基于MATLAB锂离子电池均衡控制算法的研究(2)
1.2 国内外情况综述
目前均衡技术的研究大体上集中在两个方面：一是均衡策略的研究，主要是构建串联电池组的一致性评价体系，并根据此评价体系提出有效的均衡策略；二是均衡电路拓扑的研究，主要是设计均衡硬件电路的实现。对于这两个方面，国内外都有一些研究成果。在均衡策略的研究方面，文献［1］在对电池的不均衡状况进行分析的基础上，建立了单体电池不均衡特性的模型和电池组能量分流充放电均衡控制的模型，并提出了电池组的能量分流充放电控制策略，进行了控制策略的仿真验证。文献［2］研究了集中控制均衡以及分散均衡中的隔离式均衡和非隔离式均衡方法，指出了均衡不但能缩小电池电压的差异，还能提高电池包的电容量，此外验证了基于SOC的均衡可以有效地消除电池的不一致性，但是精度得不到保证。文献［3］提出了一种动态双向均衡的研究方案，在放电过程中单体电压高于平均值的单体进行放电，有效防止容量小的电池过充，充电过程中，单体电压低于平均值的单体都进行充电，避免了容量小的电池过放，但是出现了高电压单体经均衡后电压偏低和低电压单体均衡后电压偏高等问题。现阶段均衡电路拓扑结构主要可以分为能量消耗型均衡和无损均衡。能量消耗型均衡是通过在电池两端并联电阻对电池进行放电，消耗电池多余的容量来实现均衡目标，而无损均衡则能够在不同电池间进行无损能量传递来实现均衡目的，目前其存在很多电路结构形式：文献［4］提出了一种利用开关和电感的组合来实现能量在相邻电池之间传递的均衡方式，电池容量的转移过程为先从高电压电池到电感再到低电压电池，最后达到电池电压的一致，但是这种方案存在效率低下，并且只能是个串联数目较小的电池组等问题。文献［5］在分析了能量双向流动的Ｃｕｋ变换器电路的基础上提出了相对优化的均衡开关控制策略，但是由于双向Ｃｕｋ变换电路自身局限性，使得均衡效率和速度都比较低。在实际的工程应用中，均衡策略一般以外电压作为控制对象，而电池的外电压与很多因素有关，包括极化电压、可用容量和ＳＯＣ等，因此，建立电池内部状态与外电压的关系就会十分复杂，用这种方法进行均衡控制的时候稳定性得不到保证，并且均衡后的一致性效果很不明显。
1.3 论文的主要工作
借助于MATLAB软件强大的建模仿真能力，对各种不同拓扑的锂离子电池的充放电过程进行建模、仿真综合比较其各自特点，并在此基础上提出一种新的、改进型的锂离子均衡控制模型，并进行仿真。
中心讨论问题：
1.对现有存在的均衡控制拓扑结构、进行分析、归纳整理。
2.在1的基础上采用MATLAB软件对其进行建模、通过仿真得到结果对现有的模型进行评价、综合。
3.综合1、2提出一种改进型的锂离子动力电池均衡控制算法并对其进行建模、仿真并与已有的模型、算法进行比较。
2 锂电池基本知识与均衡控制原理
2.1 锂电池工作原理及优缺点
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：
Li+MnO2=LiMnO2
该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。
锂电池主要优点：
1．能量比较高。具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；