电动汽车电池均衡技术综述

１ 电池不一致性及其危害
电池组在使用过程中电压不一致性 日趋严重。电压
不一致 成 为 电池 特性 不一 致 的最终 表象 。对 单体 电
电动汽车动力 电池 由多节单体充电电池 串并联 池能量 进行 均衡 控制 是确 保 电池 组 充分 发挥效 能 的 而成 ， 以满足动力源的电压需求和容量需求 。 由 重要 保 障 。 于制造工艺 、 老化及环境温度的影响 ， 单体电池在容 ２ 均衡方案及相关文献 量、 内阻等性 能 上 不 可 避 免地 存 在 不 一 致性 。成 组 工作的单体电池的循环寿命低于单独工作的单体电 近年 来 出现 的新 型 电池 ， 如 锂 电池 ， 敏感易损 ， 池， 这主要是 由单 体 电池 的不一致性 造成 的 Ｊ 。 工作 电压 精度 要 求 较 高 ， 因此 铅 酸 电池 通过 控 制 过 电池 的不一 致性 及其 危害 主要 表现 在 ： 充， 监测 电池 温 度 的被 动 均 衡 方 法 不再 适 用 。本 文
第ｌ ６卷 第 １ 期
重庆科技学院学报（ 自 然科学版）
２ ０ １ ４ 年２ 月
电动 汽 车 电池 均衡 技 术 综 述
闫改珍 徐 朝胜 李进 权 悦
（ 安徽 科技 学院机 电与 车辆 工程 学院 ， 安徽 滁 州 ２ ３ ３ １ ０ ０ ）
摘 要： 动力电池有 限的使用 寿命 和续航能力已成为限制 电动汽车普及 的瓶 颈因素 ， 实现对动力 电池快速 、 高效 、 均
均 衡性 。 图２ （ ｂ ） 中 的分 流 器件 为三 极 管 。当 电池 电压
３ ． １ 耗 散型 分流 均衡
超过允许的充 电电压值 时， 电压 比较器反相端 电位
（ 电池 电压 分压 ） 高 于 同相端 电位 （ 由稳压 电路输 出 的参考 电位 ） ， 驱 动 三极 管 导 通 。可 见 该 方 案 仅 在
主
婺 Ｉ 梭 。 动 电 容 。 法 ． ． 厂 ｊ 单 篓 梭 銎 动 电 窆 容 法 Ｌ 翥 从 盏 删 Ｌ ｕ 茯 葡 分 流 均 叫 衡 佣
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ｒ 分 流 均 衡 法 非 耗 散 型 分 流 均 衡 ． 『 ＿ 鲁 圣 均 衡
ｌ
ｌ
Ｌ 两 级 电 容 切 换 法
衡充电成为 电动汽车 中急需解决 的一项关键技 术。介绍 动力 电池不一致性 及其 危害 ， 并分类 剖析 了几 种典 型的均
衡 电路 的工作原理 ， 最后对均衡控制系统实现产业化需要考虑的因素进行分析 。
关键词 ： 电动汽车 ；电池 ； 均衡 中图分 类号 ： Ｕ ４ ６ ９ ． ７ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ３ ０— ０ ４
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８— ２ ８
基金项 目： 安徽 省高等学校省级 自然科学研究项 目（ Ｋ Ｊ ２ ０ １ １ Ｚ ０ ７ ２ ） 作 者简 介 ： 闰改珍 （ １ ９ ８ ２一） ， 女， 山西人 ， 太原 理工大学在读硕士研 究生 ， 安徽科 技学 院讲师 ， 研究方 向为嵌 入式系 统及应用 、
ｌ Ｌ
能量 转换法
Ｊ
广 多 绕 组 变 压 器 法
ｌ切换变换器法
Ｌ －多变换器法
而环境温度的不一致性会进一步加剧组 内电池性 能 图 １ 主 动 均 衡 法 及 分 类 图 的不均衡 。充 电过程 中 ， 内阻较 大 的 电池 充 电 电压 ３ 分流均衡法 较大， 容 易提 前达 到 电压上 限 。 （ ３ ） 电 压 不 一 致 性 。容 量 和 内 阻不 一 致 ， 导 致 分流均衡 法 通 过 给 电池并 联 分 流 回路 来 实 现 。
步分为耗散型分流均衡和非耗散型分流均衡。
典型 的耗 散 型分 流均衡 电路如 图 ２所 示 。
小 时 能提供 １ ％ 的均 衡 力 。实 际 选 用 电阻 时 ， 应 综 合 考虑 均衡 效率量 热 量会 改变 电池 的环 境 温 度 ， 加 剧 组 内 电池 的不
（ １ ） 容 量 不 一 致 性 。首 先 ， 容 量 不 同 的 蓄 电 池
放 电深度不尽相 同。同组电池 中， 容量较大 的电池 还 处 于浅放 电时 ， 容 量 较小 的 电池 可 能 已进 入 深 放 电阶段或已放电完而成为 电路的负载 ， 出现蓄 电池 的反 极现 象 ，使得 整 个 蓄 电池 组不 能 正 常 工作 ，同
车辆电子 。
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闰改珍 ， 等： 电动 汽 车 电池均衡 技 术 综述
当某个单体电池荷电状态高于其他 电池时， 接通与之 并联的分流通路 ， 放慢该 电池的充电速率， 从而实现
一
图２ （ ａ ） 中的分 流 回路 由一 个 Ｍ Ｏ Ｓ开关 和分 流
电 阻组 成 ， 分 流 电 阻 的 大 小 决 定 均 衡 能 力 的大 小 。 荷 电均衡。按照分流回路的耗散性 ， 分流均衡法可进 若分流电阻提供 的均衡电流为 １ ０ ｍ Ａ ／ Ａ ｈ ， 则 电路每
时对 反极 的 蓄 电池 寿命 造成 极 大 的 影 响 。其 次 ， 不
重点介绍近年来出现的几种主动均衡方法。按照电 路结构 ， 主动均衡方法可 以分为分流均衡法 ， 梭动电 容 法和 能量转 换法 ， 如图 ｌ 所示。
厂耗 散 型 分 流 均 衡 — １ ＿ ＿ 模 拟 元 件 分 流 均 衡
同容量的同类 电池最佳放 电电流不 同， 但成组工作 时各 电池 工作 电流相 同 ， 无法兼 顾 。最后 ， 充 电过 程 中， 容量较小的电池电压上升较快 ， 充电即将结束 时 极易 过充 。容 量较小 的电池在 充放 电过 程 中易进 入 恶性 循环 而 提前损 坏 。
（ ２ ） 内 阻不 一 致 性 。放 电过 程 中 ， 内阻 大 的 电 池压 降 和能量 损耗 较大 ， 易产 生热 量导 致 电池升 温 ，