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鋰離子電池組快速能量均衡技術

本研究成果研究出一種先進的能量管理和能量動態平衡新技術、使電池組使用壽命（續航能力）成倍增長。由于鋰離子電池具有單節電壓低的特點，通常將多節電池串聯，構成電池組使用。而由于制造工藝的原因，單體電池的特性總存在差異，在充（放）電過程中容易出現部分電池過充或過放的現象，嚴重影響電池的使用壽命，從而導致電池組使用壽命縮短幾倍甚至十幾倍。為了延長電池組的使用壽命，必須使所有的電池均保持在同樣的電池荷電狀態（SOC, State of Charge）□因此，需要建立鋰離子電池組能量均衡系統，平衡電池組中各個單體電池的SOC,充分發揮各單體電池性能，提高電池組使用容量，延長其使用壽命。該項技術已有大量研究成果，包括有損均衡（被動均衡）和無損均衡（主動均衡）兩種方式。有損均衡是能量耗散型方式，技術趨成熟，已經得到廣泛應用（豐田普銳斯混動汽車）。但其能量全部損耗在電阻上，效率低。無損均衡通過電路對能量進行轉移來實現能量均衡，效率高。但其結構復雜，控制難度大，目前還在研究過程中。主要問題是均衡速度慢、效率低。本研究成果提出了一種先進的電池組能量均衡技術一一總線式均衡技術，與其它均衡技術相比，具有電路簡單、易于模塊化、均衡速度快、效率高、電路成本不顯著增加的特點。特別適用于大功率儲能系統。市場及經濟效益分析：該項技術可以應用于各個領域的儲能系統，是智能電網、可再生能源接入、分布式發電、微電網以及電動汽車發展必不可少的支撐技術，不但可以有效地實現需求側管理、消除晝夜峰谷差、平滑負荷，提高電力設備運行效率、降低供電成本，而且還可以調整頻率和補償負荷波動，提高電網運行穩定性。例如, 風力發電與光伏發電互補系統組成的局域網；偏遠地區供電、工廠及辦公樓供電; 通信系統中不間斷電源和應急電能系統；大規模電力存儲和負荷調峰系統；電動汽車的動力系統；國家重要部門的大型后備電源；軍事領域中可移動大型供電設備等。因此，該項技術具有巨大的產業化效益。

重慶大學 2021-04-11

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