信息学院智慧能源中心王浩宇课题组提出新型高能效电池均衡架构

ON2019-10-22CATEGORY科研进展

我校信息学院智慧能源中心(CiPES)王浩宇教授课题组提出了一种基于LLC的高能效复合型层级电池均衡电路结构。与传统串联电池组均衡结构相比,该复合结构在转换效率、元件数量、均衡路径长度和电路可扩展性之间实现了良好的综合优化。近日,该成果以“An LLCBased Highly Efficient S2M and C2C Hybrid Hierarchical Battery Equalizer”为题,在电力电子领域顶级国际期刊《IEEE Transactions on Power Electronics》上在线发表。

为解决能源危机和生态问题所面临的严峻挑战,以取代化石燃料车为目标的电动汽车技术,因其高能效、无噪音及零温室气体排放等优点,在汽车工业领域具有广泛的应用前景。在高电压和高功率的电动汽车储能系统中,通常需要将低压锂离子电池串联。由于电池单体的差异性,串联电池组储能应用面临着单体电压不匹配、频繁充放电等问题,这严重限制了电池组的平均可用容量和使用寿命。当前解决该问题的商用方案多采用被动均衡,但该方案利用电阻将多余电量转化为热能耗散掉,能效低下,且会带来热管理的问题。

为提高电动汽车储能系统性能,研究人员提出了一种高能效复合型层级电池均衡电路结构。该新型结构采用复合式设计思路,构建了电池单体与单体和电池串与电池模块之间的多层级均衡结构,并优化设计各级均衡电路参数,从而实现高转换效率、短均衡路径长度和少元器件数量等目标。相比于传统电池均衡技术,该结构综合优化了转换效率、元器件数量、均衡路径长度和电路可扩展性,使其适用于需大量电池串联的电动汽车储能应用场景。

该项工作全部在上科大完成,2017级硕士研究生彭发祥为第一编辑,2019级硕士研究生韦峥祺为共同编辑,王浩宇教授为通讯编辑,上科大为第一完成单位。该项研究得到了国家自然科学基金的支撑。

文章链接:https://ieeexplore.ieee.org/document/8873627

图1:提出的均衡电路原理图(以8节电池为例)

图2:电池串电压均衡效果展示