动力电池主动均衡方案总结
锂电池均衡方案
被动平衡的方法是：在充电时，可以将导致小电池电压迅 速高涨的电流分流到旁路电阻。将不需要的充电电流分流 至电阻，以便让电阻耗散这些电流，就可以避免电池的过 充电。被动平衡的这一功率耗散功能可以将电池分流出来 的电流限定在某一范围内，从而使所有的小电池都充满电。
被动平衡方法的不足是：因为以功率耗散为手段，使一部 分平衡电流表现为热量，这样就使得锂电池组的充电效率 大打折扣，加大了制造锂电池的成本。另外，它也不能解 决锂电池组在放电和搁置状态时的电量失衡问题，因而， 如果想达到被动平衡的终极目的——锂电池组充放电的全 面平衡还需要采取进一步的措施，但这都会加大锂电池制 造成本。
锂电池放电的不平衡来源于三个方面：一是放电前状态的 不平衡，虽然通过被动平衡能使每个小电池都能得到充足 的电量，但由于小电池结构不同，部分小电池内部损耗大， 也可以说自放电大，从而造成一个锂电池组内的不同小电 池电量失衡。二是每个小电池的参数只能是接近（即使是 无限接近）而不能保证完全一致，参数接近度越高，则挑 选小电池花的费用就越大，从这个角度来说，每个小电池 的参数不尽相同。三是每个小电池有着不同的温度梯度， 小电池在不同的温度梯度内老化的速度不同。还有另一种 可能，相同的老化程度对每个小电池的要求是不一样的， 在同一温度下，有的老化快些，有的老化慢些。
ห้องสมุดไป่ตู้
热量管理系统可以保证被动平衡在放电状态下也有一定的 作用，但效果并不明显，且成本高，为了保证锂电池充放 电完全平衡，“被动平衡”方案在锂电池组制造中应运而 生。
锂电池组的被动平衡方案
动力锂电池有两种解决小的锂电池在电池组中不平衡状况的方案： 主动平衡与被动平衡。这里主要谈被动平衡方案。
放电电阻 电压检测
成本异动
被动平衡是针对锂电池充电状态而言的。它的前提是，在 对电池组充电前，电池组内的每个小电池存有不同的残余 电荷，这种不同是由电池的不同性能参数决定的，由于每 一个电池这种性能上的不同，有部分电池在电流冲动下会 因为自己的“弱势”而过充，形成过压。过压是对锂电池 的最大伤害，它会造成电池组的严重受损乃至无法再次使 用。
锂电池组均衡控制策略分析报告
锂电池组均衡控制策略分析报告锂电池组均衡控制策略分析报告1. 引言锂电池组是现代电动车、移动设备和可再生能源储存系统中最常用的能量存储装置。
然而，在使用过程中，由于电池组中的不同单体之间存在差异，会导致电池组的性能不均衡，从而降低了整个电池组的使用寿命和性能。
因此，实施均衡控制策略对于提高锂电池组的性能至关重要。
2. 均衡控制策略的意义均衡控制策略旨在通过调整电池组中各个单体之间的电压和电荷状态，使它们保持一致。
通过均衡控制，可以提高电池组的总体性能，延长电池组的使用寿命，并提高电池组的安全性能。
此外，均衡控制还可以最大化电池组的能量利用率，提高整个系统的能源效率。
3. 常用的均衡控制策略（1）被动均衡控制：被动均衡控制是通过串联电阻、二极管等被动元件来实现电池单体之间的均衡。
这种方法简单且成本低廉，但效果有限，特别是在大型电池组中。
（2）主动均衡控制：主动均衡控制是通过在电池组中添加控制电路和开关元件来主动调整电池单体之间的电压和电荷状态。
这种方法可以实现较高的均衡效果，并能够根据需要进行精确控制。
4. 均衡控制策略的实施步骤（1）电池组状态监测：首先需要对电池组中各个单体的电压和电荷状态进行实时监测，以了解其当前的状态。
（2）均衡控制算法设计：根据监测到的电池组状态，设计合适的均衡控制算法。
常用的均衡控制算法包括电压差控制、充放电平均等。
（3）均衡控制电路设计：根据设计好的均衡控制算法，设计出相应的均衡控制电路。
该电路需要能够根据算法进行调整，实现单体之间的均衡。
（4）均衡控制策略实施：将设计好的均衡控制电路与电池组连接，实施均衡控制策略。
在实施过程中，需要不断监测电池组的状态，并根据需要进行调整。
5. 均衡控制策略的效果评估实施均衡控制策略后，需要对其效果进行评估。
可以通过对电池组的总体性能、使用寿命和安全性能进行测试和分析来评估均衡控制的效果。
此外，还可以根据实际应用情况，对均衡控制策略进行优化和改进。
一文读懂动力电池BMS均衡功能
一文读懂动力电池BMS均衡功能动力电池BMS（Battery Management System）是一种专门用于管理和控制动力电池的系统。
它是电动车、混合动力车和其他电动设备中的关键部件之一、BMS负责监测、控制和保护动力电池，确保其工作在最佳状态下，提高电池的可靠性和性能。
在动力电池中，不同的电池单体往往存在着容量、内阻和电压等方面的差异。
这些差异会导致电池充放电过程中存在不平衡。
如果放置时间过长，电池之间的差异会进一步增大，最终导致电池的充电能力下降，甚至引起电池的过热和损坏。
因此，BMS的均衡功能就是为了解决这个问题。
BMS的均衡功能是通过调整电池之间的充电和放电差异，使得所有单体电池的电荷状态保持在一个相对平衡的水平上。
具体来说，均衡功能可以分为两个方面：主动均衡和被动均衡。
主动均衡是通过电池管理系统对电池进行监测和控制，根据电池的充电状态、温度等信息，智能地调整每个电池单体的充电和放电电流，以实现各个电池单体之间的电荷平衡。
这种均衡方式可以在电池的充电和放电过程中进行，并且可以根据实时的电池状态进行动态调整。
被动均衡是通过在电池组中增加均衡电阻或均衡电路来实现的。
当电池组的电压达到设定值时，均衡电路会对电池进行均衡操作，将电池组中电池单体之间的电荷进行均匀分配。
被动均衡主要是在电池组充电过程中进行，可以在电池组处于充电状态时，通过将电池组中过充电的电池单体的电荷转移到其他电池单体上，从而实现电池之间的均衡。
与传统的锂电池相比，动力电池具有更高的能量密度和更大的容量，在电动汽车和其他电动设备中得到广泛应用。
动力电池的均衡功能对于电池的性能和寿命至关重要。
只有通过合理的充放电控制，使电池组中的每个电池单体工作在相对平衡的状态下，才能充分发挥动力电池的优势。
总之，动力电池的BMS均衡功能是一项重要的技术，通过主动和被动两种方式来实现电池单体之间的电荷平衡。
它能够保证动力电池的性能和寿命，并提高电池的可靠性和安全性。
动力电池均衡策略
动力电池均衡策略 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-BMS均衡管理主要分为被动均衡（有损均衡）和主动均衡（无损均衡）。
电池模组中，随着使用每个电池单体的容量会产生差异性，容量大的总会浅充浅放，容量小的总会过充过放，造成容量大的衰减慢，寿命长，容量小的衰减快，寿命短，最终导致电池模组的寿命缩短。
均衡的目的则是减少这种差异性，保持电池的一致性。
一、被动均衡：通过能量消耗，限制电压最高的电池单元的充电电流，来实现和电压较低的电池单元的充电平衡。
特点：控制简单，电路体积小，浪费能量。
一种被动均衡策略：1、均衡只有在充电状态才开启（主机下发充电状态）；2、均衡只有在受到主机下发的均衡开启命令时才开启；3、如果从机与主机通讯中断立即关闭均衡；4、从机的最低电压大于2.7V；5、需要开启均衡的电池其电压需大于均衡开启电压3.55V（可配）；6、从机需均衡的单体与该从机最低电压的差值必须大于均衡开启最小压差（20mv可配）；7、从机单节电池需要开启均衡的单体电压与该从机所有电池最低电压的电压差值必须小于开启最大压差（800mv可配）才能开启均衡；8、电池组最高温度必须小于开启最高温度才能开启均衡；9、电池组未出现过充状态。
以上条件需同时满足；如果从机配置为整体均衡，且主机下发均衡参考电压（默认为平均电压），则将上述策略的从机所有电池最低电压换成主机下发的参考电压（程序默认使用整体均衡）。
二、主动均衡：通过能量补充，补充电压最低的电池单元的充电电流，来实现和电压较高的电池单元的充电平衡。
特点：需从外部补充能量，给BMS供电的DCDC功率要大；一种主动均衡策略：1、均衡只有在收到主控模块下发的均衡开启命令和充电信号室内才开启，连续10秒接收到开启命令和充电信号才开启均衡；2、如果从机与主机通讯中断（判断本从机与主机中断延时30S±5S）立即关闭均衡；3、从机的开启均衡最低电压必须大于均衡开启电压2.8V（可配置），持续5S；4、采集模块电池最低电压与从控所有电池最高的电压差值在800mv（可配）和20mv（可配）之间，且持续5S，才开启均衡；5、电池组需均衡的单体电压小于单体过充保护值；6、电池组最高温度低于开启最高温度才能均衡；7、电池组未出现过充状态。
动力电池组的均衡控制和管理
电池的效率指电池的充放电效率或能量输出效率,本文指后者.对于电动汽车,续驶里程是最重要指标之一,在电池组电量和输出阻抗一定的前提下,根据能量守恒定律,电池组输出的能量转化为两部分,一部分作为热耗散失在电阻上,另一部分提供给电机控制器转化为有效动力,两部分能量的比率取决于电池组输出阻抗和电机控制器的等效输入阻抗之比,电池组的阻抗越小,无用的热耗就越小,输出效率就更大.
10寿命
单体电池寿命定义和测试程序已被人们普遍接受并形成许多标准,测试寿命时,可保证不过充、过放,也就不会提前失效,与单体不同,电池组的寿命测试目前的做法不科学,在一定程度上限制了动力锂电池的实用化进程.提供者强调每只电池的电压不可超越规定的限值,电池组的寿命应该是各单体电池寿命的最小者,其值应该与单体平均寿命相差不会太多,测试人员模拟电池组使用情况,用对单体电池相同的方法测试寿命,电压限值取单体电压限值与数量乘积,实际限制的是单体平均电压,组内单体电压有低有高,对于几十只、上百只的电池组,电压、容量、内阻的差异性总是客观存在的,过充过放无法避免,并且一旦发生相关电池将很快报废,因此就出现专家组测试的电动汽车动力电池组的寿命还没有突破过百次.
6荷电
电池还有多少电量,又称剩余电量,常取其与额定容量或实际容量的比值,称荷电程度.是人们在使用中最关心的、也是最不易获得的参数数据,人们试图通过测量内阻、电压电流的变化等推算荷电量,做了许多研究工作,但直到目前,任何公式和算法都不能得到统计数据的有效支持,指示的荷电程度总是非线性变化
7容量
电池在充足电以后,开始放电直到放空电为止,能输出的最大电量.容量与放电电流大小有关,与充放电截止电压也有关系,故容量定义为小时率容量,动力电池常用1小时率(1C)或2小时率(0.5C)容量.电池在化成之前材料的活性不能正常发挥,容量很小,化成过程开始后,电池进入其生命期,在整个生命期里,电池的活化和劣化过程是一个问题的两个方面,初期活化作用处于主导地位,电池容量逐渐上升,以后,活化和劣化作用都不明显或相当,后期,劣化作用显著,容量衰减,规定容量衰减到一定比例(60%)后,电池寿命终结.
锂电池组主动均衡控制策略
锂电池组主动均衡控制策略随着电动汽车的快速发展和智能电网的建设，锂电池作为一种重要的能量储存装置，其安全性、可靠性和寿命等方面的要求也越来越高。
而锂电池组主动均衡控制策略正是为了解决锂电池组在使用过程中容易出现的不均衡问题而提出的一种控制方法。
锂电池组是由多个单体电池串联组成的，每个单体电池在容量、内阻、电压等方面都有一定的差异。
在使用过程中，由于充放电不均衡、内阻差异、温度不一致等原因，锂电池组中的单体电池之间会出现电压差异，进而影响整个电池组的性能和寿命。
因此，锂电池组主动均衡控制策略的出现可以有效解决这个问题。
锂电池组主动均衡控制策略的核心思想是通过控制电流的流动，将电池组中电荷不均衡的部分转移到电荷较低的单体电池上，以达到均衡电池组电荷的目的。
具体而言，锂电池组主动均衡控制策略可以分为两种方式：有源均衡和无源均衡。
有源均衡是指通过外部电路和控制器来主动调节电池组中的电流分布。
其中一种常用的有源均衡方法是采用电流源控制电池组中的电流流动，通过调整电流源的输出，使电流在电池组中均匀分布，从而实现电池组的均衡。
这种方法具有均衡效果好、控制精度高等优点，但同时也存在成本高、能量利用率低等缺点。
与有源均衡相对应的是无源均衡，无源均衡是通过改变电池组内部的电路结构，使电流在电池组中自然地流动，以实现电池组的均衡。
无源均衡方法包括串联阻容、串联变流等技术，通过改变电池组内的电路参数，使电流在电池组中自动分布，达到均衡的效果。
相比于有源均衡，无源均衡的成本较低，但均衡效果和控制精度可能会有所降低。
除了有源均衡和无源均衡，还有一种常见的锂电池组主动均衡控制策略是基于电压调整的方法。
该方法通过调整电池组中每个单体电池的充电和放电电压，使电池组中的电压保持在一个较小的范围内，从而达到均衡电池组电荷的目的。
这种方法的优点是控制简单、成本低，但均衡效果相对较差。
在实际应用中，锂电池组主动均衡控制策略可以根据具体的应用场景和要求进行选择和调整。
动力电池系统均衡功能详解
动力电池系统均衡功能详解1.简介动力电池均衡主要用于对电池组单体电压的采集，并进行单体间的均衡充电使组中各电池达到均衡一致的状态。
目前主要有主动均衡和被动均衡两种均衡方式。
也可称之为无损均衡和有损均衡。
主动均衡和被动均衡都是为了消除电池组的不一致性，但两者的实现原理可谓是截然相反。
因为也有人把依靠算法由BMS主动发起的均衡都定义为主动均衡，为避免歧义，这里把凡是使用电阻耗散能量的均衡都称为被动均衡，凡是通过能量转移实现的均衡都称为主动均衡。
2.不一致性2.1第一类不一致性在制造过程中，由于工艺水平使电池极板厚度、微孔率、活性物质的活化程度等存在微小差别，使单体产生不一致性，这种不一致性称为第一类不一致性。
这种电池内部结构上的不一致性就会使同一批次出厂的同一型号电池的电压、容量、内阻等不可能完全一致，同一批次电池容量有一定的离散性。
如：假设#1, #2 和 #3三支100AH串联电池的实际容量分别为95AH, 100AH, 105AH, 即存在第一类不一致性，容量差异为10AH; 三支电池的初始电量为均为 60AH, 此情况下纯粹由第一类不一致性导致的SOC最大差异将为9%（充放电末端达到最大值），SOC 最小差异为5%左右。
图1图2充电时#1电池先达到截至电压,充电终止;放电时三支电池几乎同时达到截至电压,放电终止;电池组的充放电能力受容量最小单体(#1)制约, 实际只有95AH。
2.2第二类不一致性第二类不一致性：纯粹由各个单体电池初始电量差异导致的不一致性。
第二类不一致性不依赖于第一类不一致性存在。
电池组在实际应用过程中因为内阻差异、自放电率差异等原因，第二类不一致性会从无到有，从弱到强。
假设#1, #2 和 #3三支串联电池的实际容量均为100AH,即不存在第一类不一致性;三支电池的当前电量为55AH, 60AH, 65AH,由此导致的SOC差异为10% ，电量最大差异10AH。
图3图4充电时#3电池先达到截至电压,充电终止;放电时#1先达到截至电压,放电终止;电池的实际容量是100AH,然而充放电能力实际只有90AH。
车载动力锂电池组主动均衡系统设计
（1）主动均衡主控部分：均衡主控部分负责对各单体电压信息的处理、均衡策略管理、与均衡模块化部分通信和PWM控制信号产生及驱动。
（2）主动均衡模块组部分：均衡模块组由N个均衡模块单元构成，每个均衡模块单元与其对应的单体电池并接。均衡模块单元由一个反激变压器和两个开关管构成。
车载动力锂电池组主动均衡系统设计
摘 要： 锂电池单体的不一致性通常会导致电池组寿命下降，甚至影响电池安全性能，因此锂电池组均衡系统十分重要。通过对现有均衡技术的分析，设计了一种能量双向转移型的车载动力锂电池组主动均衡系统。详细分析了该方案的设计原理，并通过实验对所提出的均衡电路进行了分析与论证。结果表明，该方案结构简单，均衡效率高，能有效地提高锂电池单体的一致性，提升了锂电池组的使用效率。
3 结论
通过分析现有均衡技术，本文设计了一种能量双向转移型主动均衡系统。该方案通过反激变换电路实现，采用多变压器法均衡拓扑结构，使得电荷能量在单体间和模块间高效传递。由实验可以得出，该均衡系统能有效提高电池单体间和电池模块间的一致性，从而延长动力电池的使用寿命，增加电动车的单次行驶里程，提高了锂离子电池组的利用率。
图3为均衡模块组电路。均衡主控模块通过均衡策略控制各均衡单元MOSFET管的导通顺序，从而实现能量转移型双向型能量变换。能量从电压较高单体通过变换直接传递到电压较低单体。
例如：当检测到CELL1的单体电压较高，CELL3电压较低。此时开启均衡功能，实现能量由CELL1转移至CELL3。首先，S11导通，S12断开，放电电流Id从CELL1正极经T1原边绕组流到CELL1负极，T1原边绕组储存能量；经过设定时间t1之后，S11断开，S12导通，储存在T1原边绕组的能力耦合至T1副边；经过设定时间t2后，S32导通，此时T1副边绕组储存的能量传递于T3副边绕组；经过设定时间t3后，S12断开，S32断开，S31导通，储存在T3副边绕组的能量耦合至T3原边，给单体电压较低的CELL3补电，如此实现能量从CELL1转移到CELL3。
动力电池主动均衡系统设计与实现
动力电池主动均衡系统设计与实现摘要：本文基于动力电池组容量不均衡的问题，提出了一种动力电池主动均衡系统设计方案，该系统采用了一种新颖的电流控制策略，可实现快速、高效、准确地实现电池之间的能量转移，从而实现电池容量的均衡。
系统通过对电池组中每个电池的电压、电流、温度等参数进行实时监测和控制，确保电池的安全稳定运行。
通过实验验证，该系统具有较强的均衡能力和高效的均衡速度，可为电动汽车电池管理系统提供一种新的均衡解决方案，为电动汽车的推广应用提供有力保障。
关键词：动力电池；主动均衡；电流控制策略；能量转移；安全运行。
一、前言动力电池是电动汽车的重要组成部分，也是影响电动汽车性能和续航里程的关键因素之一。
电动汽车的发展离不开动力电池技术的不断提升和完善。
然而，由于电池本身的特点，如阻抗、寿命、环境等因素的影响，电池组容量不均衡的问题成为影响电动汽车性能和寿命的重要障碍。
为了解决电池组容量不均衡问题，目前常用的方法是采用被动均衡和主动均衡两种方式。
被动均衡是指在电池组充电或静置状态下，通过电池内阻、电池间电压差等自身因素实现的均衡。
被动均衡的优点是成本低、无需外部干预，但其均衡速度较慢，无法实现对电池的精确控制。
主动均衡是指通过外部控制方式，主动调节电池组中每个电池的充放电情况，实现电池能量转移和容量均衡的过程。
主动均衡的优点是均衡速度快、均衡效果好、能够实现对电池的精确控制，但其成本相对较高。
本文基于上述背景，提出了一种电动汽车动力电池主动均衡系统的设计方案，该系统通过引入一种新颖的电流控制策略，实现了快速、高效、精确地实现电池间的能量转移，从而解决了动力电池组容量不均衡的问题。
下文将详细介绍系统的设计原理和实现过程，并通过实验验证系统的可行性和有效性。
二、系统设计原理电动汽车动力电池主动均衡系统的核心包括能量转移回路、控制器和监控系统三部分。
其中，能量转移回路通过电路连接电池组中的每个电池，实现电池之间的能量转移。
动力电池组均衡方法研究综述
动力电池组均衡方法研究综述发布时间：2021-10-14T02:12:54.258Z 来源：《科学与技术》2021年16期作者：于轲轲余潜[导读] 电动汽车迅猛发展的情势下，对动力电池性能提出了更高要求于轲轲余潜中国电子科技集团公司第二十八研究所江苏南京210007摘要：电动汽车迅猛发展的情势下，对动力电池性能提出了更高要求。
电池均衡可以有效减小各电池单体之间的差异性、提高电池组的综合性能以及延长电池组的使用寿命。
本文介绍了电池均衡的研究背景及意义，重点对耗散式均衡和非耗散式均衡展开分析，指出当前均衡方法存在的问题，以及新的均衡技术研究的迫切性。
关键词：电动汽车；动力电池；电池均衡1 研究背景及意义能源的紧缺和环境的恶化愈演愈烈，危及人类赖以生存的家园，成为亟待解决的全球性问题[1]。
发展新能源是解决问题的重要手段，电动汽车（Electric Vehicles，EVs）使用电池作为动力源，具有节约不可再生能源、对环境友好等特点，已经成为全球各国研究发展的重点[2]。
电动汽车对于电池性能的要求比较高，动力电池单体一般经串并联连接成电池组后，才能满足电动汽车的驱动动力以及续航里程等要求。
动力电池单体制造过程中的微小差异，特别是在工作过程中环境温度、充放电倍率的不同，导致了电池组中电池单体之间不一致性越来越大，极大的降低了整个电池组的可用容量、缩短了电池组的使用寿命[3]。
电池均衡是解决电池不一致性问题，延长电池组使用寿命的重要手段[4]。
2 均衡方法分析电池均衡的主要目标是平衡串联电池组内所有电池的能量，保障电池组内电池在工作时电池之间电量的差异能够在安全范围内，是改善串联电池组不一致性，提升电池组可用容量、寿命和安全性的关键手段[4]。
根据能量的流动方式，电池均衡方法又分为两大类：耗散式均衡和非耗散式均衡[5]。
2.1 能量耗散式基于电阻的耗散式均衡方法是通过把每个电池并联一个电阻分流，如图1.1所示为四节串联电池耗散式均衡结构图，电池组中能量较高的电池通过电阻释放能量以达到电池组的均衡。
充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法
充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法1. 引言1.1 研究背景动力电池组是电动汽车的重要组成部分，具有储能、传递能量和改善动力性能等功能。
在电动汽车充电过程中，由于动力电池组内各单体电池的性能不同、寿命不同等原因，可能会导致电池组中部分电池的充电状态和容量存在较大的差异，从而影响整个电池组的性能和寿命。
为了解决这一问题，研究人员提出了动力电池组分布式主动均衡控制方法。
该方法可以对电池组中各个单体电池进行监测和调节，以实现电池之间的能量和功率均衡，提高电池组的利用效率和寿命。
目前，国内外研究人员已经开展了相关研究工作，通过不同的控制策略和优化方法，取得了一定的成果。
由于电池特性、充电环境等因素的影响，仍然存在一些问题需要解决。
本文旨在研究充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法，探讨不同的控制策略和优化方法，以提高动力电池组的性能和寿命，为电动汽车的发展提供更好的支持。
1.2 研究意义动力电池组分布式主动均衡控制方法是目前电动汽车领域里的研究热点之一。
这项技术的引入，能够有效提升电动汽车的性能表现以及续航里程，为电动汽车的发展带来新的推动力。
动力电池组是电动汽车的核心部件，其性能直接关系到整车的运行效率和安全性。
采用分布式主动均衡控制方法可以实现对电池组内各单体或模块之间的能量分配和均衡，避免因个别单体充放电不均衡而导致整体电池性能下降的情况。
充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法还可以有效延长电池组的使用寿命，减少电池的老化速度，降低电池更换成本，为用户提供更加经济和可靠的使用体验。
研究开发充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法具有重要的意义，可以促进电动汽车行业的发展，推动新能源汽车的普及与推广。
1.3 研究目的研究目的是为了探索充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法，提高电池组的充电效率和减少充电过程中的能量损耗。
通过研究，我们希望能够找到一种有效的控制策略，实现动力电池组内单体电池之间的主动均衡，避免因单体电池之间差异性导致的过充或过放现象，延长电池组的寿命，提高整体性能和安全性。
一种实现动力锂电池组充放电管理的主动均衡方案
传 递仅 能在 ６节 电池 内实现 ，否 则均 衡效 率会 大大 降低 。
３ 基 于 变 压 器 架 构 的 新 型
都 能够 充 满 ，放 电时 每节 电池 都 能放至 最 低 的极 限 ，充放 电过 程 中每 节 电池也 能够 保持 相 同 的 电
流 向问题 ，因此 只能 在相 邻 的两
Ｉ ａ ，通 过 接在 电池 组上 的绕组 ｋ－ ￣， Ｉ
可 以把 电池 组 的能量 转移 到 该节 电池 上 （ 济 贫 ” ，这 个过 程 我 “ ）
多 余 的 能 量 是 作 为 热 量 释 放 掉 的 ，使得 整 个 系统 的效率 低 、功 耗 高 。 目前 ，国 际 上 主 要 的 Ｉ Ｃ 供 应 商所 提供 的 方案 基本 上是 采 用 这种 均衡 方案 。被 动均 衡模 式
压 ，使 电池 组 的每 个节 电池 真正 做到 “ 同生共死 ” 。另外 ，在 电池
已经 不能代 表 动 力锂 电池 均衡 技
术 的主流 发展 方 向 ［ 。 １ ］ ２ ２ 主动 均衡 ．
节 之 间转移 能 量 。这 种 “ 鼓传 击
花 ” 的 方式来 实 现 ，使得 能 量 的
们 称 之 为底部 均衡 法 。 因此 ，该 方案 可 以完整 地 实现 在充 电和 放
方 法。其 基 本工作 原 理如 图 ２所
会导 致 电池单 元充 电与放 电速 率
的不 同。 当 它们 串联 在 一起 组成
近于 零 ，导 致失效 。 因此 ，为 了
提高整个 电池组的寿命 ，如何均
衡 这 些 老 化 较 快 的 申池 单 元 也， ． 是
新能源汽车电池管理系统主动均衡分析
新能源汽车电池管理系统主动均衡分析摘要：新能源电动汽车电池作为主动力，其使用寿命直接影响到汽车的安全与稳定，在实际的应用过程中，电池往往受到温度以及环境的影响，电池管理系统具有积极的意义。
本文从新能源汽车电池管理的意义出发，以某单片机为例，深入探究了新能源汽车电池管理系统主动均衡设计，将变压器作为能量转移媒介，达到电池与电池之间的电量均衡的目的，希望为相关人员提供参考。
关键词：新能源汽车；电池管理系统；主动均衡引言：在新时代发展背景下，环保、绿色理念深入人心，新能源电动企业前景广阔。
在发展过程中电池成为制约新能源汽车产业化发展的重要影响因素。
为有效提升电池的使用效率，为企业发展提供动力和支持，需要注重电池的应用效果，电池管理系统作为现代化的电池管理方式，能够保证电池性能的同时，为新能源汽车的可持续发展奠定基础。
1新能源汽车电池管理的意义作为新能源电动汽车的主要动力，电池具有重要的意义和作用。
现阶段，电池一般可分为化学、物理、生物三种。
从化学成分来说，主要分为磷酸铁锂电池、三元锂电池以及石墨烯电池。
其中，磷酸铁锂电池的成本较低，能够长时间使用，在当前多数的新能源电动汽车中应用较为广泛，但同时，由于磷酸铁锂电池耐温性低且受到区域和季节的影响较大。
三元锂电池的具有较高的能量密度，自身性能也更优越，但该类电池在高温状态下容易出现不稳定问题，一旦温度高于220℃，电解液会短时间内燃烧完全，出现爆燃问题，带来一系列的安全隐患，甚至引发安全事故。
石墨烯电池坚固性较强，受温度等外界环境影响不大，但成本高，因而无法进行广泛使用。
随着电池技术水平的不断提高，通过分析研究得出，当电池长时间在充电或放电状态下时，容易影响电池的正常使用，造成电池容量降低。
电池使用频率的增加，容量也随之减少，品牌的不同，电池的容量变化也并不相同。
通常情况下，新能源电动汽车是通过多个电池相互串联在一起形成电池包为汽车供电。
电池组形成电池模块后再由电池模块进行串联形成电池包。
动力电池组充电过程中主动均衡策略研究_概述说明
动力电池组充电过程中主动均衡策略研究概述说明1. 引言:1.1 概述随着电动汽车的不断发展和普及，对于动力电池组充电技术的研究也日益引起人们的关注。
在动力电池组的充电过程中，由于各个单体电池之间的差异性和使用后老化程度不同，容易出现单体之间不均衡的情况。
这种不均衡状态可能导致充电效率低下、寿命缩短甚至是安全隐患等问题。
因此，针对动力电池组充电过程中存在的主动均衡问题进行研究具有重要意义。
1.2 文章结构本文旨在探究动力电池组充电过程中的主动均衡策略，并提供针对该问题的解决方案。
文章结构主要分为五个部分：引言、动力电池组充电过程中主动均衡策略研究、主动均衡策略设计与优化方法、实验验证与性能评估以及结论与未来工作展望。
1.3 目的本文旨在综述和总结动力电池组充电过程中主动均衡策略的研究现状，探讨相关问题，并设计与优化合适的主动均衡策略。
通过实验验证和性能评估，提供可行的解决方案，并给出对未来工作的展望。
本文旨在为动力电池组充电过程中主动均衡策略研究提供有价值的参考和启示。
2. 动力电池组充电过程中主动均衡策略研究2.1 充电过程概述在动力电池组的充电过程中，由于不同单体之间的不均衡性质，充电后会导致容量差异扩大，进而降低整个电池组的性能和寿命。
因此，开发一种有效的主动均衡策略对于确保电池组的正常运行和延长其使用寿命至关重要。
2.2 主动均衡策略的定义和原理主动均衡策略是通过控制充电过程中各个单体之间的能量转移来实现容量均衡。
其原理是在充电开始前为每个单体分配一个目标值，并根据实时监测到的单体SOC（State of Charge）情况进行控制操作，将能量从SOC较高的单体转移到SOC较低的单体，以达到最终所有单体SOC趋近于目标值并保持在一个合适范围内的效果。
2.3 相关研究现状和问题当前针对动力电池组主动均衡策略研究已经取得了一定进展。
一些传统方法如平均模型策略和传统均衡策略已经被提出并应用于实践中，但存在一些问题。
充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法
充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法【摘要】本文介绍了一种充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法。
在首先介绍了背景知识，指出动力电池组均衡控制的重要性，随后阐述了该研究的意义以及当前研究现状。
在正文中，详细阐述了动力电池组分布式主动均衡控制方法的概述和原理，介绍了充电模式下的均衡控制策略，并列举了分布式主动均衡控制方法的优势。
通过实验验证及结果分析，验证了该方法的有效性。
结论部分总结了充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法的有效性，并展望了未来的研究方向。
本文的研究成果为动力电池组均衡控制提供了新的思路和方法，具有一定的理论和实际意义。
【关键词】动力电池组、分布式主动均衡控制、充电模式、算法原理、策略、优势、实验验证、结果分析、有效性、未来研究方向、总结1. 引言1.1 背景介绍随着电动汽车的普及和发展，动力电池组在车辆运行中扮演着至关重要的角色。
由于电池单体之间存在容量、内阻等差异，以及受到温度、充放电循环等因素的影响，动力电池组内往往存在着电压和容量不均衡的问题。
这会导致电池组的性能下降，影响车辆的续航里程和安全性。
如何实现动力电池组的均衡，提升电池组的整体性能成为当前研究的热点之一。
传统的均衡方法主要采用被动均衡装置，如均衡电路、均衡电阻等，对电池组进行passively 的均衡。
这些方法存在效率低、成本高、无法实时调整等问题，难以满足动力电池组日益增长的需求。
近年来，分布式主动均衡控制方法逐渐受到研究者的关注。
该方法通过智能控制算法，实现电池组内部的动态均衡，提升电池组的整体性能。
在充电模式下，动力电池组分布式主动均衡控制方法正逐渐成为研究的热点，为电动汽车的发展注入新的活力。
1.2 研究意义充电模式下动力电池组分布式主动均衡控制方法的研究意义在于，针对当前电动车充电过程中存在的动力电池组内部不均衡问题，提出了一种新的均衡控制方法。
通过分布式主动均衡控制方法，可以实现对动力电池组内各单体之间的能量分布进行精准控制，有效提高了整个动力电池组的性能和寿命。
动力电池主动均衡方案总结
项目：纯电动中型公务客车研发及示范动力电池组主动均衡方案合工大: 安凯:编制：校对：校对：审核：审核：批准：合肥工业大学2015年11月15日目录1 背景 (1)2 均衡变量的选择 (2)2.1 以开路电压作为均衡变量 (2)2.2 以工作电压作为均衡变量 (2)2.3 以SOC作为均衡变量 (3)2.4 以剩余可用容量作为均衡指标 (3)3 主动均衡方案 (4)3.1 基于电容式均衡拓扑结构 (4)3.1.1 基于单电容均衡拓扑结构 (4)3.1.2 基于多电容均衡拓扑结构 (5)3.2 基于电感式均衡电路 (6)3.2.1 基于单电感均衡结构 (6)3.2.2 基于多电感均衡结构 (7)3.3 基于单绕组和多绕组变压器的均衡电路 (7)3.3.1 基于单绕组变压器均衡结构 (7)3.3.2基于多绕组变压器均衡结构 (8)3.4 基于DC/DC变换器式均衡策略 (9)3.4.1 基于Buck变换器均衡结构 (9)3.4.2基于Buck-Boost变换器均衡结构 (10)3.4.3 基于CUK变换器均衡结构 (10)4 均衡拓扑结构总结 (11)5 均衡策略选择 (13)5.1 最大值均衡法 (13)5.2 平均值及差值比较均衡策略 (13)5.3 模糊控制法 (14)6 动力电池组均衡技术总结 (14)1 背景随着动力电池在电动汽车动力系统中的广泛应用，逐渐暴露出一系列诸如耐久性、可靠性和安全性等方面的问题。
电池成组后单体之间的不一致是引起这一系列问题的主要原因之一。
由于电动汽车类型和使用条件限制，对电池组功率、电压等级和额定容量的要求存在差别，电池组中单体电池数量存在很大的差异。
即使参数要求相似，由于电池类型不同，所需的电池数量也存在较大的差别。
总体看来，单体数量越多，电池一致性差别越大，对电池组性能的影响也越明显。
车载动力锂离子电池成组后，电池单体性能的不一致严重影响了电池组的使用效果，减少了电池组的使用寿命。
动力电池系统主动均衡典型方法
动力电池系统主动均衡典型方法我们时常会听到这样的言论，日本电池好，国内电池差一些。
这里所指重要一点，是电池单体之间的一致性，对于车辆续航，容量是最直接最重要的参数，因此一致性就主要的指向了容量。
容量是个不能短时间直接测量得到的参数，根据经验，人们发现，单体电芯容量跟它的开路电压有一一对应的关系。
因此，考察已经装车运营的系统中电池一致性的眼光最终落在电芯电压上。
单体电压是直接测量值，可以实时在线测量，这都使它成为衡量系统电芯一致性水平的有利条件。
不单如此，常见BMS管理策略中，把单体电压值作为触发条件的情况还有放电终止条件，充电终止条件等等。
处于这样位置的一个参数，单体电压一致性差异过大，则直接限制了电池包充电电量和放电电量。
基于此，人们用电池均衡方法解决已经处于运营状态的电池组单体电压差异过大问题，来提高电池组容量。
从而也就可以做出，均衡手段延长了续航里程，延长了电池使用寿命之类的推论。
文献中的一幅图很形象的说明了主动均衡的原理。
从这里可以看出，我们的均衡并非很理想，只是暂时没有更好的办法。
我们通常把能量消耗型均衡叫做被动均衡，而把其他均衡称为主动均衡。
而对系统进行人为干预的，虽然经常不被理论讨论，但在实际应用中却不可或缺的，单体充电均衡，就是人工单独给电压过低电芯充电的解决不一致问题的方式。
主动均衡的具体实施方案有很多种，从理念上可以再分成削高填低型和并联均衡型两大类。
通常被质疑主动均衡影响电池寿命的，特指削高填低这类主动均衡。
汇总几种典型主动均衡电路在下面。
削高填低，就是把已经电压高的电芯的能量转移一部分出来，给电压低的电芯，从而推迟最低单体电压触及放电。
截止阈值和最高单体电压触及充电终止阈值的时间，获得系统提升充入电量和放出电量的效果。
但是在这个过程中，高电压单体和低电压单体都额外的进行了充放。
我们都知道，电池的寿命被称为“循环寿命”，仅仅就这颗电芯来说，额外的充放负担会带来寿命的消耗是一个确定的事，但对电池包系统而言，总体上是延长了系统寿命还是降低了系统寿命，目前还没有看到明确的实验数据予以证明。
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项目：纯电动中型公务客车研发及示范动力电池组主动均衡方案合工大: 安凯:编制：校对：校对：审核：审核：批准：合肥工业大学2015年11月15日目录1 背景 (1)2 均衡变量的选择 (2)2.1 以开路电压作为均衡变量 (2)2.2 以工作电压作为均衡变量 (2)2.3 以SOC作为均衡变量 (3)2.4 以剩余可用容量作为均衡指标 (3)3 主动均衡方案 (4)3.1 基于电容式均衡拓扑结构 (4)3.1.1 基于单电容均衡拓扑结构 (4)3.1.2 基于多电容均衡拓扑结构 (5)3.2 基于电感式均衡电路 (6)3.2.1 基于单电感均衡结构 (6)3.2.2 基于多电感均衡结构 (7)3.3 基于单绕组和多绕组变压器的均衡电路 (7)3.3.1 基于单绕组变压器均衡结构 (7)3.3.2基于多绕组变压器均衡结构 (8)3.4 基于DC/DC变换器式均衡策略 (9)3.4.1 基于Buck变换器均衡结构 (9)3.4.2基于Buck-Boost变换器均衡结构 (10)3.4.3 基于CUK变换器均衡结构 (10)4 均衡拓扑结构总结 (11)5 均衡策略选择 (13)5.1 最大值均衡法 (13)5.2 平均值及差值比较均衡策略 (13)5.3 模糊控制法 (14)6 动力电池组均衡技术总结 (14)1 背景随着动力电池在电动汽车动力系统中的广泛应用，逐渐暴露出一系列诸如耐久性、可靠性和安全性等方面的问题。
电池成组后单体之间的不一致是引起这一系列问题的主要原因之一。
由于电动汽车类型和使用条件限制，对电池组功率、电压等级和额定容量的要求存在差别，电池组中单体电池数量存在很大的差异。
即使参数要求相似，由于电池类型不同，所需的电池数量也存在较大的差别。
总体看来，单体数量越多，电池一致性差别越大，对电池组性能的影响也越明显。
车载动力锂离子电池成组后，电池单体性能的不一致严重影响了电池组的使用效果，减少了电池组的使用寿命。
造成单体电池问差异的因素主要有以下三方面：（1）电池制作工艺限制，即使同一批次的电池也会出现不一致；（2）电池组中单体电池的自放电率不一致；（3）电池组使用过程中，温度、放电效率、保护电路对电池组的影响会导致差异的放大。
因此均衡系统是车载动力锂电池组管理系统的关键技术。
从电池集成和管理方面来看，主要可以从两个方面来缓解电池不一致带来的影响：成组前动力电池的分选；成组后基于电池组不一致产生的表现形式和参数的电池均衡技术。
然而，成组前电池单体的分选技术在保证电池组均衡能力方面是有限的，其无法消除电池组在使用过程中产生的不均衡。
所以，基于电池组不一致的表现形式和参数的电池均衡技术是保证电池组正常工作，延长电池寿命的必要模块和技术。
串联蓄电池组均衡策略，按照均衡过程中能量的流动和变换形式可以分为被动均衡和主动均衡两大类。
被动均衡策略的典型代表为电阻分流均衡策略，其均衡过程是将串联蓄电池组中能量较高的单体蓄电池中的能量通过电阻转化成热能，最终实现串联蓄电池组中各单体蓄电池能量的一致。
该方法在均衡过程中耗散一定的电池能量，故而现在已经较少使用，本文档也不再累述。
图1.1 电阻分流的被动均衡策略2 均衡变量的选择2.1 以开路电压作为均衡变量目前多数均衡系统以开路电压作为均衡变量，因为开路电压为直接观测量，容易测量，并且开路电压与SOC之间存在一定的关系，开路电压达到一致时电池组SOC一致性也较好，而相同充放电电流时SOC与工作电压也存在类似正相关关系，开路电压较高的电池，SOC较高，充放电时该电池电压仍会高于其他电池，因此在电池组处于搁置状态时以开路电压作为均衡变量可以在一定程度上改善电池组不一致性状态。
但是以开路电压作为均衡变量使得均衡系统只能工作于电池组搁置状态，降低系统工作效率。
不同厂商、不同型号的电池OCV-SOC曲线可能会存在差异，故均衡控制过程中某些参数需要重新标定。
此外，开路电压本身变化范围很小，要求均衡系统采集模块具有较高的采集精度。
2.2 以工作电压作为均衡变量工作电压与开路电压一样都是可以直接测量的参数，而且工作电压相比于开路电压变化范围更大，采集精度上更容易满足要求。
以工作电压作为均衡变量的均衡系统工作于电池组充放电阶段，由于目前纯电动汽车上的动力锂离子电池组充放电截止条件就是以工作电压来判定的，以工作电压作为均衡变量可以保证在不过充过放的前提下尽可能的提高电池组的容量利用率。
对于老化程度较深、内阻较大的电池，在非满放的情况下，以工作电压一致作为均衡目标可以保证其工作过程中SOC波动范围小于其他电池，可减缓该电池的老化速度，延长整组电池的使用寿命。
以工作电压作为均衡变量的缺点在于其受干路电流的影响波动幅度特别大，特别是在纯电动汽车实际运行工况下，工作电压可能会出现剧烈波动，使得均衡系统启闭频繁，开关损耗增加。
在电池SOC较高和较低时工作电压变化比较剧烈，对均衡系统均衡能力要求较高，而SOC处于中间阶段时单体间工作电压差距可能会很小，需要保证均衡系统的采样精度。
2.3 以SOC作为均衡变量SOC的数学表达式可知，SOC表征当前电池剩余容量占最大可用容量的比例，以SOC作为均衡变量时，可以忽略电池组内单体电池间最大可用容量的差异，使所有单体电池同时达到充放电截止电压，使得电池组容量得到有效利用。
同时，SOC保持一致意味着所有单体均工作于相同的放电深度，避免由于放电深度不同导致的电池老化速度的差异。
只有所有单体电池任意时刻SOC值保持一致时，电池组SOC值才能真实反映整个电池组的剩余容量状态。
以SOC作为均衡变量最大的问题在于SOC的估算精度以及实时性问题，在充放电初期SOC差异较小，如果不能识别的话，到后期差异较大时均衡系统压力就会比较大，甚至无法完成均衡。
均衡电流本身也会对SOC估算造成影响，现有的估算方法大多没有考虑。
此外，高精度SOC估算算法一般计算量较大，对电池组内每节电池进行实时估算要求均衡系统具有足够的运算能力。
2.4 以剩余可用容量作为均衡指标与SOC作为均衡指标类似，以当前剩余可用容量作为均衡指标也是从容量角度对电池组进行均衡，同样能够避免低容量电池导致的“短板效应”，充分发挥电池组的能力。
在组内电池老化程度差异不大的情况下两者是一致的，如果组内电池老化程度不同，某一时刻SOC达到一致后，由于不同电池SOC变化速率不同，下一时刻又会出现不一致，但若以剩余可用容量为均衡目标，则后续不一致性问题就不会出现。
以剩余可用容量作为均衡指标主要的问题在于在线实时估算电池当前最大可用容目前的估算方法大多只能做到离线估算，并且估算精度难以保证。
3 主动均衡方案对于锂电池而言，要改善单体电池之间的不一致性，均衡系统是电池管理系统设计工作的核心。
若没有均衡管理模块，动力电池组的稳定性就没有了保证。
从均衡子系统的元器件来分，电阻均衡、储能元器件均衡是埋离子动力电池目前比较常用的均衡方法。
当然，所有的均衡子系统从均衡结构的拓扑形式来分有独立均衡和集中均衡两种，从均衡的能量回收角度分为主动均衡和被动均衡，从能量流向角度也可以分为单向和双向均衡。
被动均衡主动均衡固定分流电阻开关型分多电感型电感型Cuk转换器Boost变换器转换器桥变换器变换器图3.1 电池均衡电路结构3.1 基于电容式均衡拓扑结构在基于电容式均衡策略的电路拓扑中，最基本的电路拓扑结构有两种，分别如图3.2和图3.3所示；二者的主要差别在于均衡过程中参与均衡的电容数量以及均衡电路的控制方式的不同。
3.1.1 基于单电容均衡拓扑结构在图3.2所示的单电容均衡策略中，只需要一个电容作为能量转移的载体，其均衡过程还需要电压检测电路的参与。
其工作流程为：控制中心从串联蓄电池组中检测能量过高的单体蓄电池，控制其两端开关闭合将能量传递给电容，电容充电之后将断开电压过高的单体电池，闭合电压过低的单体与电容的连接，电容器给低压单体充电，经过若干周期进而将电荷转移至能量过低的单体蓄电池中。
该策略结构相对复杂，但是均衡电路体积小，均衡速度快。
图3.2 单电容均衡策略电路3.1.2 基于多电容均衡拓扑结构对于多电容均衡电路，一组电容器在串联电池组相邻电池之间传递电荷，其工作原理是：所有开关同时动作，在上下触点之间轮流接通，通过这种简单的动作，电荷在两相邻电池单体之间转移，最终电荷由高压单元传递到低压单元，经过开关的反复切换即可实现均衡。
所用的单刀双掷开关可以用一个变压器祸合的MOSFET装置来实现，因此其开关频率可以高达上百KHz，所需平衡电容容量要求较小。
理论上该方法不需要单体电池的电压检测模块，但为了避免开关一直处于动作状态也可以加入电压检测单元，在出现单体电压差异时控制单元发出信号驱动开关的动作。
图3.3 多电容均衡策略电路3.2 基于电感式均衡电路基于电感式均衡策略是以电感作为能量转移的载体，实现各单体蓄电池之间能量的均衡。
按照电感的耦合形式，又可分为单/多电感均衡策略，均衡电路拓扑分别如图3.4、图3.5。
3.2.1 基于单电感均衡结构单电感式主动均衡中每个单体电池两端通过开关连通两条单向路径，分别连向中间储能元件电感L的两端，通过控制开关阵列使得能量能在任意两节单体之间进行转移，如图3.4所示，实现能量的削峰填谷。
该方案通过开关阵列选通使得电池组内任意两节单体之间可以进行能量转换，加快了均衡速度，减少了均衡过程中的能量损失。
但是，由于同一时刻只有两节单体参与能量转移，所以开关控制相对复杂，而且单电感式主动均衡的能量转移效率相较于变压器式均衡仍然较低。
图3.4 单电感均衡策略电路拓扑3.2.2 基于多电感均衡结构多电感式主动均衡在每相邻两节单体电池之间放置一个电感，如图3.5所示，通过开关通断时间配合储能电感实现能量在相邻两节单体之间转移，该均衡方案扩展性好，均衡电流大，但当需要均衡的单体电池相隔较远时需要经过多次中间传输，降低了均衡速度，同时也会增加能量损失。
图3.5 多电感均衡策略电路拓扑3.3 基于单绕组和多绕组变压器的均衡电路3.3.1 基于单绕组变压器均衡结构基于单绕组和多绕组变压器的均衡策略。
图3.6为单绕组变压器均衡策略电路，为每个单体蓄电池配备一个变压器和一个整流二极管。
当控制中心发出均衡信号时，均衡开关S1以一定频率开始动作，为初级线圈充电进而激发次级线圈输出电压，匝数比将保证输出电压是各单体电压的平均值，并且自动为电压最低的单体电池充电，保证各单体蓄电池电压的一致。
串联蓄电池组中的能量将自动在各个单体蓄电池中进行均匀分配，从而完成能量的均衡过程。
图3.6 单绕组变压器均衡策略电路拓扑3.3.2基于多绕组变压器均衡结构多绕组变压器均衡电路一般指反激式多绕组变压器均衡拓扑电路，工作在DCM(断续模式)下，主要有单铁芯和多铁芯的多绕组变压器。