基于MMC的鋰電池管理器研究

張曌，謝少軍，曹赟

（南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，南京211106）

基于MMC的鋰電池管理器研究

張曌，謝少軍，曹赟

（南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，南京211106）

研究了一種基于MMC（modular multilevel converter）的鋰電池管理器，該管理器能將充放電控制和電池均衡管理統(tǒng)一在同一變換器內(nèi)部完成，解決了傳統(tǒng)電池管理器將充放電控制器和電壓均衡電路相互獨(dú)立而使電路較為復(fù)雜的問(wèn)題。首先分析了變換器的工作原理，以12 V電池包為例設(shè)定了功能需求，并依此設(shè)計(jì)了控制策略與能量管理策略，相應(yīng)地得到了控制框圖與控制器的程序流程圖；然后設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，進(jìn)行了關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計(jì)；最后，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明該管量器能夠?qū)崿F(xiàn)雙向電流控制、輸出穩(wěn)壓控制和單體電池均衡，驗(yàn)證了上述分析和設(shè)計(jì)的正確性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙向充放電電流控制與穩(wěn)壓環(huán)控制的可行性，而單體電池的長(zhǎng)期電壓均衡仍有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

電池管理系統(tǒng)；模塊化多電平變換器；電流控制；電壓均衡

引言

鋰電池具有能量質(zhì)量比高、單體電壓高、使用壽命長(zhǎng)、無(wú)污染、無(wú)記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)電話(huà)、便攜式計(jì)算機(jī)、UPS等場(chǎng)合受到廣泛應(yīng)用［1-3］。由于鋰電池自身材料特殊，其對(duì)充放電的要求較高，鋰電池的充放電管理的研究對(duì)安全、高效使用鋰電池具有重要意義。

通常，鋰電池管理器一般由充電電路、放電電路和監(jiān)測(cè)管理三部分組成［4］。充電和放電電路分別對(duì)鋰電池的充電過(guò)程和放電過(guò)程進(jìn)行電流和電壓的限制，防止發(fā)生過(guò)充、過(guò)放或者過(guò)流現(xiàn)象；……