基于Delta型准谐振开关电容的锂电池组电压均衡电路

摘要： 基于开关电容的串联电池组电压均衡电路因其电路结构简单、均衡精度高等特点被广泛研究。Delta型开关电容均衡电路，可以实现周期内任意两个不均衡电池单元之间的能量转移，均衡速度快。通过加入谐振电感的方式，使得开关管工作在零电流开关模式，降低了开关管的开关损耗，还进一步提高了电路的均衡速度。

0 引言

锂电池因其能量密度高、低自放电率等特点广泛应用于众多储能领域。但是锂电池一般单体电压较低，需要大量锂电池进行串并联组合才能满足不同的应用场合。在生产制造过程中，锂电池无法保持内阻、容量等参数的一致性，从而在锂电池组循环充放电的应用中，单体电池电压出现不一致的情况，并随着充放电次数的增加而加重，使得某些电池单元过充或过放，这会对电池的寿命和可靠性造成影响^[1-2]。因此，对于锂电池组电压均衡方法的研究具有重大的实际意义。

电池电压均衡方法主要分为主动型和被动型均衡两类电路。被动型均衡电路主要通过能量耗散的方式进行均衡，主动型均衡电路主要通过能量转移的方式进行均衡。基于开关电容的均衡电路具有均衡精度高、电路结构简单等优点，本文主要研究开关电容型均衡电路。文献[3]提出一种经典的开关电容均衡电路，每两个相邻电池单体仅需一个电容，因此具有结构简单、成本低的特点，但是该电路在一个周期内只能实现相邻不均衡电池单元的能量转移。文献[4-6]在经典开关电容均衡电路的基础上，通过额外增加开关电容回路来减少电池的均衡路径，组成多层开关电容回路，加快了均衡速度。文献[7]提出一种星型结构的开关电容均衡电路，该电路的均衡速度与电池单元的数量无关，任意两个电池单元之间的能量转移只需要通过两个开关电容回路。文献[8-9]基于开关电容均衡电路结构，通过加入谐振小电感的方式，使开关管工作在零电流开关模式，还可以进一步加快电路的均衡速度。

本文基于Delta型开关电容均衡电路，通过加入小的谐振电感，不仅可以使得开关管工作在零电流开关模式，改善电路的EMI特性，降低开关管的开关损耗，还可以进一步提高均衡速度。