池組，集成均衡系統(tǒng)的性能、成本、體積、實(shí)現(xiàn)等方面仍難以兼顧。Qi等人通過集成極性開關(guān)和雙向DC/DC變換器組成集成級聯(lián)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了不同電壓極性的電池均衡，進(jìn)一步提高了均衡系統(tǒng)的可靠性和集成度，但其只適用于集中式電池均衡系統(tǒng)，無法滿足分布式系統(tǒng)的均衡需求。
基于均衡拓?fù)涞难芯楷F(xiàn)狀及其研究趨勢，未來電池均衡拓?fù)涞难芯靠蓮囊韵聨追矫嬲归_：
1)均衡方案組合優(yōu)化。通過主被動均衡電路組合、輔助均衡、分層均衡等組合均衡方案的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多種均衡方法互相“取長補(bǔ)短”，從而有效改善單一均衡導(dǎo)致的缺陷，實(shí)現(xiàn)兼具多種均衡方法優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合型均衡拓?fù)洹?/div>
2)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電路低損耗。對于電路元件固有的運(yùn)行損耗，通過電力電子技術(shù)、新型電路元器件材料等手段有效降低能量損耗，提高均衡電路的工作效率。例如移相諧振軟開關(guān)技術(shù)能夠減少開關(guān)應(yīng)力、降低開關(guān)損耗，由碳化硅或氮化鎵等材料構(gòu)成的寬頻帶隙器件能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)的耐壓、耐溫能力和更小的開關(guān)內(nèi)阻。
3)模塊化、層次化電池均衡優(yōu)化。相比于普通小容量串聯(lián)電池組，大容量電池組均衡系統(tǒng)一般具有多層次、大電流、高效率、集中調(diào)控等特點(diǎn)，可通過設(shè)置電池管理單元、電池組管理系統(tǒng)、電池陣列管理系統(tǒng)三層電池管理系統(tǒng)，分別對電池模塊內(nèi)、模塊間和電池系統(tǒng)相內(nèi)、相間的能量進(jìn)行均衡，以降低電池不一致程度，從而提高容量利用率，延長電池組的使用壽命。此外，可以通過比較不同數(shù)量模塊、不同層次均衡電路的性能，選擇最佳模塊數(shù)量和電路層次，從而實(shí)現(xiàn)長電池串均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步降低模塊化均衡系統(tǒng)的復(fù)雜性和控制難度，在簡化均衡拓?fù)涞耐瑫r(shí)設(shè)計(jì)易于操作和實(shí)現(xiàn)的控制策略，是未來模塊化均衡系統(tǒng)的發(fā)展方向。
4)均衡系統(tǒng)集成化。將均衡電路中的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線通過半導(dǎo)體工藝進(jìn)行集成和封裝，有利于進(jìn)一步縮小電路體積、降低電路成本，從而實(shí)現(xiàn)集成均衡電路的落地應(yīng)用和批量生產(chǎn)。
5結(jié)論
儲能電池技術(shù)為電動汽車、智能電網(wǎng)等行業(yè)提供了技術(shù)支持和發(fā)展可能。電池均衡問題作為電池技術(shù)的關(guān)鍵問題之一，一直以來受到廣泛關(guān)注和重點(diǎn)研究。本文系統(tǒng)地綜述了串聯(lián)鋰離子電池組均衡拓?fù)涞难芯窟M(jìn)展，并從橫向和縱向兩個(gè)角度進(jìn)行比較和分析。
在橫向比較上，基本均衡拓?fù)涞母黜?xiàng)性能不盡相同，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)適用于不同場合。被動均衡設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、控制簡單，但其均衡效果較差，一般用于小功率設(shè)備?；陔娙莸木夥椒ǜ鶕?jù)電壓差進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移，電路成本和體積均較??；基于電感的均衡方法則適用于SOC差異遠(yuǎn)大于電壓差異的儲能電池；基于變壓器的均衡方法會引起電路體積、成本、鐵芯損耗的增加，一般用于高負(fù)載電流的大型用電設(shè)備；基于變換器的均衡方法均衡效果最為可觀，但其復(fù)雜程度相對較高，實(shí)現(xiàn)難度較大。
在縱向分析上，通過比較均衡拓?fù)涓倪M(jìn)前后的特性可知，學(xué)者主要從均衡拓?fù)涞脑u價(jià)指標(biāo)出發(fā)，從增加均衡路徑、減小電路體積、降低成本、改善電路元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、降低電路損耗等角度對均衡拓?fù)溥M(jìn)行優(yōu)化，在均衡性能提高的同時(shí)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方式也在不斷變得復(fù)雜。
在儲能電池技術(shù)的未來研究中，電池均衡仍將扮演重要角色，在不同均衡拓?fù)涞倪x擇和設(shè)計(jì)上，將更趨于靈活化和智能化，實(shí)現(xiàn)更高水平的均衡效果，從而推動電池均衡技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。本文關(guān)于串聯(lián)鋰離子電池組均衡拓?fù)涞木C述和分析不僅對均衡拓?fù)涞难芯楷F(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，更為新型均衡拓?fù)涞倪x擇和設(shè)計(jì)提供一定的理論指導(dǎo)，有利于均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化與創(chuàng)新。
 
 文章來源：電氣與電子工程學(xué)院強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華中科技大學(xué)）
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