[发明专利]一种多路径能量传输电池组主动均衡系统

说明书

技术领域

本发明涉及电池组均衡技术领域，具体地说，涉及一种多路径能量传输 电池组主动均衡系统。

背景技术

为解决能源和排放的问题，电动汽车(EV)受到越来越多的关注。作为 EV的车用电源，通常需要几十组甚至上百组电池连接起来同时使用，因此， 电池组的控制与管理是保障清洁汽车良好运行的关键技术。由于制造工艺会 造成各个单体电池性能不一致，当许多组电池反复同时使用时，会引起不同 程度的老化和损害，因此每一块电池的性能和参数不可能长期保持一致，这 种不一致反过来又会影响整体充放电过程的正常进行，不仅会造成问题电池 的过充和过放，严重时会使整个电池组产生不可恢复的故障。因此，电池的 充放电过程需要通过电池均衡系统来解决不一致电池对整个电池组的影响问 题，以实现均衡的充放电过程。现有的各种拓扑结构的均衡系统存在结构复 杂、转移过程中能量损耗严重和能量转移效率低等问题，以至于通过选择不 同能量传输器件和改变电路结构也不能从根本上提高其性能。因此，本课题 从均衡系统拓扑结构入手，研究电池均衡系统更有效的方案，通过搭建仿真 与实验平台，对多路径能量均衡拓扑结构及其控制策略进行研究与实现。

随着消费水平的提高，汽车作为一种交通工具已经成为了人们的普通消 费品，汽车的人均保有量也正在迅速增加。截至2014年年底，我国汽车保有 量达1.54亿辆。然而传统的燃油汽车不仅在能源上严重依赖不可再生的石油 资源，而且排放的尾气带来了严重的环境污染问题。据统计，全球大气污染 的42％来自于交通污染，在我国大城市，汽车的排放贡献量也在60-65％。2014 年我国进口原油3.1亿吨，原油对外依存度为59.6％；当前中国汽车耗油约占 整个石油消费量的1/3，预计到2020年这个比例将上升到57％。传统燃油汽 车的大量消费已经给环境和国家能源安全造成巨大压力，然而电动汽车具有 排放低、能源多样化、噪声低、效率高和结构简单等诸多优点。

以电动汽车为代表的节能与新能源汽车产业已经成为各汽车制造大国争相 发展的重点。近年来，全球电动汽车市场成长迅速，电动汽车的产销量也明显 增加，数据显示2014年全球市场共销售35万辆电动汽车，同比增长56.78％。 当今世界主要国家都制定了电动汽车中长期发展战略规划，预计未来十年全球 电动汽车市场会继续扩大。为了抢占电动汽车相关技术制高点和市场份额，美 国、德国、日本等出台了一系列政策措施全面推动电动汽车产业的发展，并投 入了大量资金用于其相关技术的研究。我国对电动汽车的研究始于20世纪90 年代，先后启动了“863”计划、“电动汽车重大科技专项”、“节能与电动汽车 重大项目”等，投入了近20亿经费用于电动汽车及其相关技术的研究。

电动汽车的关键技术是电池、电机和电控三部分。长期以来，电池技术 是制约电动汽车大规模产业化的关键因素之一。特别是对于纯电动汽车，电 池是其唯一动力来源，其性能的优劣很大程度上取决于电池。若要满足电动 汽车续航里程的要求，必须要保证汽车动力电池能够储存较高的能量并且长 时间的持续稳定工作。