【摘 要】
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由于传统能源的逐渐枯竭和新能源的快速发展,锂离子电池组在电动汽车和储能电站中正得到广泛的应用。在锂离子电池组内部,串联连接的电池单元之间存在的不一致现象会导致电池组可用容量降低、使用寿命缩短,因此需要电池管理系统中的电池均衡电路对电池进行均衡管理。本文对均衡电路的研究现状进行了介绍,利用LC串联谐振电路作为储能元件对主动均衡电路进行改进,针对电动汽车和储能电站的电池组提出了两种新型谐振型主动均衡电
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由于传统能源的逐渐枯竭和新能源的快速发展,锂离子电池组在电动汽车和储能电站中正得到广泛的应用。在锂离子电池组内部,串联连接的电池单元之间存在的不一致现象会导致电池组可用容量降低、使用寿命缩短,因此需要电池管理系统中的电池均衡电路对电池进行均衡管理。本文对均衡电路的研究现状进行了介绍,利用LC串联谐振电路作为储能元件对主动均衡电路进行改进,针对电动汽车和储能电站的电池组提出了两种新型谐振型主动均衡电路。针对使用一致性较好的新电池的电动汽车,本文提出了一种基于零点钳位LC谐振变换器（Ground Clamped LC Converter,GCLCC）的直接单元间传输型（Direct Cell to Cell,DC2C）均衡电路。该电路通过引入辅助开关和独特的“零点钳位”开关模态,一方面减少了开关的数量,另一方面实现了驱动电路的自举供电,在传统DC2C型均衡电路的基础上进一步降低了均衡电路的成本和体积。针对使用一致性较差的梯次利用电池的储能电站,本文提出了一种基于双极性LC谐振变换器（Bipolar Resonant LC Converter,BRLCC）的多单元至多单元间传输型（Multi-Cell to Multi-Cell,MC2MC）均衡电路。该电路具有对称的开关网络,通过双极性的谐振工作模态提供了灵活、高效、稳定的均衡工作模式,在传统MC2MC型均衡电路的基础上实现了同等均衡效率条件下均衡速度的大幅提升。本文对以上两种主动均衡电路进行了电路结构和均衡原理的分析,完成了数学模型的推导、仿真验证与典型主动均衡电路的对比,并搭建实验平台进行了验证。对比分析与实验结果验证了所提出的GCLCC均衡电路与BRLCC均衡电路的先进性与有效性。
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