礦用單軌吊磷酸鐵鋰電池組復(fù)合式分層均衡電路

王亮，張亞，羅雙，吳良恕

(安徽理工大學 電氣與信息工程學院， 安徽 淮南 232001)

0 引言

礦用單軌吊是一種機動性能強、運行速度快、載荷量大、安全可靠的輔助運輸設(shè)備[1]。相對于傳統(tǒng)鉛酸或鎳氫蓄電池，磷酸鐵鋰電池具有壽命長、單體電池容量大、安全性能高、環(huán)保、體積小等優(yōu)點[2]，被廣泛用作礦用單軌吊動力源。我國礦用單軌吊動力源一般要求電壓不低于300 V、容量不低于400 A·h，因此需要將上百個磷酸鐵鋰電池串聯(lián)成電池組供電。由于每節(jié)電池參數(shù)不同及連續(xù)的充放電，使得電池電壓、容量、內(nèi)阻等發(fā)生改變，電池不一致性會導致電池在過充或過放過程中性能逐漸降低[3]，從而縮短電池使用壽命。因此，需要對電池進行管理[4]，其中主動均衡是電池管理研究的重點內(nèi)容[5-6]。

主動均衡主要是通過儲能元件和控制開關(guān)電路實現(xiàn)電荷在電池間的轉(zhuǎn)移[7-8]。文獻[9]提出了電容和開關(guān)組合均衡拓撲結(jié)構(gòu)，利用電容作為中間儲能元件，但均衡速度有待提高。文獻[10-11]在Buck-Boost均衡電路基礎(chǔ)上，用開關(guān)電感模塊替代電感，減少了開關(guān)管數(shù)量，降低了均衡過程中的能量損耗，提高了均衡速度，但當被均衡的電池數(shù)量龐大時，控制策略較復(fù)雜。文獻[12-14]提出了單開關(guān)、雙開關(guān)、準諧振開關(guān)電容式均衡拓撲，通過具有恒定頻率和固定占空比的1對互補脈沖信號來控制電路開關(guān)，但當被均衡電池的電壓差較小時，通過電容的均衡電流小，難以實現(xiàn)快速均衡。文獻[15]提出了基于輔助電源的飛渡電容均衡電路，使均衡電流大小取決于輔助電源輸出電流大小，不受被均衡電池電壓差的限制，有效提高了均衡速度，但在充電過程中容易出現(xiàn)電池過壓現(xiàn)象。……