《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Delta型準(zhǔn)諧振開關(guān)電容的鋰電池組電壓均衡電路
2020年電子技術(shù)應(yīng)用第5期
文楚強(qiáng)，趙世偉
華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州510641
摘要： 基于開關(guān)電容的串聯(lián)電池組電壓均衡電路因其電路結(jié)構(gòu)簡單、均衡精度高等特點被廣泛研究。Delta型開關(guān)電容均衡電路，可以實現(xiàn)周期內(nèi)任意兩個不均衡電池單元之間的能量轉(zhuǎn)移，均衡速度快。通過加入諧振電感的方式，使得開關(guān)管工作在零電流開關(guān)模式，降低了開關(guān)管的開關(guān)損耗，還進(jìn)一步提高了電路的均衡速度。
中圖分類號： TM912
文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191421
中文引用格式： 文楚強(qiáng)，趙世偉. 基于Delta型準(zhǔn)諧振開關(guān)電容的鋰電池組電壓均衡電路[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2020，46(5)：97-101.
英文引用格式： Wen Chuqiang，Zhao Shiwei. Voltage equalization circuit based on delta-structured quasi-resonant switched-capacitor for lithium battery pack[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(5)：97-101.
Voltage equalization circuit based on delta-structured quasi-resonant switched-capacitor for lithium battery pack
Wen Chuqiang，Zhao Shiwei
School of Electric Power，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China
Abstract： The voltage equalization circuit of series-connected battery pack based on switched-capacitor is widely researched because of its simple circuit structure and high equalization precision. Delta-structured switched-capacitor equalizer can realize energy transfer between any two unbalanced-cells cycle by cycle, so it has fast balancing speed. In this paper, through the way of adding the resonant inductors, makes the switch work in zero current switching mode, reduce the switching loss, and further improve the speed of the circuit balancing.
Key words : voltage equalization；switched-capacitor；resonant inductor；zero current switching

0 引言

    鋰電池因其能量密度高、低自放電率等特點廣泛應(yīng)用于眾多儲能領(lǐng)域。但是鋰電池一般單體電壓較低，需要大量鋰電池進(jìn)行串并聯(lián)組合才能滿足不同的應(yīng)用場合。在生產(chǎn)制造過程中，鋰電池?zé)o法保持內(nèi)阻、容量等參數(shù)的一致性，從而在鋰電池組循環(huán)充放電的應(yīng)用中，單體電池電壓出現(xiàn)不一致的情況，并隨著充放電次數(shù)的增加而加重，使得某些電池單元過充或過放，這會對電池的壽命和可靠性造成影響[1-2]。因此，對于鋰電池組電壓均衡方法的研究具有重大的實際意義。

    電池電壓均衡方法主要分為主動型和被動型均衡兩類電路。被動型均衡電路主要通過能量耗散的方式進(jìn)行均衡，主動型均衡電路主要通過能量轉(zhuǎn)移的方式進(jìn)行均衡?；?a class="innerlink" href="http://ihrv.cn/tags/開關(guān)電容" target="_blank">開關(guān)電容的均衡電路具有均衡精度高、電路結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，本文主要研究開關(guān)電容型均衡電路。文獻(xiàn)[3]提出一種經(jīng)典的開關(guān)電容均衡電路，每兩個相鄰電池單體僅需一個電容，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的特點，但是該電路在一個周期內(nèi)只能實現(xiàn)相鄰不均衡電池單元的能量轉(zhuǎn)移。文獻(xiàn)[4-6]在經(jīng)典開關(guān)電容均衡電路的基礎(chǔ)上，通過額外增加開關(guān)電容回路來減少電池的均衡路徑，組成多層開關(guān)電容回路，加快了均衡速度。文獻(xiàn)[7]提出一種星型結(jié)構(gòu)的開關(guān)電容均衡電路，該電路的均衡速度與電池單元的數(shù)量無關(guān)，任意兩個電池單元之間的能量轉(zhuǎn)移只需要通過兩個開關(guān)電容回路。文獻(xiàn)[8-9]基于開關(guān)電容均衡電路結(jié)構(gòu)，通過加入諧振小電感的方式，使開關(guān)管工作在零電流開關(guān)模式，還可以進(jìn)一步加快電路的均衡速度。

    本文基于Delta型開關(guān)電容均衡電路，通過加入小的諧振電感，不僅可以使得開關(guān)管工作在零電流開關(guān)模式，改善電路的EMI特性，降低開關(guān)管的開關(guān)損耗，還可以進(jìn)一步提高均衡速度。




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作者信息:

文楚強(qiáng)，趙世偉

(華南理工大學(xué) 電力學(xué)院，廣東 廣州510641)

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