鋰離子電池由于其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品、新能源汽車及儲(chǔ)能系統(tǒng)等領(lǐng)域。均衡技術(shù)是鋰離子電池單體成組使用過程中改善不一致性的重要手段。其中，非消耗型均衡已成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

基于非消耗型均衡方法，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)均衡過程的高效性與低耗性，現(xiàn)有的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及均衡方法按其實(shí)現(xiàn)方式主要可分為三類。

（1）減小開關(guān)自身損耗。有學(xué)者提出采用準(zhǔn)諧振軟開關(guān)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)開關(guān)零損耗的方法。此方法通過降低開關(guān)損耗，從而有效提高均衡效率，是一種適應(yīng)性較強(qiáng)的低耗方法，但是諧振電路也在一定程度上增加了電路的復(fù)雜度。

（2）避免能量轉(zhuǎn)移帶來開關(guān)損耗。有學(xué)者提出了一種“屏蔽”均衡拓?fù)潆娐?，此方法消耗較低，適用于充電過程，對充電輸出電流要求較高。有學(xué)者提出了一種基于電池性能實(shí)驗(yàn)的分段充電電流曲線，根據(jù)電池狀況設(shè)置不同的充電電流，從而有效維持不一致性。此方法適用于單體初始差異較小的電池組。

（3）通過合理的能量轉(zhuǎn)移路徑減小損耗。傳統(tǒng)的“削峰”均衡和“填谷”均衡分別只適用于充電和放電單過程，且均衡耗時(shí)相對較長。有學(xué)者提出了能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰單體間轉(zhuǎn)移能量的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以簡單快速地實(shí)現(xiàn)相鄰單體均衡，但有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致較多無需均衡的單體參與均衡。有學(xué)者提出了一種利用額外存儲(chǔ)單元轉(zhuǎn)移能量的均衡拓?fù)潆娐?，此拓?fù)涞木獠呗暂^為簡單，集中收集與分配能量，操作次數(shù)固定。

此外，任意單體間直接轉(zhuǎn)移能量的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及均衡策略也先后被提出。有學(xué)者提出了一種實(shí)現(xiàn)任意單體間轉(zhuǎn)移能量的均衡拓?fù)潆娐?，并簡略提出按荷電狀態(tài)（State of Charge, SOC）值高低進(jìn)行配對轉(zhuǎn)移的策略。有學(xué)者提出了一種“最高電量單體與最低能量單體之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移能量”的策略，但未給出具體的轉(zhuǎn)移方法。有學(xué)者提出一種基于推挽變換器的模塊化電池均衡電路，可以有效縮短均衡路徑。

本文基于任意單體間直接轉(zhuǎn)移能量的均衡拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出一種新型的均衡中心及均衡閾值設(shè)定方法，并通過建立均衡過程的數(shù)學(xué)模型，提出一種具體的能量轉(zhuǎn)移最優(yōu)路徑的求解方法，發(fā)揮任意單體間轉(zhuǎn)移能量拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的靈活性，實(shí)現(xiàn)了能量轉(zhuǎn)移過程的高效與低耗。

圖5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)物

結(jié)論

本文提出一種新型均衡中心點(diǎn)及均衡閾值設(shè)定方法，改善了傳統(tǒng)設(shè)定方法的弊端。并經(jīng)過數(shù)學(xué)建模，求解得到均衡最優(yōu)轉(zhuǎn)移路徑。經(jīng)對比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本文提出的新型均衡方法可以提高均衡效率。此外，由于均衡操作對象是高電單體與低電單體，因此該策略可避免極端電量單體帶來的不良影響。

下一步的研究工作可以從篩選最優(yōu)路徑解向量出發(fā)，在操作次數(shù)相同且最少的情況下，通過合理的評判指標(biāo)來進(jìn)行進(jìn)一步最優(yōu)篩選。