动力锂电池组均衡方法综述与分析_刘兴涛

《基于分层式串联电动汽车锂电池组主动均衡器研究》一、引言随着电动汽车的快速发展，其核心动力源——锂电池组的安全性与效能日益受到关注。

由于电池单体之间的不一致性是影响电池性能和寿命的关键因素，因此，对于串联电动汽车锂电池组的均衡管理技术尤为重要。

传统的均衡方法如被动均衡因效率低、效果不明显等缺点，已经不能满足日益增长的电动汽车需求。

因此，本文提出了一种基于分层式串联电动汽车锂电池组的主动均衡器研究，旨在提高电池组的整体性能和延长其使用寿命。

二、分层式串联电动汽车锂电池组概述电动汽车的锂电池组通常由多个电池单体串联或并联组成，以满足电动汽车的能量需求。

由于电池单体的性能差异、自放电、温度差异等因素，电池组中各单体之间的电压、电量等参数存在差异，这会导致电池组性能下降，甚至可能引发安全问题。

因此，对电池组进行均衡管理是必要的。

分层式均衡器是一种针对串联电池组的均衡策略，其基本思想是将电池组分为多个层级，对每个层级进行独立的均衡管理。

这种方式可以有效减少均衡过程中的能量损耗，提高均衡效率。

三、主动均衡器设计与实现基于分层式管理的思想，本文设计的主动均衡器包括以下部分：1. 层级划分与监控：根据电池组的特点和需求，将电池组划分为多个层级。

每个层级设置相应的监控模块，实时监测各电池单体的电压、电流、温度等参数。

2. 能量转移与均衡：通过高效的能量转移装置，将高电量层级的能量转移到低电量层级。

同时，通过智能控制算法，实现对各层级的独立控制与均衡。

3. 保护与报警：设置保护模块和报警系统，当电池组出现异常情况时，如过充、过放、短路等，及时切断电源并发出报警。

4. 通信与控制：通过通信模块实现与外部控制系统的数据交互，接收控制指令并反馈工作状态。

同时，通过控制算法实现对各层级的精确控制与均衡。

四、实验与分析为了验证本文设计的分层式串联电动汽车锂电池组主动均衡器的效果，进行了以下实验：1. 实验准备：选取一定数量的电池单体组成电池组，设置相应的监控与保护模块。

锂电池组均衡控制策略分析报告锂电池组均衡控制策略分析报告1. 引言锂电池组是现代电动车、移动设备和可再生能源储存系统中最常用的能量存储装置。

然而，在使用过程中，由于电池组中的不同单体之间存在差异，会导致电池组的性能不均衡，从而降低了整个电池组的使用寿命和性能。

因此，实施均衡控制策略对于提高锂电池组的性能至关重要。

2. 均衡控制策略的意义均衡控制策略旨在通过调整电池组中各个单体之间的电压和电荷状态，使它们保持一致。

通过均衡控制，可以提高电池组的总体性能，延长电池组的使用寿命，并提高电池组的安全性能。

此外，均衡控制还可以最大化电池组的能量利用率，提高整个系统的能源效率。

3. 常用的均衡控制策略（1）被动均衡控制：被动均衡控制是通过串联电阻、二极管等被动元件来实现电池单体之间的均衡。

这种方法简单且成本低廉，但效果有限，特别是在大型电池组中。

（2）主动均衡控制：主动均衡控制是通过在电池组中添加控制电路和开关元件来主动调整电池单体之间的电压和电荷状态。

这种方法可以实现较高的均衡效果，并能够根据需要进行精确控制。

4. 均衡控制策略的实施步骤（1）电池组状态监测：首先需要对电池组中各个单体的电压和电荷状态进行实时监测，以了解其当前的状态。

（2）均衡控制算法设计：根据监测到的电池组状态，设计合适的均衡控制算法。

常用的均衡控制算法包括电压差控制、充放电平均等。

（3）均衡控制电路设计：根据设计好的均衡控制算法，设计出相应的均衡控制电路。

该电路需要能够根据算法进行调整，实现单体之间的均衡。

（4）均衡控制策略实施：将设计好的均衡控制电路与电池组连接，实施均衡控制策略。

在实施过程中，需要不断监测电池组的状态，并根据需要进行调整。

5. 均衡控制策略的效果评估实施均衡控制策略后，需要对其效果进行评估。

可以通过对电池组的总体性能、使用寿命和安全性能进行测试和分析来评估均衡控制的效果。

此外，还可以根据实际应用情况，对均衡控制策略进行优化和改进。

动力锂电池均衡拓扑结构研究综述动力锂电池，这个名字大家都听过吧？就是咱们电动汽车、电动工具里那种能把咱们带得飞快的“心脏”。

可别小看了这小小的电池，它的背后可是一大堆的技术和研究。

你看，咱们每天开车，开到半路，突然电池没电了，那可真是让人急得直掉头发。

于是呢，咱们就得想办法让这些电池在充电和放电过程中，能保持一个“平衡”的状态。

要不然，电池的寿命不长，性能也不稳定，咱们的小车也就跟个“瘸子”一样，跑不了多远。

这个“均衡”就成了一个大问题，咋解决呢？当然是要从动力锂电池的均衡拓扑结构说起啦。

首先说说这个“均衡”。

说白了，电池就像是一个“大家庭”，里面有好有坏，有的电池可能强劲一些，有的可能懒一点。

每个电池的电压不一样，这就让整个电池组的表现变得不均匀。

你想啊，电池之间一个不搭调，那整个系统就可能因为其中某一个“拖后腿”的小伙伴而出问题。

咋办呢？最好的办法就是找到一个“智慧的大管家”，帮助每个电池把电压“调皮”起来，确保它们都能按时、按量地工作。

再说说均衡的作用。

均衡到底有什么好处呢？大家想想，如果一个电池组中，某些电池电压高，某些电池电压低，那充电时，你说高电压的电池能“享福”吗？肯定不行，结果就是高电压的电池过充了，低电压的又充不满。

这不仅影响电池的使用寿命，电池组整体的工作效率也大大降低。

所以，均衡的作用就是通过某种技术手段，调整电池间的差异，让每个电池都能在同一起跑线开始，确保电池组健康运行。

这时候，咱们就得提到动力锂电池的均衡拓扑结构了。

拓扑结构，听起来有点儿高深，但实际上就是通过合理的电路设计，把电池组中的每个电池都“照顾”得很好，让它们在不同的工作状态下都能保持均衡。

就像是你家里有个大家庭，每个人都有不同的需求，有的想要多吃，有的想要少吃，但你得保证每个人都能吃得饱，吃得健康。

拓扑结构就是电池系统的“厨房”，根据每个人的需求安排餐点，确保大家都能健康成长。

常见的均衡拓扑结构有几种。

首先是最简单的“串联均衡”。

矿用动力锂电池组均衡管理策略及系统研究
近年来，随着矿山采矿行业的发展，动力锂电池作为矿山采矿行业的主要能源，在很多方面发挥着重要作用。

然而，由于锂电池的特殊性，针对采矿行业的动力锂电池组，必须提出适合的均衡管理策略，以便在高强度的工作条件下的有效使用。

一、采矿用动力锂电池组均衡管理策略
1.组内均衡管理：采用多参数并行的均衡平衡方法，可有效保证每个电池单元
之间负载均衡，充放电功率及容量均衡，从而有效延长动力锂电池组的使用寿命。

2.组间均衡管理：采用分步均衡管理技术，可有效保证动力锂电池组之间及控
制系统之间的多异步并行均衡，从而有效防止充电和放电时出现动力均衡的漂移情况。

三、采矿用动力锂电池组系统研究
1.系统集成技术：利用智能电池系统管理系统，实现动力源可靠性的极高稳定性，有效降低故障率，有效提高系统安全性和可靠性。

2.多电池匹配技术：通过规划电池组内的多种类型电池，利用锂电池一体化技术，实现电池组轻量化和多功能化，从而满足采矿行业的多种应用要求。

3.多主电池技术：利用多主电池副控方案，可有效增强电池组的可靠性，实现
动力锂电池组安全可靠的运行，有效提升采矿行业的效率。

综上所述，就采矿用动力锂电池组均衡管理策略及系统可以看出，该策略及系统为采矿行业提供了更高效、安全可靠的电池供应能力，有效服务于更加快捷便捷的采矿作业过程，更安全绿色的采矿行业，积极促进行业经济发展。

串联动力锂电池组主动均衡控制研究串联动力锂电池组主动均衡控制研究随着电动汽车市场的快速发展，动力锂电池组作为电动汽车的重要能量储存装置，其性能和安全性日益受到人们的关注。

在实际使用中，由于电池单体之间的参数差异和使用不均衡，容易导致电池组性能下降和寿命缩短。

因此，研究如何对动力锂电池组进行主动均衡控制具有重要意义。

动力锂电池组是由多个电池单体串联组成的，当电池单体之间存在容量差异时，一些电池单体很快达到充电终止电压而另一些电池单体仍在继续充电，这就会导致电池组的充放电效率下降。

为了解决这一问题，研究人员提出了各种主动均衡控制策略。

其中一种常用的方法是采用无功功率均衡控制策略。

该策略通过控制串联电阻来实现电池单体之间的均衡。

在放电过程中，如果某些电池单体达到放电终止电压，控制器会通过增大电流阻值来减小这些电池单体的放电电流，从而实现电池单体之间的均衡。

在充电过程中，控制器会通过减小电流阻值来增加电池单体之间的充电电流差异，从而实现均衡。

另一种常用的方法是采用有功功率均衡控制策略。

该策略通过在电池单体之间加入有源电子器件来实现均衡。

在放电过程中，控制器会根据电池单体的电压差异来控制有源电子器件的导通和截止，调整电池单体之间的放电电流分配。

在充电过程中，控制器会根据电池单体的电压差异来控制有源电子器件的充电和放电，调整电池单体之间的充电电流分配。

此外，还可以结合两种方法，提出混合动力均衡控制策略。

该策略综合利用无功功率均衡控制和有功功率均衡控制来实现电池单体之间的均衡。

根据电池组的需求，控制器在充放电过程中灵活调整两种方法的使用比例，以达到最佳的均衡效果。

此外，还可以采用分层均衡控制策略。

该策略将电池组分成几个子串并分别进行均衡控制。

每个子串内部采用无功功率或有功功率均衡控制策略，而不同子串之间采用无功功率均衡控制策略。

这种方法可以降低整个系统的均衡控制复杂度，提高电池组的均衡效果。

综上所述，串联动力锂电池组主动均衡控制是提高电池组性能和寿命的重要手段。

动力型锂电池组均衡充电研究
沈中宗;毛攀峰
【期刊名称】《浙江国际海运职业技术学院学报》
【年(卷),期】2013(009)003
【摘要】文章分析了动力型锂电池组在使用过程中出现的不一致性现象及其形成的原因,提出了一种新的充电控制方案,此方案的实现主要是通过均衡电路和均衡算法的设计。

实验证明,这种方案对于改善动力型锂电池组的不一致性具有良好的效果,从而达到延长电池组使用的寿命。

【总页数】3页(P48-50)
【作者】沈中宗;毛攀峰
【作者单位】浙江国际海运职业技术学院,浙江舟山316021
【正文语种】中文
【中图分类】TM912.9
【相关文献】
1.电动汽车锂电池组充电均衡控制方法研究 [J], 程方晓;王旭;王源
2.动力型锂电池组均衡控制方案研究 [J], 毛攀峰;朱宏辉;谢朝文
3.动力型锂电池组均衡控制方案研究 [J], 毛攀峰;朱宏辉;谢朝文
4.一种能量转移型锂电池组均衡充电电路的设计 [J], 陈建清;沈汉鑫;缪传杰;陈文芗
5.锂电池组均衡充电控制过程的研究与设计 [J], 郭辉
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如何解决动力锂电池组各个单节电池的均衡问题动力电池组是由多个单节电池串联组成的电池模块，由于电池个体之间内部特性的差异，若干次充、放电后，电池组会失衡，严重影响动力电池组的效率与安全。

另外，电池组在充放电过程中的过充电、过放电、电流过大、温度过高等现象会加剧电池间特性的差异，从而引起单节锂电池之间容量、电压等性能的不平衡，最终导致电池组整体特性的急剧衰退和部分电池的加速损坏。

因此在锂电池组合使用时必须要解决各个单节电池在电池组中的平衡问题。

电池组中各节电池电量的均衡可采用电阻均衡、电容均衡、变压器均衡等多种方案。

由于本管理系统是针对大容量的动力锂电池组，若采用电阻均衡，均衡速度快但将会有过多的能量白白浪费掉；电容均衡虽然不额外耗能，但是均衡电流一般较小，很难胜任动力锂电池之间的均衡。

故本均衡模块采用兼顾效率和速度的变压器均衡方案。

在具体设计中直接采用DC/DC开关电源模块。

由于开关电源模块具有功耗小、效率高、体积小、质量轻等优点，将其直接作为均衡模块使用是一个很好的选择。

在具体使用时，根据检测到的各单节电池的电压值判断是否需要对电池组进行能量均衡。

若需要，闭合均衡总开关K5，开关K1、K2向下打到均衡档，用电池组的整体能量对电压最低节电池进行额外的均衡充电，直到各节电池电压值的差别在系统要求范围之内。

原理图如图4所示。

图4 电压采样、均衡充电原理图电流采样的实现电流是电池容量估计的关键参数，因此对电流采样的精度、抗干扰能力和线性度误差的要求都很高。

在本设计中采用LEM公司的闭环电流传感器LTSR25-NP，如图5所示，图5 LTSR25-NP实物图该元件具有出色的精度、良好的线性度和最佳的反应时间。

其额定电流为25A，最高可测80A的电流，满足系统设计的要求。

该电流传感器可把充放电电流转换为0V~5V的电压信号，送至单片机的10位A/D转换器进行转换后可测得充放电电流，测量精度为0.2A。

其工作特性曲线如图6所示。

动力锂电池热管理方法综述和改进模型引言：随着电动车的快速发展，锂电池作为主要的动力来源，广泛应用于电动车辆和混合动力车辆等领域。

然而，锂电池在高功率放电和快速充电的过程中，会产生大量的热量，这给锂电池的安全性能和寿命带来挑战。

为了提高锂电池的性能和延长其寿命，热管理方法成为一项关键技术。

本文将综述目前常用的动力锂电池热管理方法，并介绍一种改进模型，以期为锂电池热管理的研究提供一些参考和激发创新的思路。

一、动力锂电池热管理方法综述1.1 传统方法传统的动力锂电池热管理方法主要包括风冷、液冷和相变材料等。

风冷是通过空气冷却锂电池，适用于小功率的电动车辆。

液冷是将散热介质直接流过锂电池，具有更好的散热效果，但会引入复杂的冷却系统。

相变材料则通过材料的相变过程吸收和释放热量，具有较高的热容量和热传递效率。

1.2 先进方法为了进一步提高锂电池的热管理效果，研究人员提出了一些先进的热管理方法。

其中，纳米材料增强的热散热器具有较大的表面积和更高的热传导效率，可以有效地提高热管理的效果。

微通道冷板是一种新兴的热管理技术，通过微小通道将冷却剂直接引导到锂电池上，提高了热传递效率。

此外，研究人员还提出了采用石墨烯、等离子体和超材料等新型材料来改善热管理效果的方法。

二、动力锂电池热管理方法的改进模型基于以上综述的研究现状，本文提出了一种改进模型，旨在进一步优化动力锂电池的热管理效果。

2.1 温度感知改进模型首先要进行温度的感知和监测。

通过在锂电池组中嵌入温度传感器，可以实时监测锂电池的温度分布和变化情况。

同时，通过优化传感器的位置与数量，可以更准确地掌握锂电池的温度变化。

2.2 热散热器设计在改进模型中，我们提出了一种新型的热散热器设计，包括增强的散热片和纳米材料增强的热导管。

通过增加散热片的数量和表面积，提高了热散热器的散热效果。

采用纳米材料增强的热导管，可以提高热导率，增加热量的传导速度，从而进一步提高热管理效果。

动力电池组均衡方法研究综述发布时间：2021-10-14T02:12:54.258Z 来源：《科学与技术》2021年16期作者：于轲轲余潜[导读] 电动汽车迅猛发展的情势下，对动力电池性能提出了更高要求于轲轲余潜中国电子科技集团公司第二十八研究所江苏南京210007摘要：电动汽车迅猛发展的情势下，对动力电池性能提出了更高要求。

电池均衡可以有效减小各电池单体之间的差异性、提高电池组的综合性能以及延长电池组的使用寿命。

本文介绍了电池均衡的研究背景及意义，重点对耗散式均衡和非耗散式均衡展开分析，指出当前均衡方法存在的问题，以及新的均衡技术研究的迫切性。

关键词：电动汽车；动力电池；电池均衡1 研究背景及意义能源的紧缺和环境的恶化愈演愈烈，危及人类赖以生存的家园，成为亟待解决的全球性问题[1]。

发展新能源是解决问题的重要手段，电动汽车（Electric Vehicles，EVs）使用电池作为动力源，具有节约不可再生能源、对环境友好等特点，已经成为全球各国研究发展的重点[2]。

电动汽车对于电池性能的要求比较高，动力电池单体一般经串并联连接成电池组后，才能满足电动汽车的驱动动力以及续航里程等要求。

动力电池单体制造过程中的微小差异，特别是在工作过程中环境温度、充放电倍率的不同，导致了电池组中电池单体之间不一致性越来越大，极大的降低了整个电池组的可用容量、缩短了电池组的使用寿命[3]。

电池均衡是解决电池不一致性问题，延长电池组使用寿命的重要手段[4]。

2 均衡方法分析电池均衡的主要目标是平衡串联电池组内所有电池的能量，保障电池组内电池在工作时电池之间电量的差异能够在安全范围内，是改善串联电池组不一致性，提升电池组可用容量、寿命和安全性的关键手段[4]。

根据能量的流动方式，电池均衡方法又分为两大类：耗散式均衡和非耗散式均衡[5]。

2.1 能量耗散式基于电阻的耗散式均衡方法是通过把每个电池并联一个电阻分流，如图1.1所示为四节串联电池耗散式均衡结构图，电池组中能量较高的电池通过电阻释放能量以达到电池组的均衡。

郑州正方科技：
锂电池组在市场以及各个领域的应用已经屡见不鲜，给我们的生活，工业等等带来了很多的益处，当然，锂电池组在冲放电的过程中最重要的一个环节就是均衡环节，因为你需要保证锂电池组的输出以及输出合理到每一节电池，目前锂电池组最常见的两种均衡方式是耗能式均衡以及转能式均衡。

耗能式均衡顾名思义就是把锂电池组中某节电压高的电池用电阻把多余电量耗尽。

这种方式的均衡的成本较低，设计也是相对简单，在锂电池组中单节锂电池之间的电压不能达到一致时能够起到一定的作用，但是相对的，这种方式的均衡也较为容易出现故障，而且均衡时锂电池所发出的温度较高。

而且有一点，因为锂电池组中各个单节电池的电容都不尽相同，所以每次充电，容量较小的电池电量会很快的达到饱和，由于容量较大的电池还在充电中，容量较小的锂电池就会均衡，以类似于放电额形式去耗除电量一直循环直到大容量的电池电量饱和为止，所以大家可以想象时间久了，容量较小的电池整体性能就会大大额下降，这个就跟我们手机电池长时间用性能下降是一个道理。

所以耗能式均衡存在着很大的弊端。

能量转移式均衡也很好理解，就是让电池组中能量较高额锂电池转移到能量较低的锂电池上，这种方式的均衡乍一听确实很实用，但是在实际情况下，目前的能量转移式均衡并不是很完善，因为这种方式的均衡并不能通过检测单节电池的电压来进行能量转移的，而是通过电池容量来进行能量转移的，当高能量的电池向低能量的电池转移
能量的时候，因为均衡电流以及充电电流时固定的，不可控的，所以在转移的时候，低容量的电池可能会达到过充值，锂电池保护板就会工作从而停止充电，那么整个循环就会因此终止。

纵观来讲，锂电池的均衡在目前来说还不能得到一个很好的完善，这方面的技术还有待改进！。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201821368538.8(22)申请日 2018.08.23(73)专利权人 合肥澎湃能源技术有限公司地址 230088 安徽省合肥市高新区浮山路99号合肥市英唐科技有限公司5幢厂房301室(72)发明人 武骥　周沛新　刘兴涛　周亚男　(74)专利代理机构 北京润平知识产权代理有限公司 11283代理人 肖冰滨　刘兵(51)Int.Cl.H01M 10/42(2006.01)H01M 10/48(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称用于电池组的主动均衡电路(57)摘要本实用新型实施方式提供一种用于电池组的主动均衡电路，属于电池的均衡技术领域。

所述主动均衡电路包括：温度采集单元；电压采集单元；均衡单元；通道选择单元；处理单元；用于分别获取电池组的每节单体电池的温度；将电压采集单元分别连接至每个单体电池的两端以采集单体电池的电压；进行补偿计算，确定每个单体电池的等效电压；根据每个等效电压判断电池组是否需要开启均衡；在判断需要开启均衡的情况下，断开电压采集单元与电池组之间的连接，将均衡单元连接至电池组中等效电压最低的单体电池以对单体电池进行均衡；在均衡一段时间后，再次检测各单体电压并进行均衡条件判断，当不需要开启均衡时中止主动均衡。

权利要求书5页 说明书13页 附图5页CN 208797136 U 2019.04.26C N 208797136U1.一种用于电池组的主动均衡电路，其特征在于，所述主动均衡电路包括：温度采集单元，用于采集所述电池组的每节单体电池的温度；电压采集单元，用于采集所述电池组的单体电池的电压；均衡单元，用于对所述电池组进行均衡操作；通道选择单元，所述通道选择单元的第一端与所述电压采集单元连接，所述通道选择单元的第二端与所述均衡单元连接，所述通道选择单元的第三端与所述电池组连接；处理单元，分别与所述温度采集单元、所述电压采集单元、所述均衡单元、通道选择单元连接，用于根据所述温度采集单元、所述通道选择单元的采集结果计算每个所述单体电池的等效电压并进一步根据所述等效电压进行主动均衡。