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作者，2019级硕士研究生韦峥祺为共同作者，王浩宇教授为通讯作者，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持。
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
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