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