改进反激式开关电源的电池双向均衡系统
单位:西南交通大学机械工程学院; 西南交通大学汽车研究院
摘要:为了解决电池均衡系统在均衡过程中被充电电池自行放电现象,避免出现不合理电流产生能量损耗,提出了使用主控MOS管与辅控MOS管的改进的电池均衡系统,实现了均衡电路中各回路电流流向的精确控制;以反激式开关电源为核心原件,完成了双向均衡电路的设计。通过在Matlab/Simulink平台下建立完整的均衡系统模型,并建立调参模型作为辅助模型,来对所建立均衡系统进行仿真。研究结果表明,在一定初始条件下,1C充放电倍率下充电时间延长171.1s、放电时间延长143.1s,1/3C充放电倍率下充电时间延长731.2s、放电时间延长868.5s,证实了改进均衡系统的有效性与实用性。
引言
由于环境问题日益严重,电动汽车逐步进入人们的视野,并且成为逐渐成为各大高校与科研机构研究的热点,然而电池问题成为电动汽车普及最大的挑战。为了满足电动汽车正常行驶时的电压与能量需求,电动汽车电池大多由许多电池一起串并联而成。然而,这样做会产生许多问题,比如:木桶效应,加速老化等等。为了解决这些问题,就需要对电池组进行均衡管理。
针对电池均衡系统,国内外科学家也做了大量的工作来进行研究。文献提出了在单体电池两端并联电阻的被动均衡方法,通过电阻放电的方式对电池进行均衡,这种方法的优点是结构简单,然而均衡效率低。文献提出了基于斩波电路的主动均衡方法,通过斩波电路实现相邻电池单体之间电压的均衡,这类方法的优点是效率高,然而仅仅只能解决相邻单体之间电压的不一致问题。文献提出了基于多绕组变压器的均衡方法,可以利用电池组的电压给电池组内单体电池供电,解决了电池均衡的损耗和均衡效果不理想的问题,该均衡结构具有控制简单,效率高,速度快等优点,然而该方案在实际应用中变压器存在体积大,制作困难等缺点。
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