电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究(第1页)

  本文关键词：电动汽车电池组均衡系统设计及控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

摘要



当锂动力电池单体串联应用于纯电动汽车时，由于电池组内电池单体之间存在不一
致性，会造成电池组使用性能下降，其可用容量和寿命远低于单体电池，电池效能得不
到充分发挥，减少电动汽车的续驶里程，同时也增加了使用成本。而均衡管理模块作为
电池管理系统的重要功能模块，可通过实时监测电池组状态信息，根据相应的控制策略
对电池组进行均衡管理，，从而改善电池组不一致性在使用过程中造成的影响，提高电池
组容量利用率，增加续驶里程。

本文依托于某公司与吉林大学联合开发项目“动力电池管理系统开发与均衡技术研
究”，对项目中均衡技术相关内容展开研究。本文在国内外对电池组均衡技术研究充分
了解的基础上，以串联锂动力电池组为研究对象，着重研究均衡控制相对简单、均衡效
率高的均衡拓扑结构，及其相应的控制策略。

1
、从机理上对电池组产生不一致性的原因进行了分析，阐述电池组不一致性反映
在不同特性参数（电压、内阻、
SOC
）上的表现形式，对比分析以电压和荷电状态（
SOC
）
作为均衡变量的优缺点，最终确定以电压作为电池组在不同状态下的均衡变量。

2
、对比分析常见的均衡拓扑结构，从均衡速度、均衡效率及电路控制的难易程度
等方面对其进行了评价，选取基于反激式变压器的能量非耗散型均衡拓扑结构，对该拓
扑结构进行了参数设计，搭建均衡电路仿真模型，进行仿真调试及结构改进，确定在“削
峰”和“填谷”两种模式下的电路控制参数。

3
、为避免充电时间过长，系统因电池组放电电流不规律造成的均衡误判，提出了
充电和停车均衡两种均衡控制策略，两种状态下的均衡只在充放电末期进行，同时选取
电压极差作为均衡启闭的判断依据之一，根据电路要求和电池试验确定其阈值及电压门
限值。在
MATLAB/ Sim Power Systems
环境下搭建均衡系统仿真模型，对均衡控制策略
进行仿真验证。仿真结果表明，均衡控制策略能够实现快速均衡且可行有效。

4
、均衡系统总体架构采用“主-从”分布式，并完成对均衡系统各个模块的硬件电
路设计、元器件选型及系统软件设计。搭建台架试验平台，对“填谷”和“削峰”两种
模式进行实际调试，与仿真结果及系统设计指标进行对比分析，然后利用动力电池充放
电设备进行台架试验，结果表明该均衡系统能够实现单节电池与整个电池组间的能量传递，达到改善电池组单体电池间不一致性的目的。

关键词：
锂动力电池组，不一致性，均衡拓扑结构，反激式变压器，均衡控制策略


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2015-11-23 16:45

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