容錯航空蓄電池電源及其均衡管理

王友仁，黃薛，耿星，徐智童，陳則王

南京航空航天大學 自動化學院，南京 211106

航空蓄電池電源用于飛機引擎起動、飛行控制、通訊導航類機載電子設備的空中應急供電，以及飛機地面維護時供電，是飛機電源系統的重要組成部分，對飛機安全飛行和飛行任務完成起至關重要的作用[1]。

由于電池單體標稱電壓較低，需將多個電池單體串聯使用以滿足不同電壓需求[2]。因電池組在使用過程中隨時間反復充電和放電，每個電池單體顯示出不同退化特性，尤其是一個或多個性能指標較差的電池比其他電池更快完成充電或放電。因此，性能指標較差的電池會制約整個電池組的工作循環壽命，甚至引發起火爆炸等嚴重安全事故[3]。

近年來，研究熱點多集中于能量轉移的均衡方式來解決單體電池不一致性。目前大多數能量均衡電路旨在實現主動均衡即使用各種儲能元件和DC-DC變換器來實現組內各單體間能量轉移。文獻[4-5]提出變壓器型主動均衡拓撲結構，采用單體電池端電壓作為均衡變量實現能量從電池單體到電池單體的轉移。文獻[6]設計基于準諧振LC轉換器和升壓變換器的均衡拓撲結構，通過檢測單體電池端電壓進行電池組能量均衡管理。文獻[7]利用變壓器作為能量儲存單元，通過檢測每節單體電池的端電壓估算其開路電壓(OCV)，再用OCV與荷電狀態(SOC)關系曲線(假定所有單體電池是相同的)來估計單體電池SOC，實現單對單電池能量均衡轉移。文獻[8]提出了級聯雙級型電池儲能系統均衡控制策略，通過檢測電池組工作電流，利用安時積分法獲得4個電池組SOC，實現能量均衡管理。然而，現有的能量均衡電路存在缺點有：① 能量均衡速度較低：因均衡電流小，能量轉移速度有限，無法滿足大電流情況下均衡要求；② 能量轉移效率低：在化學能、電能的轉換與搬移過程中會損失一定的能量；③缺少電池單體故障隔離能力：某個電池單體的失效會引起整個電池組電源停止工作，甚至安全事故。

現有電池組均衡控制策略有電池端電壓均衡和SOC均衡。單體電池端電壓容易測量、精度高，作為均衡準則參量能防止電池過充電和過放電，通過端電壓一致性實現電池組能量均衡[9]。然而，隨著電池性能退化，不同容量的電池端電壓高低與電池剩余電量之間不一定是單調下降關系，將對電池組均衡效果有一定影響；以SOC作為均衡準則參量理論上可以更好實現電池組各單體電池能量均衡，逐步得到研究人員關注。目前SOC估算方法主要有安時積分法[10]、開路電壓法和卡爾曼濾波法[11]等,而現有算法的SOC估計精度不夠(工程上5%左右)、算法也復雜，且原則上需要電流傳感器檢測每一節單體電池工作電流、體積重量大與價格較高，要以SOC均衡準則參量實現可行有效的電池組能量均衡管理還有很大困難。需要根據具體應用需求研究高效的電池組能量均衡管理控制策略。

對故障失效電池進行重構隔離能實現蓄電池容錯，根據電池重構拓撲結構的不同，可重構電池拓撲結構可分為3類：①開關陣列型拓撲結構[11-13]：開關陣列型中每節電池使用復雜的開關陣列，通過改變開關陣列的閉合方式實現電池組動態容錯，使電池組可以在串聯、并聯或串并聯混合模式下工作。這種拓撲結構缺點是使用開關數量多，充放電過程中開關電阻會造成少量功耗；②開關旁路型拓撲結構[14-16]：通過開關旁路的方法將失效電池旁路而不影響其他電池充放電。這種結構優點是開關數量大大減少，缺點是單體電池陣列級重構靈活性不足；③ DC-DC變換器型拓撲結構[17-21]：每節單體電池并聯一個DC-DC模塊，通過相應開關管理重構電池組，由DC-DC變換器構成的串聯電路給負載供電。這種結構難點是需要根據負載功率、輸出電壓、電流實時修正控制信號，使得輸出電壓穩定并滿足負載功率需求。

飛機蓄電池電源通常有可靠性與容錯要求，目前飛機蓄電池電源無故障隔離能力，采用系統冗余備份方案的缺點是體積重量大、容錯能力不高。目前有關蓄電池容錯技術研究很少，對航空蓄電池容錯及其均衡管理技術研究具有重要工程應用價值。

針對蓄電池組故障隔離與電池不一致性問題，本文提出一種容錯航空蓄電池電源體系結構與均衡管理方法，開發了容錯航空蓄電池電源原理樣機，實驗結果證明了所研究技術方案的可行性與先進性。

1 容錯航空蓄電池電源

容錯航空蓄電池電源系統主要通過檢測電池端電壓、工作電流、溫度等信息對電池組進行容錯控制與均衡管理。

1.1 容錯蓄電池電源系統結構

采用22節電池組成容錯航空蓄電池電源系統，其中2節電池為冗余備份電池，電源系統由可重構電池組、控制系統、DC-DC變換器等組成。控制系統選用意法半導體(STMicroelectronics)公司的STM32103系列MCU控制器，芯片型號為STM32F103VET6。系統結構圖如圖1所示，系統通過監測各電池單體狀態能實時動態重構電池組連接方式。

圖1 航空蓄電池容錯電源系統結構圖Fig.1 Structure of fault-tolerant battery power supply for aircraft

1.2 可重構電池組

1)重構控制拓撲

本文設計如圖2所示的開關旁路型可重構控制電路拓撲結構。其中，每節電池連接兩個MOSFET功率開關管，通過兩個開關管控制電池單元旁路或使電池單元接入電池組。選用的功率管為IRFP054N型功率MOSFET,VDSS=55 V，ID=81 A。

圖2 可重構電池控制電路拓撲Fig.2 Topology of control circuit for reconfigurable batteries

2)重構控制方式

在MOSFET關斷瞬態過程中，工作電流可通過MOSFET的并聯二極管流向其他電池，電池系統仍正常工作。圖3為充電時電池旁路操作過程。圖中的電池2(B2)為需要旁路的電池，圖3(a)為S2a(與電池串聯MOSFET)斷開、S2b(與電池并聯MOSFET)未閉合時充電電流流向圖，從圖中可以看出，當S2b未閉合時，電流經過S2a的體二極管流向其他電池。圖3(b)為S2b閉合時電流流向圖。

圖4為放電時電池旁路過程電流流向圖，先斷開MOS管S2a，再閉合MOS管S2b。圖4(a)

圖3 電池旁路：充電電流流向圖Fig.3 Battery cell bypass: Charge current flow

圖4 電池旁路：放電電流流向圖Fig.4 Battery cell bypass: Discharge current flow

為MOS管S2a斷開、S2b未閉合時電流流向圖，此時電流通過S2b的體二極管流向其他電池，圖4(b)為MOS管S2a斷開、S2b閉合時電流流向圖。圖中箭頭表示電流流向。

1.3 電池電源容錯控制

當電源系統中有故障電池時，通過可重構控制電路，旁路故障電池，接入冗余電池使電源系統繼續工作；當故障電池數超過2節，系統中無冗余電池時，接入升壓變換器，使電源繼續向負載供電。

1)電池失效判斷

航空電池組中若有電池單體性能退化嚴重、電池單體斷路或短路、溫度過高等將引發電池組不能正常工作。設計電池失效判定方法為

① 當電池單體可用容量低于額定容量80%。

② 電池單體電流為0(判斷是否斷路)或者電池單體內阻值接近0(判斷是否短路)。

③ 在電池單體過度放電過程中，若出現電池端電壓變為負值，則表明電池正負極發生“顛倒”。

④ 當電池單體內部出現局部短路等故障時，電池溫度快速升高(如超過40 ℃)，則容易引發熱失控。

當滿足以上任意一個判定條件時，就判定相應的電池單體失效。

2)有冗余電池的容錯控制

圖5為有冗余電池單體的容錯控制方法示意圖。假定電池2為故障電池，先斷開與電池2串聯的開關S2a′，再閉合與電池2并聯的開關S2b′；然后接入冗余電池1，先斷開與冗余電池并聯的開關S1b，再閉合與冗余電池串聯的開關S1a。

3)無可用冗余電池時容錯控制

當系統中無冗余電池可用時，接入升壓變換器繼續為負載供電，延長電池電源放電時間。本文所設計的電池組電源額定電壓為+24 V，最大輸出電流為30 A，在充滿電時最高輸出電壓為30 V。設計采用boost型升壓變換器，輸入電壓范圍為10～30 V、輸出電壓為+24 V，最大輸入電流為30 A，升壓變換器輸入端連接蓄電池組、輸出端連接電池電源輸出端。圖6為無可用冗余電池時的容錯控制方法。

圖5 有冗余電池時的容錯控制方法Fig.5 Fault-tolerant control method for battery with redundant cells

圖6 無可用冗余電池時的容錯控制方法Fig.6 Fault-tolerant control method for battery without usable redundant cells

2 電池電源均衡管理

電池電源均衡管理分為充電均衡管理和放電均衡管理兩種情況。電池均衡管理方法為：充電時旁路已達充電截止電壓電池直至所有電池達到充電截止電壓，使得每一節電池都能被充滿電，提高電池組容量利用率；放電時依據“冒泡沉底”策略動態管理工作電池，將22節電池按照端電壓數值從大到小排序，選取電池端電壓排序靠前的20節電池給負載供電，排序最低2節電池作為冗余備份電池，避免性能較差電池出現過度放電情況，提高電池組能量利用率。

1)充電均衡管理

在充電過程中，實時檢測22節電池單體的端電壓，通過控制相應開關，旁路達到最大充電截止電壓的電池單體而不影響其他電池單體的充電進程，直至所有電池單體達到充電截止電壓。

2)放電均衡

在放電過程中，采用“冒泡沉底”動態均衡管理策略，對22節電池單體按照端電壓大小進行冒泡排序，選取端電壓相對最高的20節電池單體對負載供電，旁路電壓相對最小的兩節電池。實時監測電池電源狀態，不斷對全部電池單體的端電壓進行排序，若出現新的最小電壓電池單體，則旁路新的最小電壓電池單體，再接入可用的冗余電池單體，使系統保持有20節電池工作。

當系統中沒有可用的冗余電池單體時，若出現某電池單體達到最小放電截止電壓時，暫時隔離該電池單體，可接入升壓變換器維持系統繼續工作。

3 容錯電池電源系統開發

鎳鎘蓄電池具有抗震、壽命長、使用溫度范圍寬、性能穩定等優點，在航空領域應用廣泛。本系統使用22節鎳鎘堿性蓄電池單體串聯組成鎳鎘蓄電池組，開發了容錯航空蓄電池電源系統原理樣機。圖7為容錯航空電池電源實驗平臺結構圖。

MCU控制器的功能是實時采集單體電池的電壓、溫度、充放電電流以及進行數據通信等，并根據電池組狀態進行容錯控制和均衡管理。圖8為控制器組成結構圖，其中SPI為串行外設接口，TIM為定時器，PWM為脈沖寬度調制，ADC為模擬/數字轉換器，GPIO為通用輸入輸出接口，CAN為控制器區域網絡，USART為通用同步/異步收發器，SWD表示串行單線調試口。圖9為容錯航空蓄電池電源及實驗平臺實物圖。

圖7 容錯航空蓄電池電源實驗平臺結構圖Fig.7 Structure of experimental platform for fault-tolerant aviation battery

圖8 控制器組成結構圖Fig.8 Diagram of structure of control module

圖9 容錯航空蓄電池電源及實驗平臺實物圖Fig.9 Picture of real fault-tolerant aviation battery and its experiment platform

4 實驗結果分析

實驗對象為22節GNZ30鎳鎘電池組成的串聯電池組，實驗用22節電池中有6節電池是已使用兩年的舊電池，有16節電池是已使用一年的舊電池，各個電池單體之間有很大的不一致性。

本實驗分為兩部分：① 電池電源容錯實驗，通過模擬電池短路和斷路、電池組中串聯容量小于80%的失效電池，驗證系統容錯能力；② 電池電源均衡管理實驗，包括充電均衡實驗和放電均衡實驗。充電均衡實驗時用標準0.2 C(即6 A)電流對電池組進行充電；放電均衡實驗分別用恒流6 A和恒流5 A對電池組進行放電。通過均衡實驗，分析動態均衡管理對電池組性能的影響，如電壓極差、充放電時間、充入電量以及放出電量。

4.1 電池電源容錯實驗

容錯實驗包括：充電時單體電池容錯實驗、放電時單體電池容錯實驗。電池組中第14號電池為容量小于額定容量80%的使用3年的失效電池，第3號電池模擬電池短路，第7號電池模擬電池斷路。

1) 充電時單體電池容錯實驗

如圖10(a)所示，在第180 s，系統檢測到第14號電池容量小于額定容量的80%，則隔離第14號電池；在第1 784 s時，第3號電池外部短路，隔離第3號電池；在第2 214 s時，第7號電池斷路，為使電池斷路時電池組有容錯策略與電池組無容錯策略實驗現象進行對比，斷路實驗持續60 s。圖10(b)為電池失效時，電池組充電電流變化曲線圖。從圖10(b)可看出，電池組中單體電池斷路時，整個電池組斷路，在第2 274 s時，斷路電池被旁路，其他電池重新連接，電池組繼續充電。

圖10 充電時電池組容錯實驗Fig.10 Fault-tolerance experiment of battery during charging

2) 放電時單體電池容錯實驗

使用第11號、第12號電池為冗余備份電池。如圖11(a)所示，在第180 s時，系統檢測到第14號電池容量小于額定容量80%，則旁路第14號電池，系統接入第11號冗余備份電池；在第3 324 s時，第3號電池短路，則旁路第3號電池，接入第22號冗余備份電池；在第4 079 s時，第7號電池斷路，旁路第7號電池，此時系統中無冗余備份電池，則系統接入升壓變換器。

圖11(b)為接入升壓變換器后電池組單體電池端電壓變化曲線圖，接入升壓變換器后各電池端電壓下降速度加快。圖11(c)為接入升壓變換器前后的電池組放電電流變化曲線圖。可以看出系統在接入升壓變換器之前，電池放電電流為恒流6 A。由于冗余電池已經用完，在第4 079 s時7號電池單體失效系統容錯重構接入升壓變換器，維持電池電源的輸出電壓與輸出電流不變，則電池組放電電流增加。

總之，當電池單體失效時系統能夠接入冗余電池，當無冗余電池時接入升壓變換器使得系統維持輸出電壓連續供電，系統具有故障隔離能力。

圖11 放電時電池組容錯實驗Fig.11 Fault-tolerance experiment of battery during discharging

4.2 電池電源均衡管理實驗

1) 充電均衡管理

電池電源充電均衡實驗包括：22節電池組的無均衡管理實驗、單次均衡管理實驗和循環均衡管理實驗。實驗結果如圖12所示。

由圖12可知，電池組未均衡管理充電結束時，各電池單體的最大電壓極差是196 mV，充電時間為3 060 s，電池組充入電量112.2 A·h。各電池單體間不一致性大，蓄電池組能量利用率低；第一次充電均衡管理結束時，各電池電壓極差為10 mV，充電時間為5 480 s，電池組充入總電量161.764 A·h，第8次充電循環均衡管理結束時，各電池電壓極差為10 mV，充電時間為6 335 s，電池組充入總電量為189.444 A·h。第8次循環均衡相較于未均衡管理時電池組多充入電量77.244 A·h。

圖12 充電均衡管理時單體電池端電壓變化圖Fig.12 Diagram of voltages of battery cells in charging equalization management

圖13為有無充電均衡管理時各電池單體充入電量對比圖。由圖13可知，隨著循環均衡管理次數的增加，電池組整體存儲電量增加。

圖13 有無充電均衡管理時電池單體充入電量對比圖Fig.13 Comparison of electric quantity of battery cells with and without charging equalization management methods

2) 放電均衡管理

電池組充電后使電池靜置2 h再進行放電均衡管理實驗。電池電源放電均衡管理實驗包括3種情況：無均衡管理、放電截止電壓均衡管理(指電池組中某節弱電池達到放電截止電壓時進行均衡管理)、動態均衡管理。分析比較3種情況下放電時間、電池組端電壓變化情況。圖14(a)為無均衡管理的單體電池放電電壓變化曲線圖，圖14(b)為放電截止電壓均衡管理的單體電池放電電壓變化曲線圖，圖14(c)為動態均衡管理的電梯電池端電壓變化曲線圖。

圖14 放電均衡管理時電池單體端電壓變化圖Fig.14 Diagram of battery cells voltages in discharge equalization management

由圖14可知，在無均衡管理時，系統停止放電時各電池單體電壓極差為265 mV，系統放電時間為3 529 s，放出總電量為117.63 A·h；放電截止電壓均衡管理時，系統放電時間為4 079 s，各電池單體電壓極差為242 mV(不含冗余電池)，系統放出電量為136.8 A·h；動態均衡管理時，系統停止放電時各電池單體電壓極差為200 mV，系統放電時間為5 239 s，系統放出電量為177.448 2 A·h；加入升壓變換器后，系統停止放電時各電池單體電壓極差為108 mV，系統放電時間為5 274 s，系統放出電量為177.556 2 A·h。因此，有均衡管理電池系統與無均衡管理電池系統相比，放電時間延長1 745 s，可用容量提高50.94%；與放電截止電壓均衡管理管理電池系統相比，放電時間延長1 170 s，可用容量提高29.79%。

圖15為第19節電池單體未均衡和均衡管理的端電壓變化圖。由圖可知，當第19號電池電壓達到1 200 mV時放電速度加快，在采用主動均衡管理后，當第19號電池電壓在電池組中電壓最小時，重構旁路第19號電池，使之暫時不工作，以延長第三節電池的壽命，并使系統放電時間延長1 665 s，系統放出電量增長47.18%。

圖15 有無均衡管理時第19號電池端電壓變化對比Fig.15 Comparison of battery cell No.19 with and without equalization management

3) 5 A恒流放電均衡

為了比較不同放電電流下電池電源均衡管理效果，本次實驗再選用5 A電流對電池組放電，圖16為5 A電流放電時各電池單體端電壓變化曲線。圖17為在不同狀態下單體電池放出電量對比圖。在5 A放電時采用均衡管理的電池組放出總電量為177.556 2 A·h，在6 A放電時均衡管理電池組放出總電量為176.700 6 A·h。在5 A和6 A放電時，各電池單體放出電量差不多，6 A單體電池放電量比5 A多 0.855 6 A·h，則均衡控制策略可適用于不同放電電流。

圖16 采用均衡管理的5 A恒流放電時各電池單體電壓變化圖Fig.16 Voltage variation curves of battery cells in the case of 5 A constant current discharge with equalization management

圖17 在6 A放電未均衡管理、5 A與6 A放電均衡管理時電池單體放出電量對比圖Fig.17 Comparison of discharged electric quantity of battery cells in discharge of 6 A without equalization management, and discharge of 5 A and 6 A with equalization management

5 結 論

1)提出一種容錯航空電池電源系統方案

針對航空電池電源故障隔離問題，提出基于動態重構控制的航空蓄電池電源容錯系統方案，以提高電池電源可靠性、安全性與容錯能力，系統容錯次數與增加的冗余電池數量相等，容錯重構控制時間小于0.1 μs。新系統方案也為實施新型電池電源均衡管理提供了支撐。

2)提出一種新型電池電源均衡管理方法

針對現有的蓄電池能量均衡管理的缺點，為了解決電池組中電池單體之間不一致性難題，采用一種基于動態重構的主動電池均衡管理方法。

① 通過充電均衡管理實驗可知，對于有很大不一致性的電池組，可以使每節電池單體達到充電截止電壓，電池組充電截止時，各個電池單體之間的最大端電壓極差為10 mV，相較于未均衡前減少了94.9%，充入電量提高79.1%。通過循環均衡實驗可知，隨著電池循環充放電均衡管理次數的增加，電池組整體存儲電量增加。

② 由放電時動態均衡管理實驗可知，系統停止放電時各電池端電壓極差為108 mV，放電時間為5 274 s。相較于未均衡管理前，各電池單體電壓極差減少59.25%，可用容量提高50.94%。

若要求放電均衡管理時各個電池單體的端電壓差越小(對應電池動態重構控制電壓閾值設置小)，則電池單體動態重構就越頻繁。

③ 基于動態重構的電池電源均衡管理方法適用于充放電工作大電流情況下的蓄電池快速均衡管理，無均衡能量損失，無需額外的均衡電路，能延長電池單體與蓄電池組的使用壽命。

參 考 文 獻

[1] 王友仁, 梁嘉弈, 黃薛， 等. 航空蓄電池能量均衡技術研究[J]. 航空學報, 2017, 38(5): 216-225.

WANG Y R, LIANG J Y, HUANG X, et al. Research of energy equalization technology for aircraft battery[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2017, 38(5): 216-225 (in Chinese).

[2] 劉紅銳, 張昭懷. 鋰離子電池組充放電均衡器及均衡策略[J]. 電工技術學報, 2015, 30(8): 186-192.

LIU H R, ZHANG Z H. The equalizer of charging and discharging and the balancing strategies for lithium-ion battery pack[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2015, 30(8): 186-192 (in Chinese).

[3] SONG C, LIN N, WU D. Reconfigurable battery techniques and systems: A survey[J]. IEEE Access, 2016, 25(4): 1175-1189.

[4] KIM J W, HA J I. Cell balancing method in flyback converter without cell selection switch of multi-winding transformer[J]. Journal of Electrical Engineering & Technology, 2016, 11(2): 367-376.

[5] CHEN Y, LIU X, CUI Y, et al. A multiwinding transformer cell-to-cell active equalization method for lithium-ion batteries with reduced number of driving circuits[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016, 31(7): 4916-4929.

[6] YUN L S, CHENG H Z, NA X C, et al. A cell-to-cell battery equalizer with zero-current switching and zero-voltage gap based on quasi-resonant LC converter and boost converter[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2015, 30(7): 3731-3747.

[7] LEE K M, LEE S W, CHOI Y G, et al. Active balancing of Li-ion battery cells using transformer as energy carrier[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2017, 64(2): 1251-1257.

[8] 徐云飛, 肖湘寧, 孫雅旻, 等. 級聯雙極型大容量電池儲能系統及其控制策略[J]. 電力自動化設備, 2016, 36(8): 103-109.

XU Y F, XIAO X N, SUN Y M, et al. Large-capacity cascaded bipolar BESS and its control strategy[J]. Electric Power Automation Equipment, 2016, 36(8): 103-109 (in Chinese).

[9] KIM T-H, PARK N-J, KIM R-Y, et al. Low cost multiple zero voltage/zero current switching battery equalization circuit with single soft-switching resonant cell[C]∥Proceedings of the Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 2012: 419-424.

[10] BARTLETT A, MARCICKI J, ONORI S, et al. Electrochemical model-based state of charge and capacity estimation for a composite electrode lithium-ion battery[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2016, 24(2): 384-399.

[11] 魏克新, 陳峭巖. 基于多模型自適應卡爾曼濾波法的電動汽車電池荷電狀態估計[J]. 中國電機工程學報, 2012, 32(31): 19-26.

WEI K X, CHEN Q Y. Electric vehicle battery SOC estimation based on multiple-model adaptive kalman filter[J]. Proceedings of the CSEE, 2012, 32(31): 19-21 (in Chinese).

[12] SONG C, ZHANG J C, SHARIF H, et al. Dynamic reconfigurable multi-cell battery: A novel approach to improve battery performance[C]∥2012 Twenty-Seventh Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). Piscataway, NJ: IEEE Press, 2012: 439-442.

[13] LIN N, SONG C, WU D .A novel low-cost online state of charge estimation method for reconfigurable battery pack[C]∥2016 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC). Piscataway, NJ: IEEE Press, 2016: 3189-3192.

[14] KIM T, QIAO W, QU L Y. Self-reconfigurable multicell batteries[C]∥2011 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition. Piscataway, NJ: IEEE Press, 2011: 3549-3555.

[15] MARTIN W, MARTIN P. An efficient implementation of a reconfigurable battery stack with optimum cell usage[C]∥International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Renewable Energy and Energy Management, 2016: 1-6.

[16] MORSTYN T, MOMAYYEZAN M, HREDZAK B, et al. Distributed control for state-of-charge balancing between the modules of a reconfigurable battery energy storage system[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016, 31(11): 7986-7995.

[17] KIM T, QIAO W, QU L Y. Series-connected reconfigurable multicell battery: A novel design towards smart batteries[C]∥2010 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition. Piscataway, NJ: IEEE Press, 2010: 4257-4263.

[18] JIAN J Y, CHANG C S, MOO C S, et al. Charging scenario of serial battery power modules with buck-boost converters[C]∥2014 International Power Electronics Conference, 2014: 3928-3932.

[19] YE D, WU T H, CHEN C F, et al. Battery isolation mechanism for buck-boost battery power modules in series[C]∥2016 4th International Symposium on Environmental Friendly Energies and Applications (EFEA), 2016:415-417.

[20] BOUCHIMA N, SCHNIERLE M, SCHULTE S, et al. Active model-based balancing strategy for self-reconfigurable batteries[J]. Journal of Power Sources, 2016, 322: 129-137.

[21] MOMAYYEZAN M, HREDZAK B, AGELIDIS V G. Integrated reconfigurable converter topology for high-voltage battery systems[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2016, 31(3): 1968-1979.