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改進(jìn)反激式開(kāi)關(guān)電源的電池雙向均衡系統(tǒng)

2018-09-17 18:53:39·  
　
為了解決電池均衡系統(tǒng)在均衡過(guò)程中被充電電池自行放電現(xiàn)象，避免出現(xiàn)不合理電流產(chǎn)生能量損耗，提出了使用主控MOS管與輔控MOS管的改進(jìn)的電池均衡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了均衡電路中各回路電流流向的精確控制；以反激式開(kāi)關(guān)電源為核心原件，完成了雙向均衡電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)在Matlab/Simulink平臺(tái)下建立完整的均衡系統(tǒng)模型，并建立調(diào)參模型作為輔助模型，來(lái)對(duì)所建立均衡系統(tǒng)進(jìn)行仿真。
作者：張露，胡廣地，張琦，鄧宇翔
單位：西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院； 西南交通大學(xué)汽車(chē)研究院


摘要：為了解決電池均衡系統(tǒng)在均衡過(guò)程中被充電電池自行放電現(xiàn)象，避免出現(xiàn)不合理電流產(chǎn)生能量損耗，提出了使用主控MOS管與輔控MOS管的改進(jìn)的電池均衡系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了均衡電路中各回路電流流向的精確控制；以反激式開(kāi)關(guān)電源為核心原件，完成了雙向均衡電路的設(shè)計(jì)。通過(guò)在Matlab/Simulink平臺(tái)下建立完整的均衡系統(tǒng)模型，并建立調(diào)參模型作為輔助模型，來(lái)對(duì)所建立均衡系統(tǒng)進(jìn)行仿真。研究結(jié)果表明，在一定初始條件下，1C充放電倍率下充電時(shí)間延長(zhǎng)171.1s、放電時(shí)間延長(zhǎng)143.1s，1/3C充放電倍率下充電時(shí)間延長(zhǎng)731.2s、放電時(shí)間延長(zhǎng)868.5s，證實(shí)了改進(jìn)均衡系統(tǒng)的有效性與實(shí)用性。

引言
由于環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，電動(dòng)汽車(chē)逐步進(jìn)入人們的視野，并且成為逐漸成為各大高校與科研機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn),然而電池問(wèn)題成為電動(dòng)汽車(chē)普及最大的挑戰(zhàn)。為了滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)正常行駛時(shí)的電壓與能量需求，電動(dòng)汽車(chē)電池大多由許多電池一起串并聯(lián)而成。然而，這樣做會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題，比如：木桶效應(yīng)，加速老化等等。為了解決這些問(wèn)題，就需要對(duì)電池組進(jìn)行均衡管理。

針對(duì)電池均衡系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)家也做了大量的工作來(lái)進(jìn)行研究。文獻(xiàn)提出了在單體電池兩端并聯(lián)電阻的被動(dòng)均衡方法，通過(guò)電阻放電的方式對(duì)電池進(jìn)行均衡，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，然而均衡效率低。文獻(xiàn)提出了基于斬波電路的主動(dòng)均衡方法，通過(guò)斬波電路實(shí)現(xiàn)相鄰電池單體之間電壓的均衡，這類(lèi)方法的優(yōu)點(diǎn)是效率高，然而僅僅只能解決相鄰單體之間電壓的不一致問(wèn)題。文獻(xiàn)提出了基于多繞組變壓器的均衡方法，可以利用電池組的電壓給電池組內(nèi)單體電池供電，解決了電池均衡的損耗和均衡效果不理想的問(wèn)題，該均衡結(jié)構(gòu)具有控制簡(jiǎn)單，效率高，速度快等優(yōu)點(diǎn)，然而該方案在實(shí)際應(yīng)用中變壓器存在體積大，制作困難等缺點(diǎn)。
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