鋰離子電池組快速能量均衡技術(shù)
本研究成果研究出一種先進(jìn)的能量管理和能量動態(tài)平衡新技術(shù)、使電池組使 用壽命(續(xù)航能力)成倍增長。 由于鋰離子電池具有單節(jié)電壓低的特點(diǎn),通常將多節(jié)電池串聯(lián),構(gòu)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(xiàn)部分電池過充或過放的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響電池的使用壽命,從而導(dǎo) 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(tài)(SOC, State of Charge)□因此, 需要建立鋰離子電池組能量均衡系統(tǒng),平衡電池組中各個單體電池的SOC,充 分發(fā)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(shù)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(shù)趨成熟,已經(jīng)得到廣泛應(yīng)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(jìn)行轉(zhuǎn) 移來實(shí)現(xiàn)能量均衡,效率高。但其結(jié)構(gòu)復(fù)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(jìn)的電池組能量均衡 技術(shù)一一總線式均衡技術(shù),與其它均衡技術(shù)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(diǎn)。特別適用于大功率儲能系統(tǒng)。 市場及經(jīng)濟(jì)效益分析: 該項技術(shù)可以應(yīng)用于各個領(lǐng)域的儲能系統(tǒng),是智能電網(wǎng)、可再生能源接 入、分布式發(fā)電、微電網(wǎng)以及電動汽車發(fā)展必不可少的支撐技術(shù),不但可以有 效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理、消除晝夜峰谷差、平滑負(fù)荷,提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降 低供電成本,而且還可以調(diào)整頻率和補(bǔ)償負(fù)荷波動,提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。例如, 風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)組成的局域網(wǎng);偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、工廠及辦公樓供電; 通信系統(tǒng)中不間斷電源和應(yīng)急電能系統(tǒng);大規(guī)模電力存儲和負(fù)荷調(diào)峰系統(tǒng);電動 汽車的動力系統(tǒng);國家重要部門的大型后備電源;軍事領(lǐng)域中可移動大型供電設(shè) 備等。因此,該項技術(shù)具有巨大的產(chǎn)業(yè)化效益。
重慶大學(xué)
2021-04-11