40含buck電路的鋰電池低功耗電量均衡技術(shù)

含Buck電路的鋰電池低功耗電量均衡技3Buck了串聯(lián)鋰離子電池組剩余電量估計(SOCerofBatteriesLess-LossBuckWEIYewen1,LIYingzhi1,LIUGuote2,GUOXiangwei3,ZHU(1.HubeiCollaborativeCentreforMicrogridofNewEnergy,443002,2.CollegeofElectricalEngineeringand ,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo,454000,3.Donger含Buck電路的鋰電池低功耗電量均衡技3Buck了串聯(lián)鋰離子電池組剩余電量估計(SOCerofBatteriesLess-LossBuckWEIYewen1,LIYingzhi1,LIUGuote2,GUOXiangwei3,ZHU(1.HubeiCollaborativeCentreforMicrogridofNewEnergy,443002,2.CollegeofElectricalEngineeringand ,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo,454000,3.DongerSupplyBureauerGridDongguan,Dongguan,523000,Abstract:battery,benefitsfromitserdensityandlonglife-time,hasbeenwidelyhefieldofelectricaldeviceandhouseholdappliance.Butsalsometwithmuchskepticismduetoitsunsafetyoflong-time .Thereason,leadstothisproblem,isthoughttoer-unbalanceofeachbatterycellduringitscharginganddischarging s.It’sahotandhasbeenattractedoreinrecentdecades.Thisworkwantstosolvethisproblembyusingabuckchopper.Seof(SOC)forbatteriesstudied.circuitandcontrolstrategywereemphaticallydiscussedebeenbyandexperiment.Thee,comparesto almethod,alsoincludessimplifycircuitstructure,operatinglossandKeywords:keyword;ercircuit;battery;Buckchopper;series-connected材料電池的廣泛應(yīng)用，針對其基于大量電池單體串并聯(lián)而成的陣列式結(jié)構(gòu)，動態(tài)監(jiān)測電池組的荷電狀引言態(tài)、充放電過參量，實(shí)現(xiàn)不池單體電量均近年來，以鋰離子電池為代表的新型儲能材料衡顯得尤為重要。鋰離子電池組電量均衡的關(guān)鍵在于剩余電量估計 eofCharge,SOC)和均衡電路的應(yīng)用，極大地改善了電能設(shè)備的功率密度、目前，由于受工作溫度、材料特性、充放電過SOCProjectSupportedbyHubeiprovinceoutstandingyoungandtechnologicalteamproject文獻(xiàn)[1-4]分別積分法三種估算方法中，使用、充放電速度等特性，且在實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備積分過程累積誤差無法消除，累積誤差可能導(dǎo)致估計結(jié)果不可靠；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法[2]需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行的低耗節(jié)能、環(huán)境保護(hù)方面具有顯著意義。隨著新1電工技術(shù)學(xué)報20053濾波法[3,4]誤差糾正能力較強(qiáng)，但估計精度對電池模型的準(zhǔn)確性依賴較高；而文獻(xiàn)[5]利用帶遺略，并完成仿真和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了該方案在電池電量均衡和減小損耗方面實(shí)際效果。0鋰離子電池組電量均衡系統(tǒng)忘因子的最小二乘法和自適應(yīng)無跡濾波法對動力電池SOC進(jìn)行聯(lián)合估計，獲得比自適應(yīng)無跡濾波法更高的精度和對初值誤差的收斂性。文獻(xiàn)[6-9][6,7]一致性較差時，可能有較多的能量流失，且容易對電池組的熱平衡造成破壞，進(jìn)而影響整組電池的可靠性；單磁芯型變壓器均衡電路[8]，變壓器線圈之間容易相互干擾，且在電池組結(jié)構(gòu)或單體數(shù)量發(fā)生變化時其擴(kuò)展性受到限制；開關(guān)電容型均衡電路[9]可實(shí)現(xiàn)較大的均衡電流，開關(guān)元器件較多時均衡效率下降明顯且對控制精度要求較高。鋰離子電池組電量均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電池陣列、動態(tài)、數(shù)據(jù)處理、SOC計、均衡策略及均衡電路等。電池陣列的每條串聯(lián)支路包含nVcell，額定輸出電壓Uout=n×Vcell，圖條串聯(lián)支路，若每條支路的額定電流為Ibranch，輸出額定功率Pout=n×m×Pcell，Pcell為Ibranch×Vcell。若任意電池單體定義為Bi,j(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，陣列負(fù)極電勢為V0，正極為V1，其它電池正端點(diǎn)電勢定義為Vi,j(i,j取值分別與Bi,j對應(yīng))Bi,jUi,jUi,j為Vi,j–Vi-1,j)本為保障估算精度，文中采用自適應(yīng)無跡曼濾波算法實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池組的SOC了一種基于Buck電路的低功耗均衡電路及控制策j=V1V0,j=V0，電池電壓模型如下：電工技術(shù)學(xué)報20053濾波法[3,4]誤差糾正能力較強(qiáng)，但估計精度對電池模型的準(zhǔn)確性依賴較高；而文獻(xiàn)[5]利用帶遺略，并完成仿真和實(shí)驗(yàn)，結(jié)果證明了該方案在電池電量均衡和減小損耗方面實(shí)際效果。0鋰離子電池組電量均衡系統(tǒng)忘因子的最小二乘法和自適應(yīng)無跡濾波法對動力電池SOC進(jìn)行聯(lián)合估計，獲得比自適應(yīng)無跡濾波法更高的精度和對初值誤差的收斂性。文獻(xiàn)[6-9][6,7]一致性較差時，可能有較多的能量流失，且容易對電池組的熱平衡造成破壞，進(jìn)而影響整組電池的可靠性；單磁芯型變壓器均衡電路[8]，變壓器線圈之間容易相互干擾，且在電池組結(jié)構(gòu)或單體數(shù)量發(fā)生變化時其擴(kuò)展性受到限制；開關(guān)電容型均衡電路[9]可實(shí)現(xiàn)較大的均衡電流，開關(guān)元器件較多時均衡效率下降明顯且對控制精度要求較高。鋰離子電池組電量均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電池陣列、動態(tài)、數(shù)據(jù)處理、SOC計、均衡策略及均衡電路等。電池陣列的每條串聯(lián)支路包含nVcell，額定輸出電壓Uout=n×Vcell，圖條串聯(lián)支路，若每條支路的額定電流為Ibranch，輸出額定功率Pout=n×m×Pcell，Pcell為Ibranch×Vcell。若任意電池單體定義為Bi,j(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m)，陣列負(fù)極電勢為V0，正極為V1，其它電池正端點(diǎn)電勢定義為Vi,j(i,j取值分別與Bi,j對應(yīng))Bi,jUi,jUi,j為Vi,j–Vi-1,j)本為保障估算精度，文中采用自適應(yīng)無跡曼濾波算法實(shí)現(xiàn)了鋰離子電池組的SOC了一種基于Buck電路的低功耗均衡電路及控制策j=V1V0,j=V0，電池電壓模型如下：-010011,m-0UUVVV=0式Un-Un-1,mUU動Vn-Vn-Vn-均衡電Bn-Bn-n×m電池1鋰離子電池組電量均衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2均衡策SOC估數(shù)據(jù)處進(jìn)行優(yōu)化，以獲得更精確的當(dāng)前狀態(tài)估計值。鋰電池工作時表現(xiàn)出非常復(fù)雜的非線性，需避免對非線1自適應(yīng)無跡SOC算法首先建立如圖2所示的單體鋰電池等效模型，采用開路電壓法測得電池t時刻的輸出電壓為U(t)，測試支路等效電阻包括R、Rp、Rs及等效電容Cp性方程進(jìn)行近似，采用非線性無跡變換技術(shù)，可確保非線性狀態(tài)的均值和方差按非線性傳播，另外，為實(shí)現(xiàn)噪聲實(shí)時更新，將測量的輸出值和模型估計值的殘差及各狀態(tài)sigma點(diǎn)估算值的殘Cs，定義估算電量E(t為實(shí)際開路電壓SOC(t)值F，則可建立如下方程Voc(t)差和，估計當(dāng)前時刻的噪聲協(xié)方差，使之實(shí)時更新反饋，即為自適應(yīng)無跡濾波算法(Self-AdaptiveUnscentedKarlmanFilter，S-AUKF)首先根據(jù)式(4)作如下定義：x Tkk X[xT,T,uTkkT k2單體鋰電池等效模型ksp[y,y,...yFig.2Equivalentofbattery 1 u[uk],yU,u進(jìn)行優(yōu)化，以獲得更精確的當(dāng)前狀態(tài)估計值。鋰電池工作時表現(xiàn)出非常復(fù)雜的非線性，需避免對非線1自適應(yīng)無跡SOC算法首先建立如圖2所示的單體鋰電池等效模型，采用開路電壓法測得電池t時刻的輸出電壓為U(t)，測試支路等效電阻包括R、Rp、Rs及等效電容Cp性方程進(jìn)行近似，采用非線性無跡變換技術(shù)，可確保非線性狀態(tài)的均值和方差按非線性傳播，另外，為實(shí)現(xiàn)噪聲實(shí)時更新，將測量的輸出值和模型估計值的殘差及各狀態(tài)sigma點(diǎn)估算值的殘Cs，定義估算電量E(t為實(shí)際開路電壓SOC(t)值F，則可建立如下方程Voc(t)差和，估計當(dāng)前時刻的噪聲協(xié)方差，使之實(shí)時更新反饋，即為自適應(yīng)無跡濾波算法(Self-AdaptiveUnscentedKarlmanFilter，S-AUKF)首先根據(jù)式(4)作如下定義：x Tkk X[xT,T,uTkkT k2單體鋰電池等效模型ksp[y,y,...yFig.2Equivalentofbattery 1 u[uk],yU,uTk iusC根據(jù)以上定義進(jìn)行系統(tǒng)初始化、狀態(tài)擴(kuò)維，并選取采樣點(diǎn)，得到狀態(tài)估計及均方誤差方程分別如下：spR spEtiRuuUtF)sp(tm若電池t’為開始工作時刻，按 積分法SOCt的估算模型，如下：(m) xxk|k Xk|kk1k k1k kx,k|k TtSOCtSOCt' it kxk|k k|k 式中ki指充放電倍率補(bǔ)償系數(shù)，kt為溫度補(bǔ)償系數(shù)，kc為循環(huán)次數(shù)補(bǔ)償系數(shù)，CN為電池實(shí)際可用容量。聯(lián)立式(2)和式(3)，并作非線性離散化變換，建立狀態(tài)方程和觀測方程，下式：式中L是狀態(tài)方程擴(kuò)展的維數(shù)，zi(m)zi(c)分別是粒子點(diǎn)均值和方差的值，Ak-1和Bk-1為常數(shù)，Xxk-1,i和 為粒子點(diǎn)擴(kuò)維的狀態(tài)矩陣。系ωk-輸出的先驗(yàn)估計值為：T?k hkk yk|k xuSOC100SOCk|kCNki kk1bsIk1sk00us,kbk ukup p,kp Xuk-1,i為粒子點(diǎn)擴(kuò)維的狀態(tài)矩陣，yk|k-為測量輸出殘差，h對應(yīng)式(4)觀測方程中的觀測函FSOCIRUk 數(shù)。最后到系統(tǒng)的狀態(tài)最優(yōu)估計和均方誤差估T為離散周期，ωsoc(k)ωs(k)ωp(k)分別為各狀態(tài)量與觀測量的噪聲因子，as、apbs、bp定義如下：計方程如下，式中Lk是濾波增益矩陣，yk出的實(shí)際值。yk?k?k|kTCx9xpsae LTLx x,k|k 濾波器是應(yīng)用前一狀態(tài)的觀測值對當(dāng)前狀態(tài)做出估計，再根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)的觀測值對值3Vi-1,Vi,Bi-1,LVi,Bi,LVi+1,Bi,Vi+1,Bi+1,Vi+2,Bi+1,Vi+2,(a)3BuckFig.3Twotypesofequivalentcircuitstructurebasedonlesslossbuck2Buck型電路及均衡策略均衡電路結(jié)1Nk1|2Nk1/Vi-1,Vi,Bi-1,LVi,Bi,LVi+1,Bi,Vi+1,Bi+1,Vi+2,Bi+1,Vi+2,(a)3BuckFig.3Twotypesofequivalentcircuitstructurebasedonlesslossbuck2Buck型電路及均衡策略均衡電路結(jié)1Nk1|2Nk1/(N |2 kk型均衡電路的結(jié)構(gòu)圖，它由一只電感和兩只半導(dǎo)體開關(guān)按丁字型連接，對照圖1中的電勢點(diǎn)，低功耗Buck型均衡電路的兩種結(jié)構(gòu)如圖3，包括兩電池模塊和三電池模塊均衡電路。 電路均衡原理以兩電池模塊均衡電路為例，其工作過程如圖4所示，電量均衡分別發(fā)生在充電、放電和閑置三種狀態(tài)，圖中分別顯示了三種狀態(tài)下開關(guān)的狀態(tài)、電流路徑及電壓電流波形，BH和BL均為電池或均衡模塊，IBHIBL為流過它們的電流；IS為充電電流源，ILoad為負(fù)載電流，IL為電感電流。(1)充電均衡過程如圖4(a)所示，當(dāng)電量QBH>QBL時，采取脈寬SH開通時僅BL和電抗器充電，SH關(guān)斷時BHBL同時充電且電抗器給BL充電，則在同一個周期內(nèi)，后者比前者充電量大，且通過改變占空比即可加快均衡速度；同理，當(dāng)電量QBH<QBL時，圖3(a)中，均衡電路的兩只開關(guān)及其反并聯(lián)二極管為SH和DH、SL和DL，電路中的電抗器為均衡電路的三個端點(diǎn)M、PL分別按圖中所示的方式與各電勢點(diǎn)相連，另外，圖3(a)與圖3(b)中的電池模塊，也可為電池均衡單元(圖3(a)與圖3(b)即為兩種電池單元)。根據(jù)上述均衡電路搭建方法，若第j條支路含n只電池單體，則第一級的均衡電池模塊量N1可表示為：n/n|2N1(n1)/2,n|2取脈寬調(diào)制，當(dāng)S開通時僅B和電抗器充電，LHH關(guān)斷時BH和BL同時充電且電抗器給BH充電，則在同一個周期內(nèi)，前者比后者充電量大，且通過改變占空比即可加快均衡速度，從而實(shí)現(xiàn)充電過程均衡。(2)放電均衡過程如圖4(b)所示，當(dāng)電量QBH>QBL時，采取脈寬SH開通時，BHBL同時給負(fù)載放電，而BH還需給電抗器充電；SH關(guān)斷時BH、BL和電抗同理，第二級的均衡電池模塊量N2可表示為：N1|2N1/N(N1)/2,N|22 1以此類推，第k級的均衡電池模塊量Nk可表示為：4203等含Buck電路的鋰電池低功耗電量均衡技術(shù)5BLBL比BH放電量小，且通過改變占空比即可加快放電均衡速度；同理，當(dāng)電量QBH<QBL時，通過控制SL也可實(shí)現(xiàn)發(fā)電電量均衡。(3)閑置均衡過程如圖4(b)所示，當(dāng)電量QBH>QBL時，采取脈寬調(diào)制，當(dāng)SH開通時，BH給電抗器充電，而當(dāng)SH斷時，電抗器中的電量轉(zhuǎn)移到了BL中，通過改變占QBH<QBL時，控制SL可實(shí)現(xiàn)電量均衡。ItⅠoo oⅠLoLILtLoⅢILoBDLLⅡooooILttBHtoooILoadoⅡoILLLLⅢoⅠtⅠtILto(a)充電均衡過程(b)放電均衡過程4電池均衡電路的電量均衡過程(c)閑置時均衡過程Fig.4s203等含Buck電路的鋰電池低功耗電量均衡技術(shù)5BLBL比BH放電量小，且通過改變占空比即可加快放電均衡速度；同理，當(dāng)電量QBH<QBL時，通過控制SL也可實(shí)現(xiàn)發(fā)電電量均衡。(3)閑置均衡過程如圖4(b)所示，當(dāng)電量QBH>QBL時，采取脈寬調(diào)制，當(dāng)SH開通時，BH給電抗器充電，而當(dāng)SH斷時，電抗器中的電量轉(zhuǎn)移到了BL中，通過改變占QBH<QBL時，控制SL可實(shí)現(xiàn)電量均衡。ItⅠoo oⅠLoLILtLoⅢILoBDLLⅡooooILttBHtoooILoadoⅡoILLLLⅢoⅠtⅠtILto(a)充電均衡過程(b)放電均衡過程4電池均衡電路的電量均衡過程(c)閑置時均衡過程Fig.4serforbatteriesequivalent2.3均衡控制策略電池電量均衡是實(shí)現(xiàn)電池綜合管理的重要組成，其目的一方面在于確保電池可靠供電；另一方面是保障電池模塊的安全、可靠和長期穩(wěn)定運(yùn)行。電池過充電和過放電是威脅電池安全的兩個重要因數(shù)，因此，該控制方法以此為目標(biāo)，首先確定不同工況下的運(yùn)行狀態(tài)，如表1所示。表中的充電狀態(tài)SOC達(dá)到最大允許值時要立刻停止充電，避免過充電；放電狀態(tài)下，SOC低于放SOC達(dá)到最小允許值時要立刻停止放電，避免過放電；閑置狀態(tài)下，高于充示值或低于放示值時，僅可分別按下，SOC高于充放電均衡和充電均衡工作，其它可1Tab.1 esofeachcellin5當(dāng)Q<Q當(dāng)Q>Q工作狀態(tài)SOC范圍充電運(yùn)行放電運(yùn)行電池閑置 電工技術(shù)學(xué)報20053注：SOCm、SOCwc、SOCdwc和SOCs分別表示SOC最大允許值、2Tab.2sesofeachcellin電電池陣SOC矩5ersystemstrategyfor6N2級BH和開關(guān)模式-表自適應(yīng)無跡SOC估電池陣N1級BH和開關(guān)模式-表電工技術(shù)學(xué)報20053注：SOCm、SOCwc、SOCdwc和SOCs分別表示SOC最大允許值、2Tab.2sesofeachcellin電電池陣SOC矩5ersystemstrategyfor6N2級BH和開關(guān)模式-表自適應(yīng)無跡SOC估電池陣N1級BH和開關(guān)模式-表SOC>C1：停止充電D1：放電W1：放電均衡SOCwc<SOC<C2：均衡充電D1：放電 均衡SOCs<SOC<C3：充電D2：均衡放電 均衡SOC<C3：充電D3：停止放電W3：充電均衡3(a)BHBLSOC取值，在不同工況下開關(guān)SH和SL的狀態(tài)用0(常閉)1(常開2(脈寬調(diào)制)2所示。3.1實(shí)搭建立含有8節(jié)鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)，以雙電池或雙均衡模塊配置3級均衡電路及對應(yīng)的控制模塊，具體器件名稱及主要參數(shù)如圖6(a)所示，3級均衡共包含7個均衡電路單元，8節(jié)鋰離子電池額定電壓為3.2V3000mAh，均衡控制的頻結(jié)合上述電池模型和SOC估算方法，制策略，如圖5所示。圖中，首先電池陣列的電勢狀態(tài)，由式各單體電池的電壓值，再通S-AUKF算法獲取電池的SOC值，通過表1和2N1N2Nk級依次完成均衡。10kHz，誤差參考電壓用于觀測電壓變化，充、放電截止電壓用于防止過充電或過放電。3(a)BHBLSOC取值，在不同工況下開關(guān)SH和SL的狀態(tài)用0(常閉)1(常開2(脈寬調(diào)制)2所示。3.1實(shí)搭建立含有8節(jié)鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)，以雙電池或雙均衡模塊配置3級均衡電路及對應(yīng)的控制模塊，具體器件名稱及主要參數(shù)如圖6(a)所示，3級均衡共包含7個均衡電路單元，8節(jié)鋰離子電池額定電壓為3.2V3000mAh，均衡控制的頻結(jié)合上述電池模型和SOC估算方法，制策略，如圖5所示。圖中，首先電池陣列的電勢狀態(tài)，由式各單體電池的電壓值，再通S-AUKF算法獲取電池的SOC值，通過表1和2N1N2Nk級依次完成均衡。10kHz，誤差參考電壓用于觀測電壓變化，充、放電截止電壓用于防止過充電或過放電。6(b)為第1級均衡電路單元的控制流程圖，且與第2、3級相同，在同一個控制周期內(nèi)，根據(jù)SOC狀態(tài)和電壓特點(diǎn)選取均衡目標(biāo)及均衡量，Vav.為電壓均衡目標(biāo)的近似值，電壓達(dá)到該值表示電量均衡近似完成，目標(biāo)量與實(shí)際量的誤差值必須小于誤差參考電壓。3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了分別對上述SOC略進(jìn)行驗(yàn)證，本節(jié)首先搭建了軟件仿真模型，包括S-AUKF算法模型和包含8節(jié)鋰離子電池的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，前者重點(diǎn)采用仿真進(jìn)行了驗(yàn)證，后者采用仿真和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對比驗(yàn)證。開電池均衡系統(tǒng)實(shí)的主要參系統(tǒng)初始電量狀態(tài)分(表1和表V1~V8&電壓檢S-ASOC估N2級電路均電池均衡子模N3級電路均主控制程電池均衡子模對比觀察濾波法和S-AUKF效果，3.2實(shí)搭后者曲線更趨近于理論值；為進(jìn)一步探究其優(yōu)化效果，圖7(b)顯示了二者的誤差特性曲線，采用文中所述估算算法，產(chǎn)生的誤差值明顯小于傳統(tǒng)2.5%1.3%首先通過軟件S-AUKF7為靜態(tài)特性曲線，當(dāng)SOC17V1~V8andNo N1級電路均SOCresultsbyusingS-A7Fig.7基于上述的8，采用同樣采用和圖8(b)分別為仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)的實(shí)際效果。通過對比觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的電流變化波形與仿真過程中的波形基本保持一致。進(jìn)行仿真，以某個電池均衡單元為例，對比其動態(tài)均衡效果，圖810-0----00-21100--0-10-00-0100TimeTime(a8Fig.8Transientcharacteristicofers在上述動態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上，以電壓變化為電池充電較慢，經(jīng)過一段時間后，所有電池可同時充滿電，且電壓保持定值；放電狀態(tài)下，電量高的電池放電速度明顯比電量低的放電快，經(jīng)過一段時間后，所有電池電量被均衡，放電完成后均保持最低允許電壓；閑置狀態(tài)下，電量高的電池與電量低的電池實(shí)現(xiàn)了電量均衡分配，各節(jié)電池的電壓狀態(tài)驗(yàn)證的均衡電路的實(shí)際效果。近似目標(biāo)，進(jìn)一步了電池均衡的靜態(tài)特性，均衡過程中電池電壓的狀態(tài)如表3所示。表中分別考慮了充電狀態(tài)、放電狀態(tài)和閑置狀態(tài)三種情況，以10ms為時間間隔，8狀態(tài)下，B8的初始電量最高而B2最低，觀察電壓變化情況發(fā)現(xiàn)，電量低的電池充電較快，而電量高的8VoltageCurrentVoltageCurrentVoltageCurrent 閑置等待狀放電運(yùn)行狀充電運(yùn)行狀 (pu.) CurrentCurrentVoltageCurrentCurrentVoltage(pu.) (pu.) SOCresultsbyusingS-A7Fig.7基于上述的8，采用同樣采用和圖8(b)分別為仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)的實(shí)際效果。通過對比觀察發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的電流變化波形與仿真過程中的波形基本保持一致。進(jìn)行仿真，以某個電池均衡單元為例，對比其動態(tài)均衡效果，圖810-0----00-21100--0-10-00-0100TimeTime(a8Fig.8Transientcharacteristicofers在上述動態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上，以電壓變化為電池充電較慢，經(jīng)過一段時間后，所有電池可同時充滿電，且電壓保持定值；放電狀態(tài)下，電量高的電池放電速度明顯比電量低的放電快，經(jīng)過一段時間后，所有電池電量被均衡，放電完成后均保持最低允許電壓；閑置狀態(tài)下，電量高的電池與電量低的電池實(shí)現(xiàn)了電量均衡分配，各節(jié)電池的電壓狀態(tài)驗(yàn)證的均衡電路的實(shí)際效果。近似目標(biāo)，進(jìn)一步了電池均衡的靜態(tài)特性，均衡過程中電池電壓的狀態(tài)如表3所示。表中分別考慮了充電狀態(tài)、放電狀態(tài)和閑置狀態(tài)三種情況，以10ms為時間間隔，8狀態(tài)下，B8的初始電量最高而B2最低，觀察電壓變化情況發(fā)現(xiàn)，電量低的電池充電較快，而電量高的8VoltageCurrentVoltageCurrentVoltageCurrent 閑置等待狀放電運(yùn)行狀充電運(yùn)行狀 (pu.) CurrentCurrentVoltageCurrentCurrentVoltage(pu.) (pu.) (pu.) 3Tab.3Steadycharacteristicofers3.3結(jié)果分基于上述仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，初步驗(yàn)證了文中所述均衡電路、SOC算法及控制運(yùn)行策略的可行性，同時，以并聯(lián)電阻均衡法作為對比，分析均衡中對比了兩種方率損耗的主要類型及各自所占的(均以并聯(lián)電阻均衡總損耗為對比標(biāo)準(zhǔn))，圖9(b)中展示了均衡損耗隨均衡電能變化的趨勢。Buck衡損耗方面具有十分明顯的效果。9電阻放電均衡電Buck低功耗均衡電電阻均衡Buck電路均衡884522OO二極電損耗比均衡電能(a)(b)erlossduringthe sofer4結(jié)語基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展，隨著對象數(shù)量的增加，控制策略也需做出相應(yīng)的改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)高效率均衡。綜上所述，文中對動力鋰離子電池陣列的電量均衡問題展開了深入，提出采用自適應(yīng)無跡卡濾波SOC算法實(shí)現(xiàn)對電池的余電狀態(tài)進(jìn)行估算，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的良好效果；基于準(zhǔn)確的SOC出采用一種Buck電路達(dá)到降低電量均衡過程中能量損耗的目的，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對電路的運(yùn)行過程進(jìn)行了驗(yàn)證，同時，其穩(wěn)態(tài)特性也證實(shí)了該電路在降低損耗方面的顯著效果。,,高.積分法估算電池精度的方法比較學(xué)報自然科學(xué)版LiZ,LuLG,M.Improvementofaccuracybyusing method[J].ofTsinghuauniversity:naturalscience,3Tab.3Steadycharacteristicofers3.3結(jié)果分基于上述仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比，初步驗(yàn)證了文中所述均衡電路、SOC算法及控制運(yùn)行策略的可行性，同時，以并聯(lián)電阻均衡法作為對比，分析均衡中對比了兩種方率損耗的主要類型及各自所占的(均以并聯(lián)電阻均衡總損耗為對比標(biāo)準(zhǔn))，圖9(b)中展示了均衡損耗隨均衡電能變化的趨勢。Buck衡損耗方面具有十分明顯的效果。9電阻放電均衡電Buck低功耗均衡電電阻均衡Buck電路均衡884522OO二極電損耗比均衡電能(a)(b)erlossduringthe sofer4結(jié)語基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展，隨著對象數(shù)量的增加，控制策略也需做出相應(yīng)的改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)高效率均衡。綜上所述，文中對動力鋰離子電池陣列的電量均衡問題展開了深入，提出采用自適應(yīng)無跡卡濾波SOC算法實(shí)現(xiàn)對電池的余電狀態(tài)進(jìn)行估算，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的良好效果；基于準(zhǔn)確的SOC出采用一種Buck電路達(dá)到降低電量均衡過程中能量損耗的目的，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對電路的運(yùn)行過程進(jìn)行了驗(yàn)證，同時，其穩(wěn)態(tài)特性也證實(shí)了該電路在降低損耗方面的顯著效果。,,高.積分法估算電池精度的方法比較學(xué)報自然科學(xué)版LiZ,LuLG,M.Improvementofaccuracybyusing method[J].ofTsinghuauniversity:naturalscience,2010(8):1293-該課題所的鋰離子電池組均衡管理系統(tǒng)，(in)已完成了初步驗(yàn)證，但實(shí)驗(yàn)對象還需在8節(jié)電池的9電工技術(shù)學(xué)報20053CharkhgardM,FarrokhiM.Se-of-Charge BatteriesUsingNeuralNetworksandsHan,Jaehyun,Kim,。al.e-of- lead-acidbatteriesusinganadaptiveextendedKalman。Journaler ,2009,18